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Cómo medir la capacidad de una batería de iones de litio

Hola, hemos encontrado la solución a tu pregunta, continúa leyendo y la verás a continuación.

Solución:

Evaluar la carga completa es la parte fácil.

  • Método (a) Una batería de una sola celda de iones de litio completamente cargada tendrá un voltaje de circuito abierto de aproximadamente 4,2 voltios *. (4.1 a 4.2 OK. 4.0 no del todo. 4.3 – un poco alto.) Algunas cámaras usan dos celdas – el doble de los voltajes esperados. Las computadoras portátiles y otros dispositivos más grandes usan 3 o más celdas. El voltaje debe ser un múltiplo del voltaje anterior.[*ExistenvariantesquepermitenmayoresvoltajesAmenosqueestéSEGUROdequeestoincluyeelsuyoasumaquenolohaceHacerlomalpuedeser”perturbador”[*TherearevariantsthatallowhighervoltagesUnlessyouareCERTAINthatthisincludesyouroneassumethatitdoesn’tGettingitwrongcanbe’upsetting’
    (es decir, N x (4,1 a 4,2 V))

  • Método (b) Utilice un cargador de buena calidad (por ejemplo, uno suministrado por el fabricante de la cámara o uno de calidad conocida) que tenga una “luz de carga”.

    Coloque la “batería cargada en el cargador”. Dependiendo de cuánto tiempo haya pasado desde la última vez que se cargó, la luz de carga debería parpadear o permanecer encendida durante uno o dos minutos y luego apagarse.

    Retire la batería del cargador. Espere 10 segundos. Vuelva a colocar la batería en el cargador. La luz de carga debe parpadear brevemente y apagarse.

Evaluar la capacidad es más difícil, pero no difícil.

(a) puedes conseguir algunos indicación, para baterías nominalmente iguales, del peso. Una parte importante del peso de una batería de LiIon son componentes que participan activamente, ya sea eléctrica o mecánicamente (separadores, conductores, electrolito y (por supuesto) metal de litio. Dos baterías de la misma capacidad nominal deben tener pesos similares. 10% de diferencia mayo debido a la casualidad y la construcción, pero más allá de eso, sospecharía. En baterías más grandes y pesadas, esta prueba funcionará mejor que con baterías muy pequeñas.

Por interés, para las células AA NimH, este es un indicador excelente. Los AA modernos de alta capacidad que afirman tener una capacidad de más de 2500 mAh deberían estar en el rango alto de veinte gramos, digamos 26 gramos más con algo más de 30 gramos. Cualquier cosa por debajo de 20 gramos es un fracaso total y cualquier cosa de 25 gramos o menos es sospechosa.

(b) Para cualquier tipo de precisión, necesita descargar la batería hasta un “punto final” y medir la capacidad. Ningún otro método razonablemente disponible para usted está disponible. Existen otros métodos, como medir el cambio de voltaje durante un tiempo determinado bajo una carga determinada y tratar de evaluar dónde se encuentra en la curva de descarga. Es difícil hacerlo bien y necesita experiencia y algo de suerte. Medir el tiempo de descarga es “más fácil”.

Lo mejor es una carga de corriente constante, que se puede hacer muy fácilmente, por ejemplo, con un LM317 y una resistencia, pero asumiré por ahora que no desea hacer eso. Pregunte si está interesado.

Se debe utilizar una resistencia de descarga que tarde al menos una hora en descargarse. Podrías usar un motor o una lámpara o una cámara o … pero una resistencia tiene algunas ventajas.

R mínimo ~ = (Celdas_en_batería x 4000) / mAh

Por ejemplo, si tiene una batería de 1 celda (Voc = ~ 4.2V) de 1500 mAh de capacidad, entonces

  • R = celdas x 4000 / mAh = 1 x 4000/1500 = 2.666 ohmios ~ = 3 ohmios o 3.3 ohmios (valor estándar)

Utilice la siguiente resistencia más grande que el valor calculado.
Hasta varias veces más grande está bien, PERO tomará proporcionalmente más tiempo.

Potencia nominal de la resistencia: Potencia de la resistencia = V ^ 2 / R = (4 x número de celdas) / R

Por ejemplo, para la resistencia de celda única y 3 ohmios anterior, la potencia nominal mínima es

  • 4 x 1/3 = 1,333 vatios.

Utilice una resistencia de 2 vatios o más.

Método:

Describiré esto brevemente ya que no conozco su nivel de experiencia. Esto puede ser fácil de seguir o difícil. Si es difícil, haga más preguntas.

  • Conecte cables temporales a los terminales de la batería. Dos sujetapapeles doblados en el extremo que descansan sobre el terminal son planos y accesibles y se sujetan con un peso o cinta. Los cables insertados en la identificación del conector no son de acceso abierto. Algunas baterías no proporcionarán energía hasta que les dé un apretón de manos secreto. pero la mayoría lo hará.

Batería con terminales accesibles.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Debajo: Más difícil de acceder a las terminales. Aquí pueden funcionar dos alfileres para hacer vestidos o dos cables ¡¡¡PERO NO HAGAN CORTOS JUNTOS !!! SI NO SE ENCUENTRA CÓMODO HACIENDO ESTO, NO LO HAGA.

ingrese la descripción de la imagen aquí

  • Supervise el voltaje de la batería en todo momento. Multímetro conectado a los cables de la batería y ajustado al rango apropiado.

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

  • Conecte la resistencia a los cables de la batería. Enciende un temporizador. Monitoree el voltaje. Deténgase a 3,2 V por celda. NO DESCARGUE POR DEBAJO DE 3 VOLTIOS POR CELDA. DETENERSE A 3,2 V ES UNA “BUENA IDEA”. Una batería de LiIon puede dañarse gravemente por una descarga muy profunda. Pon un temporizador. NO deje esto corriendo y aléjese.

Abajo: Curva de descarga típica de una ‘batería’ de iones de litio de 1 celda.

ingrese la descripción de la imagen aquí

El mejor método es hacer esto con baterías genuinas y clonadas y comparar tiempos.

  • Método (c) Más fácil :-).

Usa una cámara. Establecer en video o fotos cronometradas. Anote los tiempos de fotograma de inicio y finalización. Comparar.

Las principales ventajas son

  • “establecer y olvidar

  • no jugar con las conexiones de la batería

  • auto cronometraje.


ACTUALIZACIÓN – 1 de enero de 2013 – Feliz año nuevo.

Alguien me acaba de pedir que no esté en la lista sobre el circuito LM317 que mencioné para la descarga de corriente constante. Aquí hay un ejemplo. Copié esto de la página web muy útil y relevante sobre conducción LED, aquí y ellos, a su vez, lo copiaron de una hoja de datos LM317.

ingrese la descripción de la imagen aquí

La consulta fuera de lista decía

  • Mencionaste una forma mediante el uso de LM317 para determinar la capacidad de la batería. Necesito comprobar una batería de iones de litio con una capacidad de aproximadamente 1700 mAh.
    ¿Qué me recomienda para medir este tipo de capacidad de la batería en un tiempo razonable como 3-4 horas?

Una batería de 1700 mAh se descargaría en 3 horas por 1700/3 = ~ 570 mA y en 4 horas por 1700/4 ~ = 425 mA. Por lo tanto, usar aproximadamente 500 mA y ver cuánto tiempo lleva dará una medida de la capacidad de la batería.
La corriente de la carga 3 en el circuito de arriba es
Iout = Vref / R1 entonces

R1 = Vref / Iout
Para un LM317 Vref = 1.25V entonces para 500 mA
R1 = V / I = 1,25 V / 0,5 A = 2,5 ohmios.
Potencia en R1 = I ^ 2 R = 0.5 ^ 2 x 2.5 o aproximadamente 0.7 Watt.
Una resistencia de 1 vatio probablemente sobreviviría a esto; una de 2 o 5 vatios sería mejor.
El LM317 disipará V_LM317 x I = (Vbattery – Vref) x I = (4.2-1.25) x 0.5 = ~ 1.5 Watt. Por lo tanto, un disipador de calor o una pieza de aluminio u otro material conductor térmico en el LM317 será “una buena idea”. Yo uso 4.2 V para el voltaje de la batería. Caerá a medida que se descargue la batería.

Tenga en cuenta que, en muchos casos, una batería de iones de litio de 1700 mAh se puede descargar de forma segura a una velocidad de hasta 1C – = 1700 mA en este caso. Más seguro es C / 2 = 850 mA. La tasa máxima permitida real debe ser establecida por el fabricante. Utilice Imax = C / 2 si no hay datos disponibles. Por lo general, esto será seguro, pero “advertencia emptor” / “YMMV” …. Si usa una tasa más alta, la disipación de potencia en la resistencia y LM317 será mayor y se necesitarán cambios. Algunos LM317 manejarán 1A máx. Algunos manejarán 1.5A. (Algunos paquetes más pequeños <1A). Ver hoja de datos. El LM350 es una versión de hermano mayor del LM317 que funciona con varios amperios.

El voltaje del punto final de la batería debe ser el voltaje del punto final que utilizará en su sistema. Según mis comentarios anteriores, esto NO DEBE ESTAR por debajo de 3,0 V para evitar daños en la batería, y más alto es más seguro. Debe vigilar esto de cerca si detiene la descarga manualmente O configurar un sistema de corte automático. Depende de usted cómo lo hace y cómo cronometra el período de alta.

Sí, necesita una carga ficticia y una forma de medir el voltaje (es decir, un multímetro)

Puede ser tan simple como una resistencia, pero la corriente caerá junto con el voltaje, por lo que mAh es un poco “más difícil” de calcular. Probablemente sea preferible una carga ficticia de corriente constante. Esto se puede comprar como un IC, o se puede hacer fácilmente con un opamp o un par de transistores (puede usar uno pero no tan preciso, una cosa llamada cascode es mejor)

De cualquier manera, digamos que su batería comienza a 4V completamente cargada (generalmente alrededor de 4.1 a 4.2V en realidad), y coloca una resistencia de 40 ohmios a través de ella. Esto hará que fluyan 100 mA de corriente. Si mide el voltaje con regularidad, puede calcular la corriente que fluye. Cuando la batería está descargada, puede integrar las lecturas recopiladas para darle la capacidad de la batería en mAh. Entonces, si tuviera que leer cada hora y obtiene 10 lecturas de 100 mA antes de que la batería se considere descargada (alrededor de 3 V generalmente, es bueno ser lo que sea que pruebe el fabricante, pero el voltaje caerá bastante al final de la capacidad), tiene un 1000 mAh. batería (en realidad, la corriente caerá a menos que use una carga de corriente constante)

Tenga en cuenta que las baterías generalmente tendrán menos capacidad a corrientes más altas, por lo que si consume 1A, el mAh general será menor. Seleccionaría un valor que sea lo suficientemente bajo para que la batería funcione de manera razonable (independientemente de lo que hayan probado los fabricantes, si hay una hoja de datos disponible, probablemente bastante bajo)

Deberías terminar con alguna cosa así cuando traza sus resultados (tenga en cuenta que el eje x está en amperios hora:

Gráfico de capacidad de iones de litio a distintas velocidades de descarga

C es la tasa de descarga necesaria para descargar en 1 hora, por lo que para una batería de 1000 mAh 0.1C es 100mA, 1C es 1A, 18 C es 18A. Puede ver cómo cae la capacidad a velocidades de descarga más altas. NOTA – (como mencionó Russell) no intente descargar a grandes corrientes (por ejemplo, muy por encima de> 1C) a menos que esté absolutamente asegúrese de que la batería puede manejar esto (por ejemplo, algunas baterías de cámaras y baterías RC pueden descargarse a velocidades enormes) La imagen anterior solo pretende ser un ejemplo de curvas de descarga.

También asegúrese de que la resistencia (si usa una) sea precisa (1% o menos si puede) y clasificada para cualquier potencia que necesite manejar. Para el ejemplo anterior a 0,1 A y 4 V, tiene 0,4 W, por lo que necesita al menos una resistencia de 0,5 W y 40 ohmios.

Ten en cuenta difundir este enunciado si te fue de ayuda.

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