Bagaimana mengukur kapasitas baterai Lithium-ion

Saya membeli baterai Lithium-ion untuk sebuah kamera (jauh lebih murah daripada penggantian merek tetapi tidak terlalu murah dibandingkan dengan baterai AAA Li-Ion dengan biaya yang sama). Namun saya memiliki keraguan bahwa ia memiliki kapasitas yang diklaim pada paket (dalam mAH). Apakah ada cara sederhana bagi saya untuk secara kasar memverifikasi klaim pada paket yang lebih tepat dan kurang memakan waktu untuk menjalankan beberapa tolok ukur dengan kamera dan baterai perbandingan? Yaitu ada beberapa perangkat / metode yang diberi baterai Lithium-ion yang seharusnya terisi penuh menentukan:

• Apakah ini benar-benar terisi penuh
• Berapa tarif saat ini dalam mAH

Menilai muatan penuh adalah bagian yang mudah.

• Metode (a) Baterai sel tunggal Lithium Ion yang terisi penuh akan memiliki tegangan rangkaian terbuka sekitar 4,2 Volt *. (4,1 hingga 4,2 OK. 4,0 tidak cukup di sana. 4.3 - agak tinggi.) Beberapa kamera menggunakan dua sel - gandakan tegangan yang diharapkan. Laptop dan perangkat lain yang lebih besar menggunakan 3 sel atau lebih. Tegangan harus merupakan kelipatan dari tegangan di atas. [* Ada varian yang memungkinkan voltase lebih tinggi. Kecuali Anda TERTENTU bahwa ini termasuk milik Anda, anggaplah tidak. Melakukan kesalahan dapat menjadi 'menjengkelkan'.
  (mis. N x (4.1 hingga 4.2V))

• Metode (b) Gunakan pengisi daya yang berkualitas baik (misalnya yang disuplai oleh produsen kamera atau yang memiliki kualitas yang diketahui) yang memiliki "lampu pengisian daya.

  Tempatkan "baterai yang terisi daya pada pengisi daya". Tergantung pada berapa lama sejak terakhir kali diisi, lampu pengisian harus menyala atau mungkin menyala selama satu atau dua menit dan kemudian padam.

  Lepaskan baterai dari pengisi daya. Tunggu 10 detik. Pasang kembali baterai pada pengisi daya. Lampu pengisian daya harus berkedip sangat singkat dan keluar.

Menilai kapasitas lebih sulit, tetapi tidak sulit.

(a) Anda bisa mendapatkan beberapa indikasi, untuk baterai yang secara nominal sama, dari bobot. Sebagian besar dari berat baterai LiIon adalah komponen yang terlibat secara aktif baik secara elektrik atau mekanis (pemisah, konduktor, elektrolit & (tentu saja) logam Lithium. Dua baterai dengan kapasitas nominal yang sama harus memiliki bobot yang sama. Perbedaan 10% mungkin karena kebetulan dan konstruksi, tetapi di luar itu saya akan curiga. Dalam baterai yang lebih besar & lebih berat tes ini akan bekerja lebih baik daripada baterai yang sangat kecil.

Yang menarik, untuk sel-sel AA NimH ini adalah indikator yang sangat baik. AA berkapasitas tinggi modern yang mengklaim kapasitas 2500 mAh + harus berada dalam kisaran 20 gram tinggi - katakanlah 26 gram plus dengan beberapa lebih dari 30 gram. Apa pun di bawah 20 gram adalah tak lengkap dan apa pun 25 gram atau di bawahnya dicurigai.

(B) Untuk segala akurasi Anda perlu mengisi baterai ke "titik akhir" dan mengukur kapasitas. Tidak ada metode lain yang tersedia secara wajar untuk Anda. Ada metode lain seperti mengukur perubahan tegangan selama waktu tertentu di bawah beban yang diberikan dan mencoba menilai di mana Anda berada pada kurva debit. Ini sulit untuk mendapatkan yang benar dan membutuhkan pengalaman dan tingkat keberuntungan. Mengukur waktu debit adalah "lebih mudah".

Yang terbaik adalah beban arus konstan, yang dapat dibuat dengan sangat mudah misalnya dengan LM317 dan satu resistor, tetapi saya akan berasumsi untuk saat ini bahwa Anda tidak ingin melakukan itu. Tanyakan apakah tertarik.

Sebuah resistor pelepasan yang membutuhkan setidaknya satu jam untuk melepaskan harus digunakan. Anda dapat menggunakan motor atau lampu atau kamera atau ... tetapi resistor memiliki beberapa kelebihan.

R minimum ~ = (Cells_in_battery x 4000) / mAh

misalnya jika Anda memiliki baterai 1 sel (Voc = ~ 4.2V) dengan kapasitas 1500 mAh, maka

• R = sel x 4000 / mAh = 1 x 4000/1500 = 2.666 ohm ~ = 3 ohm atau 3.3 ohm (nilai std)

Gunakan resistor terbesar berikutnya dari nilai yang dihitung.
Hingga Beberapa kali lebih besar adalah OK TAPI akan memakan waktu lebih lama secara proporsional.

Peringkat daya resistor: Daya resistor = V ^ 2 / R = (4 x jumlah sel) / R

misalnya untuk sel tunggal di atas dan resistor 3 ohm peringkat daya minimumnya

• 4 x 1/3 = 1,333 Watt.

Gunakan resistor 2 Watt atau lebih besar.

Metode:

Saya akan menggambarkan ini secara singkat karena saya tidak tahu tingkat pengalaman Anda. Ini mungkin mudah diikuti atau sulit. Jika sulit, ajukan lebih banyak pertanyaan.

• Pasang kabel sementara ke terminal baterai. Dua klip kertas yang ditekuk pada ujung sandaran pada terminal adalah rata dan dapat diakses dan dipegang dengan berat atau selotip. Kabel yang dimasukkan ke id konektor tidak dapat diakses secara terbuka. Beberapa baterai tidak akan memberikan daya sampai Anda memberikan jabat tangan rahasia. tetapi kebanyakan akan.

Baterai dengan terminal yang dapat diakses.

Bawah: Lebih sulit mengakses terminal. Dua pin peniti baju atau dua kabel dapat bekerja di sini TETAPI JANGAN SINGKAT BERSAMA !!! JIKA ANDA TIDAK NYAMAN MELAKUKAN INI, JANGAN MELAKUKANNYA.

• Monitor tegangan baterai di seluruh. Multimeter terhubung ke kabel baterai dan diatur ke kisaran yang sesuai.

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

• Hubungkan resistor ke kabel baterai. Mulai timer. Tegangan monitor. Berhenti di 3,2V per sel. JANGAN DISCHARGE DI BAWAH 3 VOL PER SEL. BERHENTI DI 3.2V ADALAH "GOOD IDEA". Baterai LiIon mungkin rusak parah oleh pelepasan yang sangat dalam. Atur timer. JANGAN biarkan ini berjalan dan berjalan pergi.

Bawah: Kurva pelepasan baterai 'Ion' 1 sel lithium Khas.

Metode terbaik adalah melakukan ini dengan baterai asli dan klon serta membandingkan waktu.

• Metode (c) Paling mudah :-).

Gunakan kamera. Setel ke video atau foto waktunya. Catat waktu mulai dan akhiri frame. Membandingkan.

Keuntungan utama adalah

• "mengatur dan melupakan

• tidak bermain-main dengan koneksi baterai

• waktu diri.

UPDATE - 1 Januari 2013 - Selamat Tahun Baru.

Saya baru saja diminta offlist oleh seseorang tentang rangkaian LM317 yang saya sebutkan untuk debit arus konstan. Berikut ini sebuah contoh. Saya menyalin ini dari halaman web yang sangat berguna dan relevan tentang mengemudi LED - di sini dan mereka menyalinnya dari lembar data LM317.

Permintaan offlist mengatakan

• Anda menyebutkan cara dengan menggunakan LM317 untuk menentukan kapasitas baterai. Saya perlu memeriksa baterai lithium ion dengan kapasitas sekitar 1700mAh.
  Apa yang Anda rekomendasikan kepada saya untuk mengukur kapasitas baterai semacam ini dalam waktu yang wajar seperti 3-4 jam.

Baterai 1700 mAh akan habis dalam 3 jam pada 1700/3 = ~ 570 mA dan dalam 4 jam pada 1700/4 ~ = 425 mA. Jadi menggunakan sekitar 500 mA dan melihat berapa lama waktu yang dibutuhkan akan memberikan ukuran kapasitas baterai.
Arus beban the3 di sirkuit di atas adalah
Iout = Vref / R1 jadi

R1 = Vref / Iout
Untuk LM317 Vref = 1.25V jadi untuk 500 mA
R1 = V / I = 1.25V / 0.5A = 2.5 Ohm.
Daya dalam R1 = I ^ 2 R = 0,5 ^ 2 x 2,5 atau sekitar 0,7 Watt.
Sebuah resistor 1 Watt mungkin akan bertahan ini - 2 Watt atau 5 Watt akan lebih baik.
LM317 akan menghilangkan V_LM317 x I = (Vbattery - Vref) x I = (4.2-1.25) x 0.5 = ~ 1.5 Watt. Jadi heatsink atau sepotong Aluminium atau bahan konduktif termal lainnya pada LM317 akan menjadi "ide bagus". Saya menggunakan 4,2 V untuk tegangan baterai. Baterai akan habis saat baterai habis.

Perhatikan bahwa dalam banyak kasus, baterai LiIon 1700 mAh dapat dengan aman diisi hingga 1C rate - = 1700 mA dalam kasus ini. Lebih aman adalah C / 2 = 850 mA. Nilai maksimum yang diizinkan seharusnya ditetapkan oleh pabrikan. Gunakan Imax = C / 2 jika tidak ada data. Ini biasanya akan aman tetapi "peringatan peringatan" / "YMMV" .... Jika menggunakan laju yang lebih tinggi, disipasi daya pada resistor dan LM317 akan lebih tinggi dan perubahan akan diperlukan. Beberapa LM317 akan menangani 1A maks. Beberapa akan menangani 1.5A. (Beberapa pkg lebih kecil <1A). Lihat lembar data. LM350 adalah versi kakak dari LM317 yang bekerja pada beberapa amp.

Tegangan titik akhir baterai harus menjadi Tegangan titik akhir yang akan Anda gunakan dalam sistem Anda. Sesuai komentar saya di atas, ini TIDAK HARUS di bawah 3.0V untuk mencegah kerusakan baterai, dan lebih tinggi lebih aman. Anda harus tetap memperhatikan hal ini jika menghentikan pengeluaran secara manual ATAU mengatur sistem cutoff otomatis. Bagaimana Anda melakukan ini dan bagaimana Anda mengatur waktu periode debit terserah Anda.

Ya, Anda membutuhkan beban tiruan dan cara mengukur tegangan (yaitu multimeter)

Ini bisa sesederhana resistor, tetapi arus akan turun di samping tegangan, sehingga mAh sedikit "lebih sulit" untuk dihitung. Beban dummy arus konstan mungkin lebih disukai. Ini dapat dibeli sebagai IC, atau mudah dibuat dengan opamp, atau beberapa transistor (Anda dapat menggunakan satu tetapi tidak seakurat, hal yang disebut cascode lebih baik)

Either way, katakanlah baterai Anda mulai pada 4V terisi penuh (biasanya sekitar 4,1 hingga 4.2V benar-benar), dan Anda menempatkan resistor 40 ohm di atasnya. Ini akan menyebabkan arus 100mA mengalir. Jika Anda mengukur tegangan secara teratur, Anda dapat menghitung arus yang mengalir. Ketika baterai kosong Anda dapat mengintegrasikan bacaan yang dikumpulkan untuk memberi Anda kapasitas baterai dalam mAh. Jadi jika Anda membaca setiap jam dan Anda mendapatkan 10 pembacaan 100mA sebelum baterai dianggap datar (sekitar 3V biasanya, baik untuk menjadi apa pun yang dilakukan pabrikan, tetapi tegangan akan turun cukup tajam pada akhir kapasitas), Anda memiliki 1000mAh baterai (Pada kenyataannya arus akan turun kecuali jika Anda menggunakan beban arus konstan)

Perhatikan bahwa baterai biasanya memiliki kapasitas lebih sedikit pada arus yang lebih tinggi, jadi jika Anda menggambar 1A secara keseluruhan mAh akan lebih rendah. Saya akan memilih nilai yang cukup rendah untuk kinerja baterai yang wajar (apa pun yang diuji oleh produsen, jika ada datasheet yang tersedia - mungkin cukup rendah)

Anda harus berakhir dengan sesuatu seperti ini ketika Anda memplot hasil Anda (perhatikan sumbu x dalam jam Amp:

C adalah laju pengosongan yang diperlukan untuk pengosongan dalam 1 jam, jadi untuk baterai 1000mAh 0,1C adalah 100mA, 1C adalah 1A, 18 C adalah 18A. Anda dapat melihat bagaimana kapasitas turun pada tingkat debit yang lebih tinggi. CATATAN - (seperti yang disebutkan Russell) jangan mencoba mengeluarkan pada arus besar (mis. Jauh di atas> 1C) kecuali Anda benar - benar yakin baterai dapat menangani hal ini (mis. Beberapa baterai kamera dan baterai RC dapat melepaskan dengan kecepatan tinggi) Gambar di atas adalah hanya dimaksudkan sebagai contoh kurva debit.

Pastikan juga resistor (jika Anda menggunakannya) akurat (1% atau kurang jika Anda bisa) dan diberi nilai untuk daya apa pun yang Anda butuhkan untuk ditangani. Untuk contoh di atas pada 0,1A dan 4V, Anda memiliki 0.4W, jadi Anda memerlukan setidaknya 0,5W 40 ohm resistor.

Untuk info: Saya sudah mengukur sel ion lithium dengan arus konstan 100mA dan tegangan pemutus minimum 3,5. Menemukan sel 14500 umum yang murah dan dicap dengan 4000 mAhr menunjukkan kapasitas sekitar 150 hingga 325 MaH. 16850 yang lebih besar juga dicap menunjukkan 4000 mAh kapasitas sekitar 1000 hingga 1600 mAh. Saya baru-baru ini membongkar baterai laptop lama dan menemukan mereka bertipe 8.550 tanpa tanda tetapi semuanya memiliki kapasitas 1760 mAh. Menjalankan tingkat pembuangan yang lebih tinggi secara drastis mengurangi kapasitas seperti yang disebutkan dalam artikel ini. Yang terbaik adalah mengukur persyaratan kapasitas baterai sesuai dengan desain sirkuit Anda untuk menentukan waktu penggunaan aktual. Kesulitannya adalah menemukan baterai untuk membeli peringkat "jujur".

Saya tidak tahu apakah ada orang yang akan membaca respons ini, karena sudah bertahun-tahun sejak yang terakhir, tapi di sini adalah pendekatan saya, havind memiliki pertanyaan yang sama: berapa kapasitas baterai LiIon saya.

Yah saya pikir saya benar-benar tertarik adalah: berapa banyak biaya dikirim antara keadaan terisi penuh dan baterai dimatikan. Mematikan, dalam kasus saya, berarti peralatan mulai berbunyi, artinya ingin diisi ulang.

Untuk mengisi daya baterai saya menggunakan kabel usb sederhana, tetapi dengan perangkat yang mengukur tegangan, arus, waktu, dan total miliAmp-jam. Gadget ini dapat ditemukan di internet dan murah.

Jadi, untuk menentukan kapasitas baterai Li-Ion yang ada, biarkan baterai mati dan isi ulang. Jumlah mAh yang diperlihatkan dalam dongle isi ulang adalah kapasitas efektif.

Saya mengerti bahwa baterai Li-Ion tidak menjadi panas atau apa pun, dan mAh apa pun yang masuk selama pengisian daya, juga tersedia untuk pengosongan saat beroperasi. Jadi, angka yang Anda temukan terisi penuh seharusnya memberi Anda jawabannya.