Wie kann ich feststellen, wie viel Saft ein LiPo-Akku noch enthält?

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Angenommen, ich habe eine Schaltung, die ihre Energie aus einem LiPo-Akku bezieht. Ich würde gerne wissen, wie viel Strom der Akku noch enthält. Idealerweise ist ein Stromkreis mit Spannungspegel am besten. Auf diese Weise kann ich den Ausgang dieses Stromkreises mit einem ADC-Eingang in meinem Arduino verbinden.

batteries ppvi
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Antworten:

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Um ehrlich zu sein, müssen Sie nie wieder arbeiten, wenn Sie einen Weg finden, dies zuverlässig zu tun, nur die Spannung zu messen und zu patentieren. Die in einer Batterie verbleibende verfügbare Energie hängt nicht nur von der Klemmenspannung ab, sondern auch von der Batterietemperatur.

Ein übliches Verfahren zum Bestimmen des Batterieladezustands besteht darin, einen Coulomb-Zähler zu verwenden, um die Ladung zu zählen, die in die Zelle hinein und aus dieser heraus fließt. Dies liefert eine bessere Schätzung des Ladezustands der Batterie, obwohl die tatsächlich verfügbare Energie immer noch temperaturabhängig ist. Bei niedrigen Temperaturen kann die Batteriekapazität weniger als 50% der Nennkapazität betragen. Ein Beispielgerät ist der ST STC3100 . Dies verwendet eine I2C-Schnittstelle, um mit dem Prozessor zu kommunizieren. Die Coulomb-Zählung wird durchgeführt, indem der Strom in die Zelle und aus der Zelle über den Lade- / Entladezyklus integriert wird. Wenn Sie wissen, wann der Akku voll ist, können Sie die verbrauchte Ladung abschätzen.

uɐɪ
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Ich glaube, Ian hat das geschafft. Wenn Sie nach einem einfacheren, aber weniger genauen Hack suchen, können Sie einen aktuellen Shunt verwenden. Dies ist ein sehr niedriger, sehr genauer Widerstand (z. B. 0,1 Ohm), den Sie mit Ihrer Batterie in Reihe schalten. Sie könnten dann den Arduino verwenden, um die Batteriespannung und die Spannungsdifferenz über dem Shunt zu messen. Wenn Sie diese bei 10 Hz messen, können Sie die Momentanleistung berechnen. Verfolgen Sie dies im Laufe der Zeit und ich wette, Sie könnten innerhalb von 10% des wahren Wertes kommen, wenn Ihre Last und Temperatur ziemlich konstant sind.
Pingswept
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Mit diesem Vorschlag wird effektiv Ihre eigene Version eines Coulomb-Zählers gerollt. Das Problem ist, dass Sie der Shunt-Widerstandsspannung eine Pegelverschiebung und -verstärkung für das analoge Signal hinzufügen müssen, damit das analoge Signal innerhalb des ADC-Eingangsspannungsbereichs liegt und einen angemessenen Bereich dieses Bereichs abdeckt.
uɐɪ
@ Ian: Wahre Fakten. Benötigen wahrscheinlich auch eine Rauschfilterung.
Pingswept
@pingswept Kalman Filter wäre toll dort
NickHalden
@JGord, es gibt viele mögliche Schätzer (Kalman-Filter, Kalman-Filter erweitern, Prognosetechniken, Beobachter im Gleitmodus und so weiter und so fort). Es hängt alles von dem Schaltungsmodell ab, mit dem Sie das Batteriespannungsverhalten abschätzen, die Schaltungsparameterwerte ermitteln und sie über die Zeit verfolgen. Das Problem ist, je genauer das Modell ist, je rauschresistenter und unmodellierter die Eigenschaften sind, die Sie berücksichtigen möchten, desto mehr CPU-Leistung und Daten sind erforderlich.
Joshua
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Das große Problem ist, dass die Ausgangsspannung die meiste Zeit ziemlich flach bleibt. Wenn Sie also keinen wirklich guten A / D haben, können Sie ihn nicht direkt überwachen. Das ist der Grund, warum Laptops und dergleichen dazu neigen, Uhren zum Messen der verbleibenden Leistung zu verwenden.

Es ist ziemlich einfach, die Grafiken zu finden, wenn Sie nach "Batterieentladungskurve" suchen.

http://shdesigns.org/batts/battcyc.html

Ron
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Was ich gerade mit einer großen Batterie mache, die aus vielen Lipo-Zellen besteht, ist die folgende. Ich lade es zuerst auf (siehe Datenblatt der Zellen für die maximale Spannung). Als nächstes entleere ich die Batterie mit einem großen Widerstand, während ich eine an ein Zielfernrohr angeschlossene Stromzange verwende und die Batteriespannung messe. Parallel zur Batterie, die für die Abschaltspannung der Batterie ausgelegt ist, ist eine Stromversorgung vorhanden, sodass ich das Setup verlassen kann, um die Batterie bis zu dem Punkt zu entladen, an dem es nicht empfehlenswert ist, weiter zu gehen. Mit dem Oszilloskop (einige Fluke kennen das Modell nicht) kann ich den Strom über die Zeit aufzeichnen und so die Kapazität bestimmen. Wenn die Kapazität bestimmt ist, werde ich den Strom und die Spannung konstant aufzeichnen, wenn sie verwendet wird, und so kann ich die verbleibende Ladung genauer finden.

Erik
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Diese Antworten sind zu gut .

Ich stelle fest, dass kommerzielle Lösungen billiger sind.

Wenn Sie in Ihrem Labor die Belastung des Geräts messen können, müssen Sie keinen Ladezähler hineinstecken.

Zum Beispiel: Ein einfaches Leistungslastschema

state       load
--------------------
standy      0.1 A
full on     1 A

Wenn der Arduino die beiden Zustände befiehlt - oder sie lesen kann, ein digitales Daten-Bingo.

Arduino misst sie und addiert sie zu diesen beiden Zählern: Zeit im Standby, Zeit voll.

Einfache Berechnung, um zu berechnen, wie viel Saft Ihr Gerät aus dem Akku gesaugt hat.

Massimo
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Dies setzt voraus, dass die Last Ihres Geräts fest und vorhersehbar ist.
Connor Wolf
Es wird davon ausgegangen, dass die durchschnittliche Belastung nahezu fest ist, beispielsweise + - 5%. In der Regel ist dies akzeptabel, da es einfacher und billiger als eine vollständige ADC-Ladungsmessung ist. Wenn eine genaue Messung erforderlich ist, investieren Sie mehr Zeit und Geld.
Massimo