Meranie kapacity LiPol článkov - 1.časť

Keď sme pred šiestimi rokmi na našej Web stránke uverejnili sériu článkov o merači vnútorného odporu LiPol batérií, viacerí si povzdychli: „Bolo by fajn, keby ešte dokázal zmerať aj ich kapacitu“.

Naša odpoveď bola taká, že daný prístroj kapacitu LiPol článkov či celých batérií skutočne merať nevie a nemali sme ani predstavu, ako by sa to eventuálne dalo.

Ale čas plynul, niečo okolo LiPol batérií sme ešte pomerali, nad kadečím sme popremýšľali a v hlavách nám skrsla myšlienka, že by sa to predsa len dalo.

Dnes na zistenie kapacity LiPol článkov zatiaľ použijeme obľúbený prístroj Watt's Up a jednoduché „udělátko“.

autor: Janko O.

 

 

Prapôvodcom tejto myšlienky boli získané výsledky meraní, ktoré sme zhrnuli v článku: „Závislosť napätia LiPol batérie od množstva zostávajúcej energie“. Jadrom článku je graf, ktorý ukazuje, že podľa hodnoty napätia nezaťaženého LiPol článku je možné s istou presnosťou stanoviť, koľko percent jeho energie sa v ňom vlastne nachádza.

Trochu nás trápilo, že sme nikde nenatrafili na obdobné merania, ktoré by naše výsledky buď potvrdili, alebo vyvrátili. Až do chvíle, kým sme si v administrátorských prehľadoch nevšimli, že nám významne stúpla sledovanosť z Web stránky s názvom: FotonMag. Tu chlapi „od svetiel“ riešili podobnú problematiku ako my a jeden z diskutujúcich vlákna fóra „FotonMag fórum > Světla > Napájení“ dal link práve na našu Web stránku, konkrétne na už spomínaný článok „Závislosť napätia LiPol batérie od množstva zostávajúcej energie“. Ale nielen to. On aj konštatoval, že ich merania a naše merania ponúkajú veľmi-veľmi podobné výsledky. Istá rozdielnosť výsledkov pramení z mierne odlišných podmienok pri meraní. Keď sa zohľadnia tieto rozdiely, je možné vyhlásiť, že sme sa dopracovali v podstate k totožným výsledkom.

Tá „správna“ krivka je plná červená čiara, hoci najpresnejšie výsledky vzhľadom na naše podmienky merania sa nachádzajú niekde „na polceste“ medzi plnou červenou a plnou zelenou čiarou. Tu je nepresnosť stanovenia kapacity len asi 2%.

Toto sme začali považovať za potvrdenie hodnovernosti našich meraní, na ktorých bolo možné ďalej stavať. To sme hneď využili pri vývoji našej PC Telemetrie – tzv. Základnej PC Telemetrie, kde počítač (či už Archos 9 alebo SayCool M5A) na základe zmeraného napätia (nezaťaženej) pohonnej batérie (pri ubranom plyne) vypočíta percentuálne množstvo zostávajúcej energie (náboja – kapacity) v nej. Presnosť by nemala byť horšia ako 5%, čo je hodnota viac ako vyhovujúca, pretože ani samotní výrobcovia spravidla neudávajú kapacitu svojich produktov presnejšie.

Výpočet zostávajúcej kapacity pohonnej batérie v tzv. Základnej PC Telemetrii: Zelený koláčový výsečový graf úplne na pravej strane displeja. Nad ním číselné percentuálne vyjadrenie.

Možno je potrebné spomenúť, prečo určovať kapacitu LiPolky tak zložito: cez nejaké napätia, cez nejaké grafy.

Nuž preto, že „vycucať“ LiPolku až do posledného elektrónu síce znamená naozaj zistiť jej skutočnú kapacitu, ale tiež to znamená určitú šancu významne podlomiť jej zdravie, prípadne ju poslať do predčasného invalidného dôchodku, či v najhoršom, postarať sa o jej nečakaný pohreb. Dôvodom je to, že „vycucať do posledného elektrónu“ v skutočnosti znamená, že napätie článkov klesne až na nulu a to môže mať už spomínané následky, ale v každom prípade to znamená zvýšenie ich vnútorného odporu (pokles Céčok, zníženie maximálneho odoberateľného prúdu, zmäknutie) a pravdepodobne aj skrátenie životnosti. Bližšie je o tejto problematike popísané v článku: „Vplyv nedovoleného vybitia LiPol batérie na jej vlastnosti“.

Poznámka: My sme pre účely zistenia skutočnej kapacity a overenia správnosti tejto metódy niektoré články naozaj „vycucali až do posledného elektrónu“, ale vám tento postup neodporúčame.

Preto je nutné na zistenie kapacity LiPol batérií použiť nepriame metódy a my sme sa rozhodli použiť túto: Najskôr článok (články) nabijeme na 100%, teda na 4,20Voltu. Potom článok (články) LiPol batérie necháme vybiť na určitú (ešte neškodnú – bezpečnú) hodnotu napätia, pričom prístrojom Watt's Up zmeriame odobraný náboj – kapacitu v Ah (AmpérHodiny). Pričom na začiatku tohto článku spomínané merania nás oprávňujú predpokladať, že ak tou bezpečnou hodnotou napätia je napr. 3,6 Voltu, tak v článku zostalo už len asi 6 (až 10) % náboja. Stačí teda z prístroja Watt's Up odčítať odobraný náboj, vynásobiť ho koeficientom 1,06 (až 1,11) a máme skutočnú maximálnu kapacitu LiPol článku. Pritom sme ho neohrozili nebezpečným podvybitím.

Ovšem tak trochu filozofickou podotázkou zostáva, či má vôbec zmysel násobiť nejakým koeficientom, keďže oných zvyšných 6 až 10 % je pre užívateľa tak či onak skrytých za akousi "oponou" neprístupnosti a nepoužiteľnosti.

Takže je vlastne možné prístrojom Watt's Up zmeranú hodnotu náboja považovať za  využiteľnú kapacitu  daného článku. Tu by však pre istotu stálo zato nastaviť hodnotu prahového napätia radšej na 3,65 Voltu.

Ako ale zabezpečiť ukončenie vybíjania pri poklese napätia LiPol článku na zvolenú (ešte bezpečnú) hodnotu?

Bolo by síce možné celý čas nad prístrojom sedieť, hľadieť na displej a pri poklese na požadovanú hodnotu vybíjanie prerušiť. My sme sa však navrhli a zrealizovali veľmi jednoduché zapojenie, ktoré túto síce ľahkú, ale časovo náročnú prácu vykoná za nás.

Schéma zapojenia pre meranie kapacity jedného článku n-článkovej LiPol batérie.

Základom je obvod TL431, ktorý sa správa ako Zenerova dióda s meniteľným prahovým napätím. Požadované napätie je nastavené mnoho-otáčkovým trimrom Trim1. Pokiaľ je napätie článku väčšie ako požadovaná hodnota, obvod TL431 je vodivý a prechodom Emitor – Báza výkonového tranzistora T1 tečie prúd, ktorý spôsobí, že tranzistor je vodivý - zopnutý (Emitor a Kolektor akoby boli skratované) a článok je vybíjaný zaťažovacím rezistorom Rz. Vybíjací prúd sa pohybuje okolo pol Ampéra a podľa toho je možné aj stanoviť približný čas vybíjania. Pre LiPolku 2200 mAh je to asi 4 hodiny. Ak sa „pozabudnete“, nič sa nestane, pretože po dosiahnutí požadovaného napätia je vybíjací prúd takmer nulový. Zase je fakt, že by ste sa nemali „pozabudnúť“ na mesiac

Pri poklese napätia článku na požadovanú hodnotu obvod TL431 prestane byť vodivý, pomery sa zmenia a zaťažovací odpor Rz je od článku odpojený.

Po niekoľkých minútach je vybíjanie ukončené. Stačí na prístroji Watt's Up odčítať hodnotu odobraného náboja, vynásobiť príslušným koeficientom a dostaneme skutočnú kapacitu LiPol článku. Keďže minimálne napájacie napätie tohoto prístroja je 4V a my hodláme článok vybíjať na hodnotu nižšiu, je potrebné Watt's Up napájať samostatne cez tzv. 5-Voltový BEC konektor. My sme na toto napájanie použili 4 NiMh články zapojené do série (4,8V).

Ak by niekto nemohol „prehltnúť“ eventuálnu 5-percentnú nepresnosť, nech mu je útechou, že touto metódou môže aspoň sledovať pokles kapacity sledovaného článku následkom používania (a času) . Ak zabezpečí, že článok bude na začiatku merania nabitý vždy na rovnakú hodnotu (a v tomto prípade to ani nemusí byť 4,20V) a spomínaným prípravkom zase vybitý presne definovaným spôsobom, tak bez ohľadu na skutočnú kapacitu článku môže spoľahlivo sledovať jej postupný pokles, teda starnutie.

 

Súvisiace články:

Závislosť napätia LiPol batérie od množstva zostávajúcej energie  

Vplyv nedovoleného vybitia LiPol batérie na jej vlastnosti  


 


<Staršie | tento článok | Novšie>

Napísané: 13. 6. 2016, 09:33 | Prečítané: 7779x | Kategórie: Pohony | Napísal: admin |
Komentáre: 4
Nuz elegantnejšie to ide urobiť pomocou funkcie väčšiny nabíjačiek - Discharge... Pri pripojeni k PC potom dokonca môžeme sledovať zmenu napätia článkov pri vybíjaní. Viď pôvodný článok odkaz - hned na prvom grafe je tam vybíjanie jedného Nimh článku ... Nabíjačku pritom možno nastaviť na automatický alebo pevný režim (konečné napätie, prúd).
Odpoveď | 2012-01-09 08:41:37
Pri tom druhom diagrame mohli by ste prosím vysvetliť tie časové údaje - 1min. a 5 sec. Ďakujem!
Odpoveď | 2012-01-09 10:41:08
.:. Janko O
Keď je pripojená záťaž, teda keď je odoberaný prúd, tak klesne napätie článku (batérie). Po odpojení záťaže napätie síce stúpne, ale vďaka kapacitnému charakteru LiPol článkov nezostane nemenné, ale postupne ešte ďalej mierne narastá. Takže ihneď po odpojení záťaže je "nejaké", po 5 sekundách je trochu vyššie a po 1 minúte ešte trochu vyššie. Potom už je nárast takmer nebadateľný a my sme si overili, že asi po 5 minútach sa napätie článku úplne stabilizuje.
Odpoveď | 2012-01-09 14:52:05
prikladam este linku na program pre PC odkaz
Odpoveď | 2012-01-09 10:54:09
Pridaj komentár
Meno
Web
Mail
Kontrola Zadajte číslo päť
Text

:-)
:-D
:-(
|-/
:-[]
;-)
8-|
8-o
Tučné | Podrazené | Kurzíva  | zdroják | odkaz
  • Pre odoslanie správy môžete aj použiť klávesovoú skratku Alt+S. (Podporujú len niektoré prehliadače)
  • HTML znaky budú prevedené na entity.
  • Vyjadrujte sa tu ako doma, aby sme vedeli ako to u Vás vypadá.
  • Odkazy začínajúce http:// budú automaticky prevedené na odkazy , nepoužívajte však v jednom príspevku viac ako 3 - to robia len spam roboti:-)
správca | ICQ-Vaše ICQ | Podpora miniRS | Styl LazyDays | Sk preklad by beekeeper | Veľkosť databázy: 32335.81 kb