Как измерить емкость литий-ионной батареи

Я купил литий-ионный аккумулятор для камеры (гораздо дешевле, чем замена бренда, но не слишком дешево по сравнению с литий-ионными батареями AAA с аналогичным зарядом). Я, однако, сомневаюсь, что он обладает емкостью, заявленной на упаковке (в мАч). Есть ли для меня простой способ приблизительного подтверждения заявки на упаковке, который является более точным и требует меньше времени, чем запуск некоторых тестов с камерой и батареей сравнения? Т.е. существует ли какое-либо устройство / метод, который для литий-ионной батареи, которая предположительно полностью заряжена, определяет:

• Действительно ли он полностью заряжен
• Каков его текущий заряд в мАч

Оценка полной зарядки является легкой частью.

• Метод а) Полностью заряженная литий-ионная одноэлементная батарея будет иметь напряжение разомкнутой цепи около 4,2 В *. (От 4.1 до 4.2 Хорошо. 4.0 не совсем там. 4.3 - немного выше.) Некоторые камеры используют две ячейки - удваивают ожидаемое напряжение. Ноутбуки и другие большие устройства используют 3 или более ячеек. Напряжение должно быть кратным вышеуказанному напряжению. [* Существуют варианты, которые допускают более высокие напряжения. Если вы не уверены, что это включает в себя ваш, предположим, что это не так. Неправильное понимание может быть расстраивающим.
  (т.е. N x (4,1 до 4,2 В))

• Метод (б) Используйте зарядное устройство хорошего качества (например, зарядное устройство, поставляемое производителем камеры, или зарядное устройство известного качества), которое имеет «индикатор зарядки».

  Поместите «заряженный аккумулятор в зарядное устройство». В зависимости от того, сколько времени прошло с момента последней зарядки, индикатор зарядки должен мигать или, возможно, оставаться включенным в течение минуты или двух, а затем погаснуть.

  Выньте аккумулятор из зарядного устройства. Подождите 10 секунд. Поместите аккумулятор обратно в зарядное устройство. Индикатор зарядки должен очень быстро мигать и погаснуть.

Оценить емкость сложнее, но не сложно.

(а) Вы можете получить некоторые данные для номинально равных батарей по весу. Значительная часть веса в литий-ионной батарее активно задействована компонентами, будь то электрически или механически (сепараторы, проводники, электролит и (конечно) металлический литий). Две батареи одинаковой номинальной емкости должны иметь одинаковый вес. Я предполагаю, что Разница в 10% может быть вызвана случайностью и конструкцией, но за исключением этого я был бы подозрительным. В более крупных и более тяжелых батареях этот тест будет работать лучше, чем для очень маленьких батарей.

Интересно, что для клеток AA NimH это отличный показатель. Современные высокопроизводительные АА с емкостью 2500 мАч + должны быть в диапазоне двадцати граммов - скажем, 26 граммов плюс чуть более 30 граммов. Все, что меньше 20 грамм, - это полная неудача, а все, что меньше 25 грамм, является подозрительным.

(б) Для любой точности вам необходимо разрядить аккумулятор до «конечной точки» и измерить емкость. Никакой другой метод, доступный вам, не доступен. Существуют и другие методы, такие как измерение изменения напряжения в течение определенного времени при данной нагрузке и попытка определить, где вы находитесь на кривой разряда. Это трудно понять правильно и требует опыта и степени удачи. Измерять время разряда легче.

Наилучшим является нагрузка с постоянным током, которую очень легко можно сделать, например, с помощью LM317 и одного резистора, но сейчас я предполагаю, что вы не хотите этого делать. Спросите, если интересно.

Следует использовать разрядный резистор, для разрядки которого требуется не менее одного часа. Вы можете использовать мотор, лампу, камеру или ... но у резистора есть некоторые преимущества.

R минимум ~ = (Cells_in_battery x 4000) / мАч

например, если у вас 1-элементная батарея (Voc = ~ 4,2 В) емкостью 1500 мАч, то

• R = ячейки х 4000 / мАч = 1 х 4000/1500 = 2,666 Ом ~ = 3 Ом или 3,3 Ом (стандартное значение)

Используйте следующий по величине резистор, чем рассчитанное значение.
В несколько раз больше, но это займет пропорционально больше времени.

Номинальная мощность резистора: Мощность резистора = V ^ 2 / R = (4 х число ячеек) / R

например, для вышеупомянутого одиночного элемента и резистора 3 Ом минимальная номинальная мощность

• 4 х 1/3 = 1,333 Вт.

Используйте резистор мощностью 2 Вт или более.

Метод:

Я опишу это кратко, так как я не знаю ваш уровень опыта. Это может быть легко следовать или трудно. Если трудно, задавайте больше вопросов.

• Прикрепите временные провода к клеммам аккумулятора. Два скрепки согнуты на конце, опираясь на терминал, плоский и доступный и удерживается с весом или лентой. Провода, вставленные в разъем, не доступны. Некоторые батареи не будут обеспечивать питание, пока вы не дадите им секретное рукопожатие но большинство будет.

Аккумулятор с доступными терминалами.

Внизу: труднее получить доступ к терминалам. Здесь могут работать две булавки для одежды или два провода, НО НЕ КОРОТКО ВМЕСТЕ !!! ЕСЛИ ВЫ НЕ УДОБНЫ, ДЕЛАЯ ЭТО, НЕ ДЕЛАЙТЕ ЭТОГО.

• Контролируйте напряжение батареи повсюду. Мультиметр подключен к проводам аккумулятора и настроен на соответствующий диапазон.

http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcR4lcHSRViGF_kk58tbzmBWf9G11VxLY3J45qj0lW-_spRMZIiDNg

• Подсоедините резистор к проводам аккумулятора. Запустите таймер. Контролировать напряжение Остановитесь на 3,2 В на ячейку. НЕ РАЗРЯЖАЙТЕСЬ НИЖЕ 3 Вольт на клетку. ОСТАНОВКА НА 3.2V - "ХОРОШАЯ ИДЕЯ". Литиевая батарея может быть сильно повреждена из-за очень глубокого разряда. Установите таймер. НЕ оставляйте это бегом и уходите.

Ниже: Типичная кривая разряда литий-ионного аккумулятора с 1 ячейкой.

Лучший способ - сделать это с помощью оригинальных и клонированных батарей и сравнить время.

• Метод (с) Самый простой :-).

Используйте камеру. Установите для видео или синхронизированных фотографий. Обратите внимание на начало и конец кадра. Сравните.

Основные преимущества

• "установить и забыть

• не играть с подключением батареи

• время самостоятельно.

ОБНОВЛЕНИЕ - 1 января 2013 года - С Новым Годом.

Я только что спросил кого-то из списка о схеме LM317, которую я упомянул для разряда постоянного тока. Вот пример. Я скопировал это с очень полезной и актуальной веб-страницы, посвященной управлению светодиодами - здесь, а они, в свою очередь, скопировали ее из таблицы данных LM317.

В оффлайт-запросе сказано

• Вы упомянули способ, используя LM317 для определения емкости батареи. Мне нужно проверить литий-ионный аккумулятор емкостью около 1700 мАч.
  Что вы порекомендуете мне измерить такой вид емкости аккумулятора за разумное время, например 3-4 часа.

Батарея емкостью 1700 мАч разряжается за 3 часа на 1700/3 = ~ 570 мА и через 4 часа на 1700/4 ~ = 425 мА. Таким образом, использование около 500 мА и определение того, сколько времени потребуется, даст оценку емкости аккумулятора.
Ток нагрузки 3 в схеме выше равен
Iout = Vref / R1, поэтому

R1 = Vref / Iout
Для LM317 Vref = 1,25 В, поэтому для 500 мА
R1 = V / I = 1,25 В / 0,5 А = 2,5 Ом.
Мощность в R1 = I ^ 2 R = 0,5 ^ 2 x 2,5 или около 0,7 Вт.
Резистор 1 Ватт, вероятно, выживет при этом - 2 Ватт или 5 Ватт будет лучше.
LM317 рассеивает V_LM317 x I = (Vbattery - Vref) x I = (4.2-1.25) x 0.5 = ~ 1.5 Вт. Так что радиатор или кусок алюминия или другого теплопроводящего материала на LM317 будет «хорошей идеей». Я использую 4,2 В для напряжения батареи. Он будет падать по мере разрядки аккумулятора.

Обратите внимание, что во многих случаях литий-ионный аккумулятор емкостью 1700 мАч можно безопасно разряжать со скоростью до 1С - в этом случае = 1700 мА. Более безопасным является C / 2 = 850 мА. Фактическая максимально допустимая скорость должна быть установлена ​​производителем. Используйте Imax = C / 2, если нет доступных данных. Обычно это будет безопасно, но "будьте бдительны" / "YMMV" .... Если используется более высокая скорость, рассеиваемая мощность в резисторе и LM317 будет выше, и потребуются изменения. Некоторые LM317 справятся с 1A макс. Некоторые будут обрабатывать 1,5А. (Некоторые меньшие pkgs <1A). Смотрите технические данные. LM350 - это версия старшего брата LM317, которая работает на нескольких усилителях.

Напряжение конечной точки батареи должно быть напряжением конечной точки, которое вы будете использовать в своей системе. В соответствии с моими комментариями выше, это НЕ ДОЛЖНО быть ниже 3,0 В, чтобы предотвратить повреждение батареи, а выше - безопаснее. Вы должны либо внимательно следить за этим, если прекращаете сброс вручную, либо настраивать автоматическую систему отключения. Как вы делаете это и как вы рассчитываете время выписки зависит от вас.

Да, вам нужна фиктивная нагрузка и способ измерения напряжения (т.е. мультиметр)

Он может быть таким же простым, как резистор, но ток будет падать вместе с напряжением, поэтому вычислить мАч немного сложнее. Фиктивная нагрузка постоянного тока, вероятно, предпочтительнее. Это можно купить в виде микросхемы, или легко сделать с помощью операционного усилителя или пары транзисторов (вы можете использовать один, но не такой точный, лучше использовать то, что называется каскадом)

В любом случае, допустим, что ваша батарея начинает заряжаться при полностью заряженном 4 В (обычно на самом деле около 4,1-4,2 В), и вы помещаете на нее резистор 40 Ом. Это приведет к току 100 мА. Если вы регулярно измеряете напряжение, вы можете рассчитать текущий ток. Когда аккумулятор разряжен, вы можете интегрировать полученные показания, чтобы получить емкость аккумулятора в мАч. Так что, если вам нужно было почитать почасово, и вы получите 10 показаний по 100 мА до того, как батарея будет считаться разряженной (обычно около 3 В, это будет хорошо для тестирований, которые проводит производитель, но напряжение будет резко падать в конце емкости), у вас будет 1000 мАч. батарея (на самом деле ток будет падать, если вы не используете постоянный ток нагрузки)

Обратите внимание, что батареи обычно имеют меньшую емкость при более высоких токах, поэтому, если вы наберете 1А, общий мАч будет ниже. Я бы выбрал значение, достаточно низкое для того, чтобы батарея работала разумно (независимо от того, на каких тестировались производители, если есть таблица данных - вероятно, довольно низкая)

Вы должны получить что-то вроде этого, когда будете составлять график результатов (обратите внимание, что ось x указана в амперах:

C - это скорость разряда, необходимая для разрядки в течение 1 часа, поэтому для батареи емкостью 1000 мАч 0,1C - 100 мА, 1C - 1 А, 18 C - 18 А. Вы можете увидеть, как емкость падает при более высоких скоростях разряда. ПРИМЕЧАНИЕ. - (как упомянул Рассел) не пытайтесь разряжаться при больших токах (например, значительно выше> 1C), если вы не абсолютно уверены, что батарея может справиться с этим (например, некоторые батареи камеры и RC-батареи могут разряжаться с огромной скоростью). предназначен только для примера кривых разряда.

Также убедитесь, что резистор (если вы его используете) является точным (1% или меньше, если можете) и рассчитан на любую мощность, необходимую для его работы. Для приведенного выше примера при 0,1 А и 4 В у вас есть 0,4 Вт, поэтому вам нужно не менее 0,5 Вт 40 Ом.

Для информации: я измерял литий-ионные элементы с постоянным током 100 мА и минимальным напряжением отключения 3,5. Найденные общие, недорогие 14500 ячеек с отметкой 4000 мАч показывают емкость от 150 до 325 мАч. Более крупный 16850 с маркировкой 4000 мАч показывает емкость от 1000 до 1600 мАч. Недавно я разобрал старые батареи для ноутбуков и обнаружил, что они были без опознавательных знаков типа 16850, но все они имели емкость 1760 мАч. Работа с более высокими скоростями разряда резко снижает производительность, как указано в этой статье. Лучше всего количественно определить требования к емкости батареи в соответствии с вашей схемотехникой, чтобы определить фактическое время использования. Сложность в том, чтобы найти батареи, чтобы купить «честные» рейтинги.

Я не знаю, будет ли кто-нибудь когда-нибудь читать этот ответ, так как прошло много лет с момента последнего, но вот мой подход, у Хавинда был тот же вопрос: какова емкость моей батареи LiIon.

Что ж, я подумал, что меня действительно интересовало: сколько заряда передается между полностью заряженным состоянием и отключением батареи. Выключение, в моем случае, означало, что оборудование подало звуковой сигнал, то есть оно хотело перезарядиться.

Для зарядки аккумулятора я использую простой USB-кабель, но с устройством, которое измеряет напряжение, ток, время и общее количество миллиампер-часов. Эти гаджеты можно найти в интернете и стоят недорого.

Итак, чтобы определить емкость литий-ионной батареи под рукой, просто дайте ей разрядиться и перезарядите. Количество мАч, указанное в ключе перезарядки, является эффективной емкостью.

Я понимаю, что литий-ионные аккумуляторы не нагреваются или что-либо еще, и любой мАч, поступающий во время зарядки, также доступен для разрядки при работе. Итак, номер, который вы нашли полностью заряженным, должен дать вам ответ.