Hur man mäter batteriets kapacitet: ett enkelt och exakt sätt
On januari 23, 2022 by adminFör att mäta kapaciteten hos ett batteri måste batteriet laddas ur med hjälp av ett motstånd eller någon annan belastning tills spänningen sjunker till minimivärdet, och registrera strömmen och spänningen över belastningen under urladdningsprocessen. Bygg sedan ett diagram med hjälp av insamlade data, och kapaciteten hos ett batteri kan beräknas utifrån dessa data. Men här finns ett problem – under urladdningsprocessen sjunker strömmen över belastningsmotståndet, därför måste vi integrera data över tiden, så denna metod är inte exakt.
Men om vi urladdar batteriet genom en strömkälla kan vi ta reda på batteriets kapacitet mycket lättare och mer exakt. Men här är det andra problemet: spänningen över ett batteri (1,2…3,7 V) är inte tillräcklig för att driva strömkällan. Detta problem kan lösas genom att använda en extra spänningskälla.
Figur 1. Kretsschema som används för att mäta batteriets kapacitet
V1 – en cell eller ett batteri som ska testas;
V2 – sekundär spänningskälla (t.ex. en strömkälla baserad på IC 7809 eller liknande), den måste ge en ström som är högre än urladdningsströmmen;
PV1 – voltmeter;
LM7805 och R1 – strömkälla;
VD1 – skyddsdiod 1N4004 (för strömmar mindre än 1 A).
Kretsdiagrammet som används för att mäta batteriets kapacitet visas i fig. 1. Här kan vi se att det batteri som ska testas V1 är kopplat i serie med strömkällan (strömkällan är baserad på spänningsregulatorn LM7805 och motstånd R1) och med den andra spänningskällan V2. Lägg märke till polariteten hos V1 och V2: eftersom de är kopplade i serie räcker deras sammanlagda spänning för att driva strömkällan. Den lägsta driftsspänningen för strömkällan är 7 volt (5 V är spänningen vid LM7805:s utgång, över motståndet R1, och 2 V är den lägsta driftsspänningen mellan LM7805:s ingång och utgång). Den sammanfattande spänningen för V1 och V2 är inte mindre än 9 V, det är mer än driftsspänningen för strömkällan.
Istället för LM7805 kan du använda någon annan spänningsregulator, till exempel LM317 (dess utgångsspänning är 1,25 V och minsta bortfallsspänning är 3 V). I det här fallet är driftsspänningen för strömkällan 4,25 V, så vi kan använda strömkällan V2 med en spänning på 5 V. Med LM317 kan strömmen beräknas med denna formel: I = 1,25/R1.
Då, till exempel, för urladdningsströmmen på 100 mA är värdet på R1 cirka 12,5 Ω.
Hur man mäter batteriets kapacitet
I början ska du matcha värdet på motståndet R1 för att ställa in önskvärd urladdningsström. I de flesta fall är urladdningsströmmen lika med batteriets driftström. Observera att vissa spänningsregulatorer LM7805 och andra kan förbruka ytterligare ström på 2…8 mA, så det är bättre att kontrollera strömmen med hjälp av en amperemeter. Anslut därefter fullt laddat batteri till kretskortet, slå på strömbrytaren SA1 och notera tiden. Titta på voltmeterns (PV1) avläsning. När batterispänningen får ett minimivärde, stäng av strömbrytaren SA1 och notera tiden igen. Kom ihåg att djup urladdning kan förkorta batteriets livslängd eller skada det!
Genom att multiplicera urladdningsströmmen (i ampere) med urladdningstiden (i timmar) kan vi beräkna batteriets kapacitet (i ampere per timme):
C = I * t
Den lägsta batterispänningen är olika för olika batterityper. För nickel-kadmiumbatterier (NiCd) är den lägsta spänningen till exempel 1,0 V, för nickelmetallhydridbatterier (NiMH) – 1,1 V, för litiumjonbatterier (Li-ion) – 2,5…3,0 V. För varje specifik batterimodell kan denna parameter variera, så kontrollera dokumentationen av ett batteri.
Låt oss betrakta ett praktiskt exempel på hur man mäter batteriets kapacitet.
Kapacitetsmätning av batteriet NB-11L
Batteriet NB-11L (se fig. 2.) köptes från DealeXtreme för 3,7 dollar (SKU: 169532). Märket är okänt. Dess märkta kapacitet är 750 mAh. Men artikelbeskrivningen på webbplatsen visar endast 650 mAh. Vad är batteriets verkliga kapacitet?
Fig. 2. Li-ion-batteri NB-11L av okänt märke med märkt kapacitet på 750 mA*h
|
Passar CAN.NB-11L |
|
Vi behöver två kontakter för att ansluta ledningar till batteriet. Låt oss göra dem av pappersklämmor. Böj pappersklämmor enligt fig. 3 och anslut dem till batteripolerna ”+” och ”-” (se fig. 4.). Du måste vara mycket försiktig för att undvika kortslutning, eftersom det kan skada batteriet. Det är bättre att isolera klämmorna och bara lämna spetsarna exponerade.
|
Fig. 3. DIY-kontakter som används för att ansluta |
Fig. 4. DIY-kontakter |
För kapacitetsmätningen av batteriet NB-11L sattes urladdningsströmmen till 100 mA. Det innebär att värdet på R1 är bara en liten bit över 50 ohm. Effektförlusten över motståndet R1 kan beräknas med denna formel: P = V2/R1, där V är spänningen över R1. I vårt fall är P = 52/50 = 0,5 W. Spänningsregulatorn LM7805 måste användas med en kylfläns. Om det inte finns någon lämplig kylfläns i närheten kan ett glas kallt vatten användas som kylfläns – doppa bara LM7805 i vattnet, men håll stiften ovanför vattennivån (när det gäller TO-220-paketet).
När det fulladdade batteriet NB-11L hade installerats i testkretskortet och strömbrytaren SA1 stängdes, registrerades spänningen över batteriet var 30:e minut med hjälp av voltmetern PV1. Därefter ritades urladdningsdiagrammet (se fig. 5).
Fig. 5. Spänningen över batteriet NB-11L under urladdningsprocessen med en ström på 100 mA.
Från grafen i fig. 5. kan vi se att det tog nästan 5 timmar (vid en ström på 0,1 A) innan spänningen över batteriet sjönk till 3 volt. I slutet sjunker urladdningsspänningen snabbare. Nu kan vi beräkna batteriets kapacitet:
C = I * t = 0,1 * 5 = 0,5 A = 500 mA*h.
Så den verkliga kapaciteten hos batteriet NB-11L av okänt märke är 1,5 gånger mindre än den markerade kapaciteten.
Lämna ett svar