Mäta Li-ion cell kapacitet med en arduino (1 / 4 steg)
Steg 1: Teori av drift
Detta hela steg är teori, så om du bara vill få igång det, hoppa på banan.
Kapaciteten i en cell ges vanligen i ma timmar (mAH). Milliampere är enheter av nuvarande, timmar är enheterna i tid och när vi multiplicera dem, vi får laddning. Jag * t = Q. Så egentligen ges kapacitet celler i Q, storleken på "användbara avgift" de har i dem, eller, egentligen, antalet elektroner som cellen kan driva igenom sig i en enda laddningscykel.
Tja, den användbara avgiften ges under förutsättning att batteriet kommer inte gå under en viss spänning, så om vi ville, vi kunde föröka på den minsta spänningen, och få energi: Q * V = E. Mitt mål var att hitta kapacitet, inte cell energi, så jag är ganska mycket kommer att ignorera detta.
Om vi hade en konstant ström, vi bara kunde köra det nuvarande tills cellen blir lägre än den lägsta spänningen, sedan multiplicera nuvarande gånger tid och vi skulle ha en grov uppskattning av kapacitet (Q = jag * T). Detta är en mycket bra teknik om du vill ha enkel, men det ger endast grov relativa värden, men inte ett tillförlitligt exakta värde. Problemet är när vi inser att nuvarande inte är sannolikt att bo konstant, men snarare börja av hög och sedan med att släppa cellspänning, minska drastiskt.
Lösningen på denna gåta är att använda kalkyl. Om vi integrera nuvarande över tid, vi kan hitta den exakta kapaciteten (Q = ∫ jag dt). Problemet är, jag ville verkligen göra "riktiga" integration, så jag tänkte jag skulle ta en genväg; Jag använde något som kallas ett Riemann belopp för att utföra en enkel stå i för integration.
Kort sagt, nuvarande mäts i vissa intervall (små t), då det antas att strömmen var ungefär samma för hela intervallet. Vi kan beräkna en liten del av kapaciteten, jag * t = q, för varje intervall, sedan bara lägga upp alla små avgifter att få Q, den faktiska kapaciteten av cellen (Q = Σq). (Sigma, Σ, betyder bara att summera allt). På q är ibland lite stor i Riemann summan bilden (med alla vertikala linjer), och ibland är det lite liten. Idén om ett Riemann belopp är att de positiva fel neutralisera de negativa fel, och det hela tvättar ut för att vara ganska nära.
Denna Riemann summan utförs tills cellen spänningen får under ett tröskelvärde, då det stoppas, för det är alla användbara laddningen har cellen (före skada cellen).