Hogyan mérjük az akkumulátor kapacitását: egyszerű és pontos módszer

Az akkumulátor kapacitásának méréséhez az akkumulátort egy ellenállás vagy bármilyen más terhelés segítségével addig kell kisütni, amíg a feszültség a minimális értékre nem csökken, és a kisütési folyamat során fel kell jegyezni az áramot és a feszültséget a terhelésen. Ezután az összegyűjtött adatok felhasználásával készítsünk egy grafikont, és ezekből az adatokból kiszámítható az akkumulátor kapacitása. De itt van egy probléma – a kisütési folyamat során a terhelő ellenálláson átfolyó áram lecsökken, ezért az adatokat idővel integrálnunk kell, így ez a módszer nem pontos.

De ha az akkumulátort egy áramforráson keresztül kisütjük, akkor sokkal könnyebben és pontosabban megtudhatjuk az akkumulátor kapacitását. De itt van a másik probléma: az akkumulátoron mért feszültség (1,2…3,7 V) nem elegendő az áramforrás működtetéséhez. Ez a probléma megoldható egy kiegészítő feszültségforrás használatával.

Az akkumulátor kapacitásának mérésére használt kapcsolási rajz az 1. ábrán látható. Itt látható, hogy a vizsgálandó V1 akkumulátor sorba van kötve az áramforrással (az áramforrás alapja az LM7805 feszültségszabályozó és az R1 ellenállás) és a másik V2 feszültségforrással. Figyeljük meg a V1 és V2 polaritását: mivel sorba vannak kötve, ezért összegző feszültségük elegendő az áramforrás táplálásához. Az áramforrás minimális működési feszültsége 7 Volt (5 V a feszültség az LM7805 kimenetén, az R1 ellenálláson keresztül, és 2 V a minimális működési feszültség az LM7805 bemenete és kimenete között). A V1 és V2 összesített feszültsége nem kevesebb, mint 9 V, ez több, mint az áramforrás működési feszültsége.

Az LM7805 helyett bármilyen más feszültségszabályozót használhat, például az LM317-et (kimeneti feszültsége 1,25 V és minimális kiesési feszültsége 3 V). Ebben az esetben az áramforrás működési feszültsége 4,25 V, így a V2-es áramforrást 5 V feszültséggel használhatjuk. LM317 esetén az áramot ezzel a képlettel lehet kiszámítani: I = 1,25/R1.

Ezután például 100 mA kisütési áram esetén az R1 értéke körülbelül 12,5 Ω.

Hogyan mérjük az akkumulátor kapacitását

Az elején az R1 ellenállás értékét illesszük a kívánatos kisütési áram beállításához. A legtöbb esetben a kisülési áram megegyezik az akkumulátor működési áramával. Vegye figyelembe, hogy egyes LM7805 és egyéb feszültségszabályozók további 2…8 mA áramot fogyaszthatnak, ezért jobb, ha az áramot egy ampermérővel ellenőrzi. Ezután csatlakoztassa a teljesen feltöltött akkumulátort az áramköri laphoz, kapcsolja be az SA1 kapcsolót, és jegyezze fel az időt. Figyelje a feszültségmérő (PV1) leolvasását. Amikor az akkumulátor feszültsége elér egy minimális értéket, kapcsolja ki az SA1 kapcsolót, és ismét jegyezze fel az időt. Ne feledje, hogy a mélykisülés lerövidítheti az akkumulátor élettartamát vagy károsíthatja azt!

A kisütési áram (amperben) és a kisütési idő (órában) szorzatával kiszámíthatjuk az akkumulátor kapacitását (amperben óránként):

C = I * t

A minimális akkumulátorfeszültség a különböző típusú akkumulátoroknál eltérő. Például a nikkel-kadmium akkumulátor (NiCd) minimális feszültsége 1,0 V, a nikkel-fémhidrid akkumulátor (NiMH) – 1,1 V, a lítium-ion akkumulátor (Li-ion) – 2,5…3,0 V. Minden egyes akkumulátormodell esetében ez a paraméter változhat, ezért nézze meg az akkumulátor dokumentációját.

Nézzünk egy gyakorlati példát, hogyan mérjük az akkumulátor kapacitását.

Az NB-11L akkumulátor kapacitásának mérése

Az NB-11L akkumulátort (lásd a 2. ábrát) a DealeXtreme-től vásároltuk 3,7 dollárért (SKU: 169532). A márka ismeretlen. Megjelölt kapacitása 750 mAh. Az oldalon található termékleírásban azonban csak 650 mAh szerepel. Mi ennek az akkumulátornak a valódi kapacitása?

A vezetékek akkumulátorhoz való csatlakoztatásához két érintkezőre van szükség. Készítsük el őket gemkapcsokból. Hajlítsuk meg a 3. ábrán látható módon a gemkapcsokat, és csatlakoztassuk a “+” és a “-” akkumulátorkapcsokhoz (lásd a 4. ábrát). Nagyon óvatosnak kell lennünk, hogy elkerüljük a rövidzárlatot, mert az károsíthatja az akkumulátort. Jobb, ha elszigeteli a kapcsokat, és csak a csúcsokat hagyja szabadon.

Az NB-11L akkumulátor kapacitásméréséhez a kisütési áramot 100 mA-re állítottuk be. Ez azt jelenti, hogy az R1 értéke csak egy kicsivel 50 Ohm felett van. Az R1 ellenálláson keresztüli disszipáció az alábbi képlettel számítható ki: P = V2/R1, ahol V az R1-en mért feszültség. A mi esetünkben P=52/50=0,5 W. Az LM7805 feszültségszabályozót hűtőbordával kell használni. Ha nincs a közelben megfelelő hűtőborda, akkor egy pohár hideg víz is használható hűtőbordaként – csak merítse az LM7805-öt a vízbe, de a csapokat tartsa a vízszint felett (TO-220-as csomag esetén).

Azt követően, hogy a teljesen feltöltött NB-11L akkumulátort a teszt áramköri lapra szereltük, és az SA1 kapcsolót bezártuk, az akkumulátoron keresztüli feszültséget 30 percenként rögzítettük a PV1 feszültségmérővel. Ezt követően megrajzoltuk a kisülési grafikont (lásd az 5. ábrát).

5. ábra. Az NB-11L akkumulátoron mért feszültség a kisütési folyamat során 100 mA árammal.

Az 5. ábrán látható grafikonból látható, hogy közel 5 órába telt (0,1 A áram mellett), amíg az akkumulátoron mért feszültség 3 Voltra csökkent. A végén a kisülési feszültség gyorsabban csökken. Most már ki tudjuk számítani az akkumulátor kapacitását:

C = I * t = 0,1 * 5 = 0,5 A = 500 mA*h.

Az ismeretlen márkájú NB-11L akkumulátor valós kapacitása tehát 1,5-szer kisebb, mint a megjelölt kapacitása.

BACK