Привет друзья!
Определение ёмкости литий-ионного аккумулятора является довольно важным мероприятием, так как позволяет оценить соответствие заявленных характеристик батареи реальным.
Такая необходимость может возникнуть если ваш электровелосипед или электросамокат стал проезжать на одном заряде гораздо меньше, а также в случае, если вы решили приобрести б/у аккумулятор или б/у электровелосипед (электросамокат).
Сам принцип измерения заключается в том, чтобы разрядить полностью заряженный аккумулятор через нагрузку, и при этом измерить количество ватт-часов, или ампер-часов.
Нагрузка
В качестве нагрузки необходимо использовать потребитель энергии подходящей мощности. Им, конечно, может быть двигатель самого электровелосипеда, но на холостых оборотах он будет потреблять достаточно мало энергии, не более 100 Вт.
В таком случае, для аккумулятора ёмкостью 960 Втч (20 Ач 48 В) время разрядки двигателем на холостом ходу при таком потреблении займёт почти 10 часов. Тем более, процесс будет сопровождаться звуком работающего двигателя.
Гораздо удобнее в качестве нагрузки использовать набор ламп, соединённых последовательно. В связи с тем, что номинальное напряжение большинства аккумуляторов электровелосипеда кратно 12-ти (24 В, 36 В, 48 В, 60 В), для этой цели отлично подойдут автомобильные лампы на 12 В.
Внимание! Данная статья не является инструкцией к действию. Автор лишь делится собственным опытом. Вся ответственность за повторение действий, описанных в данной статье, лежит на Вас. Будьте благоразумны и не приступайте к подобным работам, не имея соответствующей квалификации и опыта.
Нужно последовательно соединить необходимое количество ламп, чтобы получилось напряжение вашего аккумулятора (для 24 В - две лампы, для 36 В - три, для 48 В - четыре, и так далее).
Мощность такой нагрузки определяется как суммарная мощность соединённых ламп. То есть для батареи на 48 В при использовании 4 ламп по 65 Вт мощность нагрузки получится 260 Вт.
Конечно, в качестве нагрузки можно использовать и другие потребители энергии, но важно убедиться, что их мощность не превышает разрешённую долговременную мощность аккумулятора, иначе полученное значение ёмкости не будет соответствовать действительности, а батарея от перегрузки может выйти из строя.
Простой способ определить ёмкость литий-ионного аккумулятора
Вот мы и добрались до самого интересного - процесса определения ёмкости.
Первый способ, который будет рассмотрен, подойдёт в случае, если у вас нет никаких приборов, а есть только нагрузка известной мощности и сам аккумулятор. Он не даст точного значения, но позволит оценить примерную ёмкость.
Полностью зарядив литий-ионный аккумулятор при помощи зарядного устройства из комплекта для велосипеда, подключаем его к нагрузке и засекаем время.
Как только батарея разрядится (BMS внутри батареи разорвёт цепь и лампочки погаснут), смотрим сколько времени прошло. Затем умножаем это время, выраженное в часах, на мощность нагрузки в ваттах - получаем ёмкость в Втч. Для получения значения в ампер-часах, делим результат на номинальное напряжение батареи.
Например, аккумулятор на 48 В, подключенный к нагрузке 260 Вт, разрядился через 1 час 50 минут, то есть за 1,83 часа. Тогда абсолютная ёмкость составит 1,83 ч х 260 Вт = 475,8 Втч. Получаем значение в ампер-часах: 475,8 Втч / 48В = 9,9 Ач.
Это только приблизительное значение, так как реальная мощность лампочек может отличаться от заявленной, а процесс разряда - нелинейный.
Если же у вас найдётся мультиметр, можно получить более точное значение.
Определение ёмкости при помощи тестера (мультиметра)
Продолжим рассматривать наш пример с аккумулятором на 48 вольт и четырьмя лампочками. Давайте оценим ток, который будет протекать в цепи, для этого нужно разделить мощность на напряжение.
I = P / U = 260 Вт / 48 В = 5,4 А
Даже простой мультиметр, как на изображении ниже, позволяет измерять ток до 10 А, для этого у него есть отдельное гнездо, так что он нам подходит.
Включаем мультиметр в нашу цепь в режиме измерения высоких токов (для этого на нём есть специальное положение переключателя, обозначенное подписью "10 А").
Нам нужно будет измерить ток в начале и в конце процесса разряда, поэтому можно использовать схему из предыдущего примера, а для измерения включать в цепь мультиметр в самом начале и ближе к концу процесса. И кроме этого, нужно будет измерить время разряда, как в прошлом примере.
По мере разряда аккумулятора ток будет снижаться, так как будет падать напряжение на аккумуляторе. К примеру, в самом начале разрядный ток составил 6 А, и перед тем как аккумулятор разрядился, ток был 4,7 А.
Теперь считаем средний ток: (6А + 4,6 А) / 2 = 5,3 А.
Чтобы получить ёмкость, умножаем это значение на время разряда, выраженное в часах (из прошлого примера 1 час 50 минут, или 1,83 ч):
Ёмкость в ампер-часах: 5,3 А х 1,83 ч = 9,7 Ач.
Для получения ёмкости в ватт-часах, умножаем полученное значение на номинальное напряжение аккумулятора.
Абсолютная ёмкость: 9,7 Ач х 48 В = 465,6 Втч.
Мы получили более точное значение, чем в первом примере, приняв, что наша зависимость линейная. Но для получения ещё более точного значения ёмкости нам потребуется ваттметр.
Измерение ёмкости литий-ионного аккумулятора при помощи ваттметра
На торговой площадке Aliexpress представлен довольно широкий выбор ваттметров, но в качестве примера, в рамках данной статьи мы рассмотрим модель HiDANCE.
Это довольно компактный ваттметр, размерами 48 х 29 х 20 мм, рассчитанный на напряжение до 150 В и ток до 20 А. Если понадобится, ссылка не него здесь.
Такой ваттметр измеряет ёмкость непрерывно, в процессе всего разряда аккумулятора, и сохраняет накопленное значение даже когда аккумулятор отключится.
На обратной стороне ваттметра находятся клеммы, к одной паре которых подключается аккумулятор, а ко второй - нагрузка, как показано на рисунке.
Полностью заряжаем батарею, подключаем к ней ваттметр, и делаем сброс к нулевым значениям длительным нажатием на единственную кнопку "Key". После этого подключаем нагрузку.
Когда процесс разряда завершится (плата BMS отключит нагрузку и лампы погаснут), на ваттметре будет сохранено накопленное значение ёмкости в ампер-часах, хотя он и отключится.
Чтобы просмотреть результаты измерений, отключаем нагрузку и ставим аккумулятор на зарядку. На выходе батареи появится напряжение и ваттметр включится, отобразив ёмкость. Для получения значения в ватт-часах, умножаем ампер-часы на номинальное напряжение аккумулятора.
Это самый простой и самый точный способ измерения ёмкости среди перечисленных, так как не нужно засекать время и отслеживать момент когда погаснут лампочки, но он требует наличия ваттметра.
И если вы обзавелись таким, или аналогичным прибором, вы сможете самостоятельно отслеживать состояние вашего аккумулятора в дальнейшем, а в крайнем случае - использовать его в качестве измерителя напряжение или тока применительно к другим устройствам, в том числе в автомобильном направлении.
Если понравилось, или статья оказалась для Вас полезной, ставьте "лайк" 👍 и подписывайтесь. Это позволит развивать канал.
СПАСИБО, что дочитали до конца, и до встречи! 👋