Ein Gerät zur Messung der Batteriekapazität. Grundlegende Methoden

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Die Lösung eines Problems beginnt immer mit der einfachsten Option – einer vorgefertigten Lösung. und das können Sie kaufen – fertig. und dann immer komplexer, bis hin zur Entwicklung und Fertigung von Grund auf. Dies ist die schwierigste Option
Was noch schlimmer ist, ist, dass er der Gefährlichste ist. Das musst du am eigenen Kopf testen...
Vielleicht stimmt das. Lediglich die Angaben auf der Batterie stimmen manchmal verdächtig genau mit den Messwerten überein, manchmal aber auch überhaupt nicht. Auf dieser Grundlage können wir mit Sicherheit sagen, dass das Gerät nützlich ist. Ich weiß nicht, worauf Ihre Aussage basiert. Und Sie werden feststellen, dass die auf diese (sehr langsame) Weise ermittelten Messwerte sich von denen unterscheiden, die Sie mit diesem Gerät sofort erhalten. Und zwar wahrscheinlich in größerem Ausmaß – das heißt, der Akku sagt zum Beispiel 2600 aus, aber wenn man ihn mehrmals lädt/entlädt (und das entspricht der Refresh-Funktion), kommen wir auf 2800 oder mehr. Dadurch ist der Unterschied winzig, es wurde viel Zeit verschwendet, wir haben die „ideale“ Kapazität kennengelernt. Wenn es sich um eine Autobatterie handelt, wird diese im Auto nicht aufgeladen. Dementsprechend zeigt dieses Gerät eher die indirekt akkumulierte Ladung als die Kapazität an. Aber zum Üben reicht das. Einige Geräte messen zu diesem Zweck auch den Innenwiderstand der Batterie. Bei vielen Batterien des gleichen Typs ist eine Sortierung durchaus möglich. Ja, das ist schrecklich. Und ein noch größerer Teil des Landes nutzt ein nicht lizenziertes Betriebssystem und möchte keine Steuern zahlen, damit der nächste Sachartschenko sie stiehlt. Irgendwie kam ich mein ganzes Leben lang ohne staatliches Register zurecht. Und für die meisten Bürger, die Messgeräte in der Elektronik nutzen, ist DSM unnötig. Ihr staatliches Register und Ihre Nachweise werden benötigt, so wie ein Autofahrer eine technische Inspektion benötigt. Aber das ist nur mein Punkt. Hier roch es nach Beamtentum. Ich stimme der Meinung von Kovigor zu. Sicherheit zuerst.
Das Thema geht nahtlos in eine Diskussion über Sicherheit über)))). Lieber Kovigor, irgendwoher kam ihm die Idee, dass diejenigen, die mit diesem Gerät die akkumulierte Kapazität einer Batterie messen wollen, beschissene Batterien und unverständliches Laden verwenden müssen. Und es beginnt: Sicherheit, und Sie wissen, dass das Leben ... ich weiß, ich weiß. Ich schlage vor, diese Flut zu stoppen und zum Thema zu schreiben. Ich bitte Kenner, Änderungen an der Firmware vorzunehmen, um die kontrollierte Lade-Entlade-Spannung auf 45 Volt anzuheben.
Niemand, der Bescheid weiß, weiß, was Sie getan haben? Worauf hast du aufgebaut? und welche Firmware verwendest du derzeit?
Nun ja, jedem das Seine, sobald man Pseudoinstrumente verwendet, werden die Messwerte während der Messungen sehr vage sein, aber im Allgemeinen versuche ich, selbst bewährte Instrumente mit Referenzinstrumenten zu vergleichen, selbst wenn man ein Guru ist, höchstwahrscheinlich die Instrumente Sie verwenden ein billiges Gerätesegment, das aufgrund großer Messfehler nicht überprüft werden kann, und im Allgemeinen unterliegen bei großen Projekten in großen Unternehmen im Zusammenhang mit elektronischen Geräten alle Geräte einer Überprüfung, nicht um jemanden zu füttern, sondern um sie auszuführen genaue Messungen.
absolut im Loch. Als Prüfer kann ich es dem Prüfer sagen. dass alle Messgeräte, absolut alles, in zwei große Klassen unterteilt sind: 1. Messgeräte jeder Genauigkeitsklasse 2. Anzeigemessgeräte, die erste kann je nach Genauigkeitsklasse entweder Normale oder Standards oder Messgeräte mit a sein klar definierte Genauigkeitsklasse. die zweiten zeigen an, dass der Messwert vorhanden ist. auch mit unterschiedlicher Genauigkeit, und innerhalb einer Stunde kann diese Genauigkeit die Genauigkeit von Instrumenten der ersten Gruppe übertreffen. Ab diesem Punkt stellt sich die Frage: Was ist dann der Unterschied? Der Unterschied besteht darin, dass Geräte der ersten Gruppe im staatlichen Messgeräteregister aufgeführt sind. und alle offiziellen Daten von rechtlicher Bedeutung können nur auf der Grundlage von Messungen dieser Instrumente bereitgestellt werden. und Geräte der zweiten Gruppe verfügen weder über solche Fähigkeiten noch über eine solche rechtliche Begründung. Der Preis von Geräten aus diesen Gruppen unterscheidet sich jedoch erheblich. Nehmen wir zum Beispiel den Ts20 und den V7-36. Stecken wir sie in eine Steckdose und messen die Netzspannung. TS 20 zeigt 217 V und B736 - 220 V (alles zum gleichen Zeitpunkt). und was bringt mir dieser Unterschied, wenn ich beispielsweise ein Elektrogerät repariere? Diese Geräte waren beide gleichzeitig im Register vorhanden. Der erste hat eine Eingangsimpedanz von 20 Ohm/V und der zweite hat 11 Megaohm/V. Daher unterscheiden sich die Messwerte bei gleichen angegebenen Fehlern. Hier steht es vor mir, auf meinem heimischen Schreibtisch, nicht auf dem offiziellen, von 1-114, die letzte Überprüfung war vor etwa 20 Jahren, aber es zeigt es weder genauer noch grober. Aber dazu kann ich kein Expertengutachten (egal für wen) ziehen, da ich im Gutachten das Datum der Überprüfung, den Prüfer und die Seriennummer des Geräts angeben muss. Daher die Schlussfolgerung: Egal um welches Gerät es sich handelt, ein Billigsegment, selbstgemacht am Knie oder aus einem Superlabor, in dem es Staubfilter gibt. Das Wichtigste ist, zu verstehen, was wir messen, warum wir es messen, was das Gerät anzeigt und was tatsächlich existiert ... nun ja, nicht alles, obwohl es sehr gut ist, wenn alles da ist. Auch bei Unternehmen, die nichts mit elektronischen Geräten zu tun haben, wird die Verifizierung ebenfalls durchgeführt (bei vielen jedoch nur, wenn der Hahn auf die Krone pickt), einige verfügen über eigene Verifizierungslabore und einige betreiben Geräte über das CMS.
Das Reverse Engineering der Firmware wird bis zu zehn der teuersten Hoverboards mit den besten Batterien der Welt kosten. Und Spezialisten, die dazu in der Lage sind, tauchen in Foren nicht auf...
Nebenbei nutzt du beschissene Geräte und lebst in deiner Fantasiewelt, die mit Billiggeräten längst vorangeschritten ist. Und bei den meisten Geräten, die 220 verbrauchen, macht es keinen Unterschied – 220 oder 223 in der Steckdose. Es sieht so aus, als wären Sie eher ein Theoretiker. Es gibt eine Quelle in ASMA. Es besteht keine Notwendigkeit, etwas rückgängig zu machen. Sie müssen nur ein paar Dinge ändern. Dazu müssen Sie ein praktischer Mikrochip-Benutzer sein.
Auf Wunsch von inosat veröffentliche ich aktualisierte Firmware mit erhöhter Steuerspannung, bis zu 50V. Vergessen Sie nicht, den Eingangsteiler des Voltmeters mithilfe meiner R4-Schaltung neu zu berechnen. Firmware für Mikrocontroller 16F684. Es gibt ein Modusauswahlmenü.
Nun, die versprochene Firmware für 676, mit einem Lademodus und doppelter Steuerspannung.
Einer meiner Lieblings-MK! Es gibt einen USB-Kapazitätszähler. Messen Sie den Strom 10 Mal pro Sekunde und berechnen Sie die Kapazität entsprechend. Nun, wenn für ein Auto, dann auf atmega8, alle Modi - Laden - Entladen, Training, Kapazitätsberechnung mit konstanter Ladung (Entladung), asymmetrisches Laden, in jedem Modus. Das Gerät regelt nicht den Strom, sondern steuert nur die Mosfet-Tasten entsprechend der von der Tastatur vorgegebenen Spannung.
Und die ganze Überprüfung der Instrumente ist nur für den Militärdienst notwendig, damit sie Pindos in der Luft und auf See abschießen können! Und für alles andere sind sie Parasiten, die ihre „Bedürftigkeit“ beweisen wollen... Tatsächlich werden sie aber nicht gebraucht, genau wie 90 Prozent der Behörden. Irgendwie so!
...jetzt sind die Einstellgeräte im Speicher gespeichert, es gibt keine Einstellwiderstände, die von ihrem Nennwert abweichen, und es gibt dort nichts, was eingestellt werden könnte. Und der Idiot von TsSM, der mit mir Geld verdienen wollte, konnte nicht einmal meinen SONY\TEKTRONIX-Oszillator einschalten (der 1998 definitiv nicht im Staatsregister stand – schlechter funktionierte es dadurch auch nicht). Gut gemacht, Ivan_79. Ich habe den Mikrochip schon vor langer Zeit aufgegeben – nachdem MPLAB einen nicht existierenden Befehl für den Kristall kompiliert hatte. Und zu dieser Zeit war der Peak Atmel deutlich unterlegen (obwohl er später Gyyy kaufte).
Danke! Bei Proteus mit Firmware für 16F684 schaltet das Relais jedoch nicht aus, wenn die eingestellte Ladespannung erreicht ist. Zum Entladen ist es ausgeschaltet, zum Laden jedoch nicht)). Firmware für PIC16F676 - alles gut. Für alle Interessierten poste ich das Platinenlayout für den PIC16F676 mit Ladefunktion (in meinem Fall für 42 Volt, daher habe ich die Schaltung leicht geändert). Ich habe es noch nicht in Hardware gemacht, ich kann nicht für die Richtigkeit garantieren
DIESE Konsole kann man ein für alle Mal vergessen.... Ich habe sie vor langer Zeit gesammelt, es gibt keine einzige sinnvolle Firmware, und sie kann aufgrund der gewählten Spitze auch nicht existieren... Für mich existiert sie nicht mehr.. . Vor allem, da es VIEL die beste Alternative gibt, wenn Sie sich entscheiden, es selbst zusammenzubauen, hier ist es: https://www..html?di=66280 Sehen Sie sich den vollständigen Artikel an, alles ist da ... Ich denke, dass viele zustimmen werden mit mir..
Das neueste Projekt ist übrigens ein Wechselspannungsmessgerät. Auf PIC16F684 und einem Register 595 4-Segment-Anzeige. ohne Transformator. Und die Genauigkeit beträgt 0,5 - 1 Volt!
Für Ladegeräte mit hohen Strömen sind Relais wenig geeignet. Denn es kommt zu einem unangenehmen Vorfall mit verklemmten Kontakten (auch wenn die Ströme geringer sind als im Relaispass angegeben). Für einen zuverlässigen Betrieb mussten wir daher ein Feldschlüsselschema entwickeln. Das Diagramm ist beigefügt. Es ist für Ströme von nicht mehr als 3 Ampere geeignet; für größere Ströme installieren Sie leistungsstärkere Schlüssel.
Eines Tages werde ich das Herunterfahren beim Laden überprüfen und beheben. Bei Proteus schien alles zu funktionieren.
Iwan? Vielleicht ist es nicht der Proteus? Vielleicht klemmt das Relais wirklich? Schauen Sie sich das Diagramm oben an! Und meine Probleme verschwanden mit der Umsetzung! Und alles begann wie am Schnürchen zu funktionieren! Der Controller läuft zwar auf atmega8, aber das ist nicht mehr wichtig.

16-11-2008

Guljajew Sergej Nikolajewitsch
kvant19 [a] rambler.ru

Der Einsatz von Mikrocontrollern in der Elektrotechnik ermöglicht eine deutliche Vereinfachung des Designs und verleiht dem Gerät Funktionen, die auf einzelnen Logikelementen nur sehr schwer oder gar nicht realisierbar sind. Ein Beispiel ist das folgende Design.

Dieses Gerät wird als Set-Top-Box an ein Ladegerät angeschlossen, von dem verschiedene Schemata bereits im Internet beschrieben wurden. Auf der Flüssigkristallanzeige werden der Eingangsspannungswert, die Höhe des Batterieladestroms, die Ladezeit und die Ladestromkapazität angezeigt (die entweder in Amperestunden oder Milliamperestunden angegeben werden können – abhängig nur von der Controller-Firmware und dem verwendeten Shunt). . Die Ausgangsspannung des Ladegeräts sollte nicht weniger als 7 Volt betragen, andernfalls benötigt diese Set-Top-Box eine separate Stromquelle. Das Gerät basiert auf einem PIC16F676-Mikrocontroller und einem 2-zeiligen Flüssigkristallanzeiger SC 1602 ASLB-XH-HS-G. Die maximale Ladekapazität beträgt 5500 mA/h bzw. 95,0 A/h.

Das schematische Diagramm ist in Abb. 1 dargestellt.

Anschluss an das Ladegerät – siehe Abb. 2.

Beim Einschalten fordert der Mikrocontroller zunächst die benötigte Ladekapazität an. Einstellung durch Taste SB1. Zurücksetzen - Taste SB2.

Wird die Taste länger als 5 Sekunden nicht gedrückt, wechselt der Controller automatisch in den Messmodus. Pin 2 (RA5) ist auf High eingestellt.

Der Algorithmus zur Berechnung der Kapazität in dieser Set-Top-Box lautet wie folgt:

Einmal pro Sekunde misst der Mikrocontroller die Spannung am Eingang der Set-Top-Box und den Strom, und wenn der aktuelle Wert größer als die niederwertigste Ziffer ist, erhöht er den Sekundenzähler um 1. Die Uhr zeigt also nur die an Ladezeit.

Anschließend wird der durchschnittliche Stromwert wiederum durch 60 geteilt (mit dem gleichen Algorithmus). Somit erhöht sich der Kapazitätszähler einmal pro Minute um ein Sechzigstel des durchschnittlichen Stroms pro Minute.

Danach wird der Durchschnittsstromzähler auf Null zurückgesetzt und die Zählung beginnt von vorne. Nach der Berechnung der Ladekapazität wird jedes Mal ein Vergleich zwischen der gemessenen und der angegebenen Kapazität durchgeführt. Wenn diese gleich sind, wird auf dem Display die Meldung „Ladevorgang abgeschlossen“ und in der zweiten Zeile der Wert angezeigt Ladekapazität und Spannung. Am Pin 2 des Mikrocontrollers (RA5) erscheint ein Low-Pegel, der zum Erlöschen der LED führt. Mit diesem Signal kann ein Relais eingeschaltet werden, das beispielsweise das Ladegerät vom Netz trennt (siehe Abb. 3).

Beim Einrichten des Geräts geht es darum, mithilfe eines Referenzamperemeters und -voltmeters die korrekten Werte für den Ladestrom (R1, R3) und die Eingangsspannung (R2) einzustellen. Um die Messwerte der Set-Top-Box genau einzustellen, wird empfohlen, Multiturn-Trimmerwiderstände zu verwenden oder zusätzliche Widerstände in Reihe mit den Trimmern zu installieren (experimentell auswählen).

Nun zu Shunts.

Für ein Ladegerät mit einem Strom von bis zu 1000 mA können Sie ein 15-V-Netzteil, einen 5-10-Ohm-Widerstand mit einer Leistung von 5 W als Shunt und in Reihe mit dem zu ladenden Akku einen variablen Widerstand von 20 verwenden -100 Ohm, wodurch der Ladestrom eingestellt wird.

Für einen Ladestrom von bis zu 10 A (maximal 25,5 A) müssen Sie einen Shunt aus hochohmigem Draht mit geeignetem Querschnitt und einem Widerstand von 0,1 Ohm herstellen. Tests haben gezeigt, dass selbst bei einem Signal vom Stromshunt von 0,1 Volt die Abstimmwiderstände R1 und R3 den Stromwert problemlos auf 10 A einstellen können. Je größer jedoch das Signal vom Stromsensor ist, desto einfacher ist die Einstellung die richtigen Messwerte.

Als Shunt für eine 10-A-Set-Top-Box habe ich versucht, ein Stück Aluminiumdraht mit einem Querschnitt von 1,5 mm und einer Länge von 30 cm zu verwenden – es funktioniert super.

Aufgrund der Einfachheit der Schaltung wurde für dieses Gerät keine Leiterplatte entwickelt; sie wird auf einem Steckbrett mit den gleichen Abmessungen wie der Flüssigkristallanzeiger montiert und an der Rückseite befestigt. Der Mikrocontroller wird auf der Steckdose installiert und ermöglicht einen schnellen Wechsel der Firmware, um auf einen anderen Ladestrom umzuschalten.

Diesmal - ein intelligentes Ladegerät für Ni-Mh-Akkus der Größen AAA und AA.
Warum intellektuell?

Im Gegensatz zu herkömmlichen Ladegeräten, die von den Chinesen günstig verkauft werden oder in Sets wie „10 günstige Akkus und ein günstiges Ladegerät für 2000 Rubel“ enthalten sind und per „Tropf“-Methode aufgeladen werden, verfügt dieses Ladegerät über einen Controller, der Programme enthält zum Schnellladen von Akkus und einige andere Funktionen – wie die Bestimmung der Kapazität und das „Trainieren“ von Akkus zur Wiederherstellung der Kapazität.

Über Terminologie

Ni-Cd, Nickel-Cadmium-Batterie. Eine Batterie, bei der die Kathode aus Ni(OH) 2, die Anode aus Cd(OH) 2 und der Elektrolyt aus KOH besteht. Sie zeichnen sich durch eine große Anzahl von Lade-Entlade-Zyklen und die Möglichkeit der Lagerung im entladenen Zustand aus.
Ni-MH, Nickel-Metallhydrid-Akku. Die Kathode ist Nickeloxid (NiO), die Anode ist eine Lanthan-Nickel-Kobalt-Legierung, der Elektrolyt ist der gleiche wie bei Ni-Cd.

99 % der im Handel verkauften Batterien haben die Formfaktoren AA oder AAA – Ni-MH. Dies ist auf Eigenschaften zurückzuführen, die für Verbraucher attraktiver sind – weniger spürbarer Memory-Effekt, große Kapazität. Neben diesen Eigenschaften verfügt das Kit zwar auch über eine schnelle Selbstentladung (wenn unbenutzte Akkus nach einiger Zeit wieder aufgeladen werden müssen).

LSD Ni-MH- Ni-MH mit geringer Selbstentladung. Trotz der interessanten Abkürzung im Namen ist es nur eine Abkürzung für „Low Self-Discharge“ :) Trotzdem haben sie noch einige weitere Vorteile – höhere Entladeströme, die Fähigkeit, bei niedrigen Temperaturen zu arbeiten und eine höhere Anzahl von Betriebszyklen.

Weitere Begriffe für diejenigen, die den Artikel zum Laden von Lithiumbatterien nicht gelesen haben.

Über kluge und dumme Ladung

Nickelbatterien können auf unterschiedliche Weise aufgeladen werden. Dabei ist übrigens zu berücksichtigen, dass mit dem für Ni-MH vorgesehenen Ladevorgang auch Ni-Cd geladen werden kann, jedoch nicht umgekehrt. Wenn Sie in den Mülleimern ein Ladegerät finden, das speziell für Nickel-Cadmium-Akkus entwickelt wurde, sollten Sie nicht versuchen, Ni-MH damit aufzuladen – es könnte böse enden. Aber solche Ladegeräte habe ich wahrscheinlich seit 5 Jahren nicht mehr gesehen.
Also, zu den Lademethoden. Am einfachsten - Tropfen oder niedriger Strom.
In diesem Modus wird der Akku mit einem festen Strom von 1/10C, also 0,1C, geladen. Wie wir uns aus der Terminologie erinnern, ist C der numerische Wert der Batteriekapazität, was bedeutet, dass der Ladevorgang auch theoretisch mindestens 10 Stunden dauern sollte. In der Praxis erreicht niemand eine 100-prozentige Effizienz, wodurch sich die Ladezeit auf mindestens 15 Stunden erhöht. In Wirklichkeit wird diese Zeit sogar noch länger sein, da die Ladegeräte „dumm“ sind und nur den Strom steuern können. Dementsprechend ist es unmöglich, im Voraus zu wissen, welcher Akku geladen wird – 600 mAh oder 2700 mAh. Für den ersten beträgt der erforderliche Strom 60 mA und für den zweiten 270 mA.
Die beim Laden ablaufenden Prozesse sind so beschaffen, dass der Akku nach Erreichen seiner vollen Kapazität bereits einen Strom von 0,1 °C ohne Folgen in Form von Explosionen und Bränden verdauen kann – indem er ihn einfach in Wärme umwandelt, die von Luftströmen ohne Folgen abtransportiert wird. Und wenn dieser Strom überschritten wird, beginnt sich die Batterie zu stark zu erhitzen und kann durchaus explodieren.
Verstehst du, worauf ich hinaus will? Sie können einen 600-mAh-Akku nicht mit einem Strom von 270 mA laden, aber ein 2700-mAh-Akku mit einem Strom von 60 mA ist in Ordnung. Daher begrenzen alle Ladegeräte dieser Art den Ladestrom auf 60-100 mA. Und wenn für einen 600-mAh-Akku die volle Ladezeit die empfohlenen 15 Stunden beträgt, dann benötigen Sie für einen größeren 2700-mAh-Akku mindestens etwa anderthalb Tage. Im Allgemeinen ist alles klar und nur wer Batterien in TV-Fernbedienungen verwendet, kann ein solches Ladegerät verwenden.

Mittelstromladung mit Temperaturregelung.
In diesem Modus wird der Akku mit Strömen von 1/3C bis 1/2C geladen, was ein Aufladen in akzeptabler Zeit – ab 5 Stunden – ermöglicht. Beim Laden mit solchen Strömen beginnt sich der Akku nach Ladeende zu erhitzen, was zu seiner Explosion führen kann. Daher befindet sich in solchen Ladegeräten neben dem Akku ein Temperatursensor, der einen starken Temperaturanstieg überwacht und den Ladevorgang stoppt. Wenn das Laden noch etwas „intelligenter“ ist, wird der Akku zunächst entladen, um den Memory-Effekt zu beseitigen, und dann mit dem Laden begonnen. Einige Modelle zählen auch die Zeit ab Beginn des Ladevorgangs, wodurch Sie indirekt den Zustand des Akkus beurteilen können. Wenn der Ladevorgang in viel kürzerer Zeit (einer oder eineinhalb Stunden) endet, ist der Akku defekt, was bedeutet wird durch Aufladen angezeigt.

Hochstromladen mit -ΔV und Temperaturregelung
Die schnellste Ladetechnologie. Der Akku wird mit hohen Strömen (1 °C bis 2 °C) aufgeladen, sodass der Akku in ein bis zwei Stunden aufgeladen werden kann.

Das Grundprinzip dieser Technologie besteht darin, dass die Spannung vor dem Ende des Ladevorgangs immer ansteigt und unmittelbar nach dem vollständigen Ladevorgang wieder abnimmt. Nicht um viel, um Dutzende oder sogar ein paar Millivolt. Der Controller im Ladegerät überwacht ständig die Spannung am Akku und reduziert nach einem Spannungsabfall den Ladestrom auf ca. 10 mA – um die Selbstentladung auszugleichen – so dass die Akkus auch bei längerem Laden immer einsatzbereit sind ein Tag.
Bei solchen Strömen besteht die Gefahr, diesen Punkt nicht zu bemerken und den Akku ernsthaft zu überhitzen. Deshalb verfügen alle Ladegeräte zusätzlich über einen eingebauten Temperaturschutz – Thermosensoren für jeden Akku, die den Ladevorgang vorübergehend unterbrechen, wenn der Akku sehr heiß wird.

In der Regel beschränken sich Hersteller nicht nur auf diesen Modus – wenn Sie einen Controller einbauen, können Sie diesen um mehrere weitere Funktionen erweitern – Stromkontrolle, um die tatsächliche Akkukapazität zu ermitteln, eine Trainingsfunktion – wenn der Akku geladen ist und mehrmals entladen, um den Memory-Effekt und andere Funktionen auszugleichen.

Über das Aufladen selbst

Dicker Karton:

Mit Inschriften in drei Sprachen:

Im Karton finden Sie ein Netzteil, das Ladegerät selbst und eine Bedienungsanleitung. Alle Komponenten haben eine eigene Verpackung und das Ladegerät hat sogar eigene kleine Noppen an der Tasche.

Die Stromversorgung beträgt 3 Volt und bis zu 4 Ampere.

Handbuch und Ladegerät selbst:

Auf der Rückseite des Ladegeräts befinden sich eine Beschreibung, ein Modell und Symbole. Der Rest des Raumes ist mit Reihen von Lüftungslöchern bedeckt.

Auf der Rückseite befindet sich ein Netzteilanschluss:

Von den Seiten gibt es nichts Interessantes:

Alle Bedienelemente sind auf der Frontplatte konzentriert, es gibt auch Steckplätze für Batterien:

Die Steuerung erfolgt über drei Tasten – Modus, Anzeige, Strom. Der erste ist für die Auswahl der Modi zuständig, der zweite für die Anzeige der Parameter auf dem Bildschirm und der dritte stellt den Ladestrom ein.

Interna:

Seien wir wie immer gespannt, was drin ist. Lösen Sie die 4 Schrauben um den Umfang herum:

Entfernen Sie dann die hintere Abdeckung:

Es erscheint die Platine, ebenfalls mit 4 Schrauben befestigt:

Sie können die Platine jedoch nicht einfach durch Lösen der Schrauben entfernen. Außerdem müssen Sie die Kabel des Temperatursensors an 4 mit Pfeilen markierten Stellen ablöten.

Und hier sind sie:

Zu beachten ist, dass sie nicht nur zusammengepresst, sondern mit einem wärmeleitenden Dichtstoff fest in die Metallplatten eingeklebt (oder vielmehr sogar eingeklebt) werden. Es gibt zwei Sensoren – jeder ist für zwei Batterien zuständig.
Gegen diese Platten werden die Batterien zur besseren Temperaturkontrolle gedrückt.

Weiß ist nur ein Heißsiegelmittel. Hier ist die Gebühr:

Die Oberseite ist nicht sehr interessant – nur Polygone, Kontakte, ein Anschluss, drei Tasten und ein Bildschirm. Was sich leicht von der Platine entfernen lässt:

Aber die Rückseite ist viel interessanter, dort gibt es einen Mikrocontroller (blau), der alle Ladefunktionen steuert:

Direkt darunter befinden sich Ballastwiderstände (rot) für den Test- und Wiederherstellungsmodus (die Batterien werden über sie entladen), die gelben sind Shunts, Präzisionswiderstände, an denen der Spannungsabfall gemessen wird, um den Strom während des Ladens und Entladens zu steuern, blau ist ein Operationsverstärker für Temperatursensoren.

Schneller Start:

Nach dem Einschalten ohne Batterien leuchtet auf allen 4 Displays die Aufschrift null.

Wenn Sie einen geladenen Akku einlegen, leuchtet die Meldung „Full“ auf. Wenn das Gerät nicht vollständig aufgeladen ist, wird die aktuelle Spannung angezeigt und der Standardmodus ist „Laden“.

Wenn Sie keine Taste drücken, wird nach 4 Sekunden der Strom angezeigt – standardmäßig 200 mA, und nach weiteren 4 Sekunden blinkt er und wechselt in den Lademodus. Sie können also einfach die Akkus einlegen und losfahren – der Lademodus schaltet sich automatisch ein.

Beim Arbeiten mit der Display-Taste können Sie vom Beginn des Vorgangs an zyklisch zwischen den Strom-Spannungs-Ladezeit-Modi wechseln

Wenn Sie innerhalb von 5 Sekunden auf „Strom“ drücken, können Sie den Lade- oder Entladestrom auswählen – 200–500–700–1000 mA. Wenn im Ladegerät 1 oder 2 Akkus im ersten oder letzten Fach installiert sind, kann ein Strom von 1500 oder 1800 mA ausgewählt werden.

Nach der Auswahl müssen Sie nichts weiter tun – 10 Sekunden nach dem Drücken der letzten Taste wird der Modus mit dem ausgewählten Strom eingeschaltet.

Mit der Modustaste können Sie den Betriebsmodus auswählen – Laden, Entladen, Testen, Auffrischen. Zum Auswählen müssen Sie die Taste 2 Sekunden lang gedrückt halten. Anschließend können Sie den Modus durch einmaliges Drücken auswählen. Der erste Modus ist Laden. Es ist standardmäßig installiert und lädt die Akkus einfach auf die volle Kapazität auf. Die zweite Funktion ist „Entladen“, sie entlädt den Akku und lädt ihn anschließend auf. Der dritte lädt den Akku auf, wenn er nicht geladen war, entlädt ihn dann, misst dabei die Kapazität und lädt ihn dann wieder auf. Wiederherstellung – der vierte Modus, der die Batterien zyklisch entlädt und lädt, bis sich die Kapazität nicht mehr ändert.

So wie ich es verstehe, ist der Sinn und Zweck folgender: Wenn Sie die Akkus schnell aufladen müssen, müssen Sie sie nur einlegen und den Ladestrom auswählen. Und wenn die Zeit drängt – zum Beispiel wenn die Akkus nur morgens nützlich sind, dann ist es besser, den Entlade- oder Testmodus zu wählen – die Akkus werden entladen und anschließend automatisch vollständig aufgeladen. Somit sind sowohl die Wölfe gefüttert als auch die Schafe in Sicherheit – die Batterien werden ohne Ihr Eingreifen aufgeladen und durch das Entlade-Lade-Szenario wird der Memory-Effekt eliminiert.
Der Testmodus dauert länger, da zur Ermittlung der Kapazität die Akkus zunächst vollständig aufgeladen werden müssen. Aber nach der Fertigstellung erhalten Sie Informationen über die Akkukapazität und können im Falle eines Falles einen plötzlich leeren Akku rechtzeitig austauschen (das ist besser, als sich während des Betriebs darüber zu informieren).

Ich habe über die Hauptfunktionen gesprochen, alles andere steht im Handbuch:

Testen der Wiederherstellungsfunktion:

Sehr „zum Glück“ stieß ich bei einem Verkauf in einem Computergeschäft auf eine neue Packung GP2700-Batterien für 200 Rubel. Nachdem ich es gekauft und ins Ladegerät gesteckt hatte, wurde mir klar, dass sie nicht umsonst so günstig waren:

„Wenn Sie nicht auf der Suche nach Billigkeit wären, Priester ...“ Anstelle der angegebenen 2700-mAh-Batterien zeigten die Batterien völlig andere Zahlen – zwei hatten etwa 1000 mAh und die anderen beiden nur 100 mAh. Vielleicht wurden sie falsch gelagert, vielleicht sind sie durch Selbstentladung gestorben. Ich hatte nichts zu verlieren, Sale-Artikel wurden nicht zurückgenommen und ohne große Hoffnung schaltete ich den Refresh-Modus ein, stellte das Ladegerät ins Regal und vergaß es.
Als ich drei Tage später einen Satz Akkus über den Blitz aufladen musste, nahm ich das Ladegerät aus dem Regal und sah ganz andere Zahlen:

So. Der Akku, der ein Ergebnis von 984 mAh zeigte, verwandelte sich in 2150 mAh, 117 mAh in 2040 mAh, 116 mAh in 2200 mAh und 1093 mAh in 2390 mAh.
Natürlich gibt der Hersteller die Kapazität nicht an, aber ich kann nicht garantieren, dass die gemessene Kapazität völlig neuer Batterien mit der angegebenen Kapazität übereinstimmt – jeder lügt.
Hauptsache, die Recovery-Funktion funktioniert einwandfrei. Ich werde einige Fotografen besuchen, die ich kenne, und von ihnen einen Haufen „leerer“ Batterien abholen. Sicherlich werden einige davon ganz gut funktionieren :)

Preis:

Im Laden la-crosse.ru kostet dieses Ladegerät 1300 Rubel.

Abschluss:

Praktisches, gut zusammengebautes Gerät zum Laden von Batterien. Ich denke, der Preis des Geräts wird sich durch die einfache Bedienung und die mehrfache Aufbereitung der Batterien, anstatt neue zu kaufen, schnell amortisieren.

Alle Fotos, auch die nicht in der Rezension enthaltenen, können Sie im Picasa-Album in Originalauflösung ansehen. Dort können Sie eine Frage stellen oder einen Kommentar hinterlassen.

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Diese Bauform wird als Aufsatz an ein Ladegerät angeschlossen, von dem bereits verschiedene Schaltungen im Internet beschrieben wurden. Auf der Flüssigkristallanzeige werden der Eingangsspannungswert, die Höhe des Batterieladestroms, die Ladezeit und die Ladestromkapazität angezeigt (die entweder in Amperestunden oder Milliamperestunden angegeben werden können – abhängig nur von der Controller-Firmware und dem verwendeten Shunt). . (Cm. Abb.1 Und Abb.2)

Abb.1

Abb.2

Die Ausgangsspannung des Ladegeräts sollte nicht weniger als 7 Volt betragen, andernfalls benötigt diese Set-Top-Box eine separate Stromquelle.

Das Gerät basiert auf einem PIC16F676-Mikrocontroller und einem 2-zeiligen Flüssigkristallanzeiger SC 1602 ASLB-XH-HS-G.

Die maximale Ladekapazität beträgt 5500 mA/h bzw. 95,0 A/h.

Das schematische Diagramm ist in dargestellt Abb. 3.

Abb. 3. Schematische Darstellung eines Aufsatzes zur Messung der Ladekapazität

Verbindung zum Ladegerät - eingeschaltet Abb. 4.

Abb.4 Anschlussplan der Set-Top-Box an das Ladegerät

Beim Einschalten fordert der Mikrocontroller zunächst die benötigte Ladekapazität an.
Einstellung durch Taste SB1. Zurücksetzen - Taste SB2.
Pin 2 (RA5) geht hoch, wodurch Relais P1 eingeschaltet wird, das wiederum das Ladegerät einschaltet ( Abb.5).
Wird die Taste länger als 5 Sekunden nicht gedrückt, wechselt der Controller automatisch in den Messmodus.

Der Algorithmus zur Berechnung der Kapazität in dieser Set-Top-Box lautet wie folgt:
Einmal pro Sekunde misst der Mikrocontroller die Spannung am Eingang der Set-Top-Box und den Strom, und wenn der aktuelle Wert größer als die niederwertigste Ziffer ist, erhöht er den Sekundenzähler um 1. Die Uhr zeigt also nur die an Ladezeit.

Als nächstes berechnet der Mikrocontroller den durchschnittlichen Strom pro Minute. Dazu werden die Ladestromwerte durch 60 geteilt. Die ganze Zahl wird im Messgerät erfasst, der Rest der Teilung wird dann zum nächsten gemessenen Stromwert addiert und erst dann wird diese Summe durch 60 geteilt Wenn Sie in einer Minute 60 Messungen durchgeführt haben, ist die Zahl im Messgerät der durchschnittliche Stromwert pro Minute.
Wenn der zweite Messwert durch Null geht, wird der durchschnittliche Stromwert wiederum durch 60 geteilt (mit dem gleichen Algorithmus). Somit erhöht sich der Kapazitätszähler einmal pro Minute um ein Sechzigstel des durchschnittlichen Stroms pro Minute. Danach wird der Durchschnittsstromzähler auf Null zurückgesetzt und die Zählung beginnt von vorne. Nach der Berechnung der Ladekapazität wird jedes Mal ein Vergleich zwischen der gemessenen und der angegebenen Kapazität durchgeführt. Wenn diese gleich sind, wird auf dem Display die Meldung „Ladevorgang abgeschlossen“ und in der zweiten Zeile der Wert angezeigt Ladekapazität und Spannung. Am Pin 2 des Mikrocontrollers (RA5) erscheint ein Low-Pegel, der das Relais ausschaltet. Das Ladegerät wird vom Netzwerk getrennt.

Abb.5

Einrichten des Geräts Es kommt lediglich darauf an, die korrekten Werte für den Ladestrom (R1, R5) und die Eingangsspannung (R4) mithilfe eines Referenzamperemeters und -voltmeters einzustellen.

Nun zu Shunts.
Für ein Ladegerät mit einem Strom von bis zu 1000 mA können Sie ein 15-V-Netzteil und einen 0,5-10-Ohm-Widerstand mit einer Leistung von 5 W als Shunt verwenden (ein niedrigerer Widerstandswert führt zu einem kleineren Fehler bei der Messung). Dies erschwert jedoch die genaue Einstellung des Stroms beim Kalibrieren des Geräts) und sequentiell mit einem wiederaufladbaren Akku einen variablen Widerstand von 20-100 Ohm, der den Wert des Ladestroms festlegt.
Für einen Ladestrom von bis zu 10 A müssen Sie einen Shunt aus hochohmigem Draht mit geeignetem Querschnitt und einem Widerstand von 0,1 Ohm herstellen. Die Tests haben gezeigt, dass selbst bei einem Signal vom Stromshunt von 0,1 Volt die Abstimmwiderstände R1 und R3 den Stromwert problemlos auf 10 A einstellen können.

Leiterplatte für dieses Gerät wurde für den Indikator WH1602D entwickelt. Sie können jedoch jeden geeigneten Indikator verwenden, indem Sie die Drähte entsprechend umlöten. Die Platine wird in den gleichen Abmessungen wie das Flüssigkristalldisplay zusammengebaut und an der Rückseite befestigt. Der Mikrocontroller wird auf der Steckdose installiert und ermöglicht einen schnellen Wechsel der Firmware, um auf einen anderen Ladestrom umzuschalten.

Stellen Sie vor dem ersten Einschalten die Trimmwiderstände auf Mittelstellung.

Als Shunt für die Firmware-Version für niedrige Ströme können Sie 2 parallel geschaltete MLT-2 1 Ohm-Widerstände verwenden.

Sie können den WH1602D-Indikator in der Set-Top-Box verwenden, müssen dann aber die Pins 1 und 2 vertauschen. Im Allgemeinen ist es besser, die Dokumentation des Indikators zu prüfen.

MELT-Indikatoren funktionieren aufgrund der Inkompatibilität mit der 4-Bit-Schnittstelle nicht.

Auf Wunsch können Sie die Anzeige-Hintergrundbeleuchtung über einen 100 Ohm Strombegrenzungswiderstand anschließen

Mit diesem Aufsatz kann die Kapazität eines geladenen Akkus ermittelt werden.

Abb.6.Bestimmung der Kapazität einer geladenen Batterie

Sie können jede beliebige Last als Last verwenden (Glühbirne, Widerstand...), lediglich beim Einschalten müssen Sie eine offensichtlich große Batteriekapazität einstellen und gleichzeitig die Batteriespannung überwachen, um eine Tiefentladung zu verhindern.

(Vom Autor) Die Set-Top-Box wurde mit einem modernen Impulsladegerät für Autobatterien getestet,
Diese Geräte bieten stabile Spannung und Strom mit minimaler Welligkeit.
Als ich die Set-Top-Box an ein altes Ladegerät (Abwärtstransformator und Diodengleichrichter) anschloss, konnte ich die Ladestromwerte aufgrund großer Welligkeiten nicht anpassen.
Daher wurde beschlossen, den Algorithmus zur Messung des Ladestroms durch den Controller zu ändern.
In der Neuauflage führt der Controller 255 Strommessungen in 25 Millisekunden durch (bei 50 Hz beträgt die Periode 20 Millisekunden). Und aus den durchgeführten Messungen wählt es den größten Wert aus.
Die Eingangsspannung wird ebenfalls gemessen, es wird jedoch der niedrigste Wert ausgewählt.
(Bei einem Ladestrom von Null sollte die Spannung der Batterie-EMK entsprechen.)
Bei einem solchen Schema ist es jedoch erforderlich, vor dem 7805-Stabilisator eine Diode und einen Glättungskondensator (>200 µF) für eine Spannung zu installieren, die nicht kleiner als die Ausgangsspannung des Ladegeräts ist
Geräte. Eine schlecht geglättete Mikrocontroller-Versorgungsspannung führte zu Störungen.
Um die Messwerte der Set-Top-Box genau einzustellen, wird die Verwendung von Multiturn-Trimmern empfohlenoder zusätzliche Widerstände in Reihe mit Trimmern installieren (experimentell auswählen).
Als Shunt für eine 10-A-Set-Top-Box habe ich versucht, ein Stück Aluminiumdraht mit einem Querschnitt von 1,5 mm zu verwendenca. 20 cm lang - funktioniert super.

Eine modulare Version eines visuellen und genauen Batterie-Amperestundenzählers, der mit minimalen Kosten aus Computerabfällen zusammengebaut wird.
Dies ist meine Antwort auf den Artikel.

Ein kleines Vorspiel...
Unter meiner Schirmherrschaft steht eine Flotte von 70 Computern unterschiedlichen Baujahrs und Zustands. Natürlich verfügt die überwiegende Mehrheit über eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (im Text USV). Die Organisation ist budgetär, natürlich gibt sie einem kein Geld, man kann also machen, was man will, aber alles muss funktionieren. Nach kurzen Tests mit einer Last in Form einer 150-Watt-Glühbirne stellte ich fest, dass 70 % der USVs die Last nicht länger als 1 Minute halten, bei den APC-USVs sind die Schaltrelaiskontakte defekt (es schaltet auf). die Batterie, summt und piept, und die Leistung ist komplett Null). Natürlich ließ mich niemand alle USVs auf einmal überprüfen. Die Lösung erwies sich als einfach: Alle sechs Monate oder im Jahr nahm ich die Computer zum Reinigen und Schmieren mit und gleichzeitig die USV zum Testen und Überprüfen der Innenteile.

Natürlich gibt es USVs verschiedener Marken und Kapazitäten (es gibt ein altes 600-Watt-Modell von 1992, die Originalbatterie ist diesen Herbst kaputt, davor musste ich vor 4 Jahren auf die Intensivstation). Falls es jemand nicht weiß: Haushalts- und Büro-USVs verwenden Batterien unterschiedlicher Typen, Gehäuse, Spannungen und Kapazitäten. Ein typischer Vertreter ist GP1272F2 (12 Volt, 7 A/h). Sie kommen aber auch auf 6V – 4,5 A/h.

Die Batteriepreise übersteigen oft die Hälfte des Preises einer neuen USV. Darüber hinaus sammeln sich im Büro (wo ich Teilzeit arbeite) auch leere Batterien an. Es stellte sich die Frage: Wie hoch ist die tatsächliche Kapazität vor und nach der Entnahme aus dem Mülleimer und wie viele Betriebsminuten sind von der USV zu erwarten? Und dann fiel mir ein Artikel ins Auge I. Netschajew Im Magazin „Radio“ 2/2009 etwa so ein Meter.
Natürlich gefielen mir einige Aspekte nicht, ich bin so ein Mistkerl.
Und so fangen wir an mit...

Dies ist das Originaldiagramm aus dem Artikel

TTX: Entladestrom 50, 250, 500 mA, Abschaltspannung 2,5-27,5 Volt.
Ich werde auflisten Was mir nicht gefallen hat: Der maximale Entladestrom beträgt nur 0,5 A (und es ist nicht interessant zu warten, bis 7 Ah entladen sind), der Abschaltbereich ist zu weit und es ist leicht, ihn niederzuschlagen, der gesamte Strom geht über den Knopf zum Start Der Stromstabilisator am Feldstreifen für die LED ist übertrieben, die Diode im Steuerausgang erhöht den erforderlichen Abfall an den Stromwiderständen auf bis zu 1,8 V und im Falle einer Panne bleiben 317 Wanderer hängen.

Über den Entladestrom: Bei Batterien kommt es vor, dass die aktive Masse in einer Beschichtung eingeschlossen ist (nicht zu verwechseln mit Sulfatierung), während die Beweglichkeit des Elektrolyten abnimmt und bei Entladung mit geringem Strom die Kapazität vollständig entladen werden kann, im eingebauten Zustand jedoch Bei einer USV wird der Test nicht bestanden. Nun, dann müssen Sie es mit einem kleinen Strom entladen und aufladen, d. h. behandeln.
Das Gute an der Modularität dessen, was ich bekommen habe, ist, dass man 2 oder mehr Entlademodule (Sie können auch 1 Stromwiderstand umschalten) unterschiedlicher Leistung oder sogar Typs und 2 Abschaltungen für 6- und 12-Volt-Batterien oder 1 mit machen können ein Schalter.

Fotos von meinem Messgerät:

Wir sehen: Abschaltblock, aktuelle Belastung, chinesische Wanderer.
Ich wiederhole, ich arbeite als Systemadministrator, manchmal repariere ich Motherboards, also gibt es einen gewissen Haufen totes Eisen.
Ich fange in umgekehrter Reihenfolge an: Die Gehhilfen werden leicht modifiziert, sodass sie mit einer Stromversorgung von 1,5 bis 25 Volt betrieben werden können.
Schema der Walker-Modifikation:

1117 wurde von einem toten Motherboard gezogen.
Ein 2 kOhm Widerstand ist die Mindestlast des Stabilisators.

dementsprechend das Schema:

Das sind 2 Ampere. Da sich herausstellte, dass R1 größer als 0,75 Ohm war, musste ich 2 Widerstände hinzufügen (das ist R3, zwei in einem auf dem Foto), damit der Strom 2 Ampere beträgt. Falls es jemandem nicht aufgefallen ist: Es gibt keine Dichtungen zwischen dem Mikro und dem Transistor am Kühler. Sie können natürlich auch eine andere Schaltung verwenden, z. B. in Radio 3/2007 S. 34, fügen Sie einfach eine Referenzspannung hinzu.
317 (echt) verfügt über Strom- und Wärmeschutz.

Nun, das Schlimmste ist der Cutoff.

Super 3D-Installation, aber nur 3 cm kubisch, es wird viel größer auf dem Signet sein. Polevik, wenn es mit einer 6-V-Batterie betrieben wird, dann ist es mit einer Logiksteuerung sehr wünschenswert.
Dieser Teil unterscheidet sich fast nicht vom Original, der Startknopf wurde von der Drain-Quelle zum Kollektor-Emitter verschoben, die Variable wurde durch einen festen Teiler ersetzt, eine chinesische superhelle LED durch einen Widerstand.

Mögliche Variationen: Ersetzen Sie den Oberarm (gemäß der ursprünglichen Schaltung ist dies R4) durch einen Widerstand + variabel, wodurch der Einstellbereich eingeschränkt wird (erforderlich, wenn der Entladestrom der Batteriekapazität entspricht); andere Ideen sind möglich.

Für Formeln ist Uref=2,5 V für den regulären 431 und für 431L entspricht es 1,25 V.

Feste Spannungsabschaltung:

Formel zur Berechnung: Uots= Uref(1+R4/R5)
oder R5=(Uots- Uref)/(Uref*R4)

Einstellbare Spannungsabschaltung:

Formel zur Berechnung: Uots = Uref(1+(R4+R6)/R5)
oder R5 = (Uots-Uref) / (Uref*(R4+R6))

Aber hier müssen Sie mit der Lichtmaschine rechnen, bei einer Entladung von 0,1 s sollte sie bei einer 6-V-Batterie um 1,15 V (Udelta) und bei einer 12-V-Batterie um 2,30 V abfallen.
Daher werden die Formeln umgewandelt und die Berechnung ist etwas anders.
Umin siehe die Tabelle unten.
R5 = Uref * R6 / Udelta
R4 = ((Umin -Uref) * R5) / Umin

Batteriebetriebene persönliche Geräte können von einer einzelnen Batteriezelle, wie z. B. Mobiltelefonen, bis hin zu mehreren, wie z. B. Elektrofahrzeugen, reichen. Die ängstliche Erwartung einer drohenden Batterieentladung (auf Englisch Reichweitenangst genannt) ist typisch für die Arbeit mit allen autonomen elektronischen Geräten. Nutzer machen sich Gedanken darüber, ob sie einen Film durchschauen können, bevor der Akku ihres Tablets leer ist, oder ob sie ihr Elektroauto zur nächsten Ladestation fahren können, ohne mitten auf der Autobahn stecken zu bleiben. Das Ladeerkennungssystem ist die Komponente, die für die Bestimmung der verbleibenden Energie in der Batterie verantwortlich ist. Dieser Artikel beschreibt ein Ladungserfassungssystem, das in Einzelzellengeräten verwendet wird. Berücksichtigt werden verschiedene Algorithmen zur Bestimmung der Batteriekapazität, die in solchen Systemen verwendet werden, sowie die Vor- und Nachteile dieser Algorithmen. Der Artikel geht auch auf einige Faktoren ein, die bei der Auswahl eines Ladungserkennungssystems für batteriebetriebene Verbraucheranwendungen berücksichtigt werden müssen.

Abbildung 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Standard-Ladezählers. Es besteht aus mindestens zwei ADCs, von denen einer für die Messung des Batteriestroms ausgelegt ist. Der zweite ADC ist multiplexiert und kann zur Messung der Batteriespannung und -temperatur oder als Allzweck-ADC verwendet werden. Die gemessene Spannung, der Strom und die Temperatur werden einem Mikroprozessor zugeführt, der einen Ladungsbestimmungsalgorithmus implementiert. Der nichtflüchtige Speicher des Mikroprozessors enthält bestimmte Informationen über bestimmte Batterieeigenschaften, wie z. B. Impedanz oder Zellkapazität im Verhältnis zur Spannung. Ein eingebauter oder externer Regler versorgt den Mikroprozessor, den ADC und andere Schaltkreise mit geregelter Versorgungsspannung. Der Ladezähler kommuniziert mit dem Rest des Systems über Standardprotokolle wie I 2 C.

Der einfachste Algorithmus zur Ladungsbeurteilung besteht darin, die Batteriekapazität anhand der daran gemessenen Spannung anhand der Diagramme in Abbildung 2 zu bestimmen. Abbildung 2 zeigt die Standardabhängigkeit der Spannung einer Lithium-Ionen-Batterie von ihrer Kapazität. Aus der Grafik können Sie den Kapazitätswert bei einer bestimmten Spannung ermitteln. Abbildung 2 zeigt auch, wie die Kapazität mit zunehmender Anzahl von Lade-Entlade-Zyklen abnimmt. Die auf Spannungsmessung basierende Methode ist einfach zu implementieren und ermöglicht es Ihnen, den genauen Wert der maximalen Batteriekapazität (Q MAX) im unbelasteten Zustand zu ermitteln. Allerdings ist die tatsächlich nutzbare Batteriekapazität (Q USABLE) aufgrund der internen Impedanz der Batterie geringer als die maximale Kapazität (Abbildung 3). Die durchschnittliche Batterieimpedanz (R BAT) kann zur Schätzung der nutzbaren Kapazität verwendet werden, diese Schätzung weist jedoch wahrscheinlich große Fehler auf, da R BAT eine Funktion der Temperatur (T), des Alters (Age) und des Ladezustands (SoC) der Batterie ist ). Obwohl zur Einstellung des Batteriewiderstands prinzipiell eine große multivariate Tabelle verwendet werden kann, erfordert die Berechnung des Widerstands viele Informationen über die Batterie und den Schaltkreis.

Eine fortschrittlichere Lösung ist die Ladungszählmethode. In diesem Fall wird die in die Batterie hinein- und aus ihr herausfließende Ladung integriert, um eine genaue Schätzung der aktuellen Kapazität zu erhalten. Diese Methode funktioniert gut, sofern der anfängliche Ladezustand genau bekannt ist. Wenn die ursprüngliche Kapazität der Batterie bekannt ist, kann durch Integration des Gesamtstroms die aktuelle Kapazität ermittelt werden. Das Hauptproblem dieser Methode besteht darin, dass sie die Selbstentladung der Batterie nicht berücksichtigt, da der Selbstentladungsstrom nicht durch den externen Stromkreis fließt. Dies kann zu ungenauen Kapazitätsschätzungen führen. Die Selbstentladung kann modelliert werden, aber alle Modelle sind ungenau und der Grad der Selbstentladung hängt von der Temperatur und dem Alter der Batterie ab.

Um die Probleme beider Methoden zu überwinden, können Informationen zur Batteriespannung und -stromstärke sowie zur Batterietemperatur zur Vorhersage der Kapazität herangezogen werden. Dabei wird die Leerlaufspannung bei unbelastetem Akku und die Strommessung während des Ladens bzw. Entladens des Akkus gemessen. Die Batteriespannung wird kontinuierlich gemessen, auch wenn keine Last vorhanden ist. Mithilfe einer kontinuierlichen Spannungsmessung wird der aktuelle Ladezustand anhand des Diagramms in Abbildung 2 aktualisiert.

Wenn dann eine Last angelegt wird, wird die resultierende Ladung, die in das System hinein- oder aus ihm herausfließt, durch Zählen ermittelt. Nach dem Entfernen der Last wird der Batterie etwas Zeit gegeben, sich zu erholen, und die Spannung wird erneut gemessen. Anhand der Daten aus zwei Spannungsmessungen und den Ergebnissen der Berechnung der Gesamtladung können Sie die maximale Batteriekapazität ermitteln. Es ist auch möglich, die Stromimpedanz basierend auf dem gemessenen Strom, der Leerlaufspannung, angepasst an Temperatur und Ladezustand aus der Nachschlagetabelle, und der unter Last gemessenen Spannung zu berechnen. Wenn Sie also die maximale Kapazität und den Impedanzwert der Batterie kennen, können Sie eine genaue Schätzung der verbleibenden nutzbaren Kapazität erhalten.

Auswahl eines Chips zur Ladungsmessung

Bei der Auswahl einer Mikroschaltung zur Ladungserkennung sollte das Hauptaugenmerk auf die Genauigkeit des Algorithmus, den Stromverbrauch und die Anzahl der für den normalen Betrieb erforderlichen externen Komponenten gelegt werden, vor allem Spannungsregler und Strommesswiderstände. Auch wenn die tatsächliche Last abgetrennt wird, bleibt der IC eingeschaltet, um regelmäßig die Leerlaufspannung zu messen. Jegliche vom Ladezähler verbrauchte Energie verringert die Systemlaufzeit, daher muss der Chip einen niedrigen Ruhestrom haben. Es erfordert eine geregelte Stromversorgung für den ADC, den Mikroprozessor und andere Blöcke sowie einen niederohmigen Widerstand zur Messung des Batteriestroms. Im Idealfall wäre all dies auf einem einzigen Chip integriert, um die Anzahl externer Komponenten zu reduzieren und Platz auf der Platine zu sparen. Ein Beispiel für ein solches Messgerät ist eine Mikroschaltung, die einen LDO-Regler enthält.

Auf Systemebene berücksichtigte Faktoren sind der Installationsort des Messgeräts (Batterieseite oder Hostseite), seine Initialisierung und das Algorithmusdesign. Beim batterieseitigen Einbau wird das Messgerät direkt darauf platziert. Dadurch ist es jederzeit mit der Batterie synchronisiert und liefert sofort Informationen darüber. Bei einer Installation auf der Hostseite muss das Messgerät bei jedem Einbau der Batterie ordnungsgemäß initialisiert werden. Bei der Installation auf einer Batterie wird der Algorithmus vom Batteriehersteller entwickelt, sodass der Systemintegrator lediglich eine Batterie anfordern muss, die die erforderlichen Parameter erfüllt. Der einzige Nachteil dieser Methode besteht darin, dass der Chip zusammen mit der Batterie weggeworfen wird, wenn er unbrauchbar wird, was möglicherweise die Gesamtkosten des Systems erhöht. Wenn der Systemintegrator auf der Host-Seite eingesetzt wird, muss er über Erfahrung in der Ladungsmessung verfügen und die für die Entwicklung des Algorithmus erforderliche Zeit muss im Arbeitsplan berücksichtigt werden.

Abschluss

Die Schätzung der Batteriekapazität ist eine komplexe Aufgabe, da die Kapazität von vielen miteinander verbundenen Parametern beeinflusst wird. Einfache Algorithmen können zu ungenauen Ergebnissen führen, was möglicherweise die Systemlaufzeit verkürzen kann. Daher müssen beim Entwurf von Ladungserfassungsgeräten Kompromisse sowohl auf Chip- als auch auf Systemebene berücksichtigt werden.

Yevegen Barasukov, „Herausforderungen und Lösungen bei der Batterie-Kraftstoffmessung“, .
„Theorie und Implementierung des Impedanz-Track-Batterie-Kraftstoffmessalgorithmus in der bq2750x-Familie“, Anwendungshinweis (SLUA450), Texas Instruments, Januar 2008.

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