Jak zkontrolovat výkon baterie pomocí multimetru
Multimetr je praktické multifunkční zařízení, které lze použít ke snadné kontrole výkonu baterie. Tento kompaktní přístroj kombinuje funkce voltmetru, ampérmetru a ohmmetru. V souladu s tím vám umožňuje měřit napětí baterií s vysokou přesností. Kromě toho lze pomocí něj zjistit úroveň nabití baterie, její kapacitu, vnitřní odpor a celkový výkon.
Měření napětí
Chcete-li zkontrolovat výkon lithium-iontové baterie nebo zařízení pro ukládání energie s jiným chemickým složením, musíte určit její napětí. Chcete-li to provést, přepněte multimetr do režimu DC. V závislosti na jmenovitém napětí baterie zvolíme vhodný režim napětí. Pokud je například jmenovitá hodnota v rozmezí 20 V, nastavte přepínač do polohy 20 V.
- Černou sondu multimetru připojíme ke svorce „-“ a červenou ke svorce „+“;
- sledovat stejnosměrné napětí na displeji;
- Naměřenou hodnotu porovnáme s nominální hodnotou.
Jaké by mělo být napětí konkrétního modelu baterie, můžete vidět v dokumentaci nebo si to spočítat sami. Například Li-ion baterie mají jmenovité napětí 3,6 nebo 3,7 V a rozsah provozních hodnot (od vybitých po nabité) – od 2,5 do 4,2 V. Při zapojení prvků do série se jejich napětí sčítá .
Tabulka ukazuje hodnoty napětí pro různé verze Li-ion baterií v závislosti na počtu „plechovek“ zapojených do série:
Schéma sestavy Li-ion baterie
Nominální U, V
Minimální U (vybitý stav), V
Maximální U (plné nabití), V
Pro baterie typu LiFePO4 je jmenovité napětí 3,2 V na článek a rozsah provozních hodnot je od 2,1 do 3,65 V. V tabulce jsou uvedeny hodnoty napětí (minimální / jmenovité / maximální) pro fosforečnan lithný baterie v různých verzích sestavení:
Schéma montáže LiFePO4 baterie
Nominální U, V
Minimální U (vybitý stav), V
Maximální U (plné nabití), V
Určení úrovně nabití baterie
Podívejme se, jak zkontrolovat nabíjení baterie pomocí multimetru. Úroveň nabití baterie může být určena naměřeným napětím. Pokud se naměřené napětí blíží maximální hodnotě pro danou baterii, je nabitá a připravená k použití. Pokud se blíží minimální hranici, je nutné baterii nabít. Pokud je napětí kriticky nízké, baterie je nevhodná k použití a musí být zlikvidována a vyměněna.
Tabulka ukazuje přibližné hodnoty napětí baterie různých typů (ve voltech) v závislosti na úrovni nabití:
Úroveň nabití
Li-ion baterie 5S
Li-ion s 10S obvodem
LiFePO4 baterie 7S
LiFePO4 s 15S obvodem
Měření kapacity
Multimetr může sloužit jako tester pro zjištění kapacity baterie. K tomu se provede kontrolní vybití předem nabité baterie. Nejprve nabijeme baterii na maximum a změříme její napětí. Poté k němu připojíme zátěž o známém výkonu, například 24W lampu. Zaznamenáváme čas a pravidelně měříme napětí baterie.
K tomu připojte multimetr na póly baterie v režimu DC a nastavte přepínač do polohy 20 V Sledujte pokles napětí při zátěži. Když jeho hodnota dosáhne přípustného minima (pro lithium-iontové baterie – 2,5 V na článek, pro LiFePO4 – 2,1 V na článek), odpojte baterii od zátěže.
Pro výpočet kapacity baterie (v ampérhodinách) vynásobíme výkon připojené zátěže (ve wattech) provozní dobou (v hodinách) a vydělíme jmenovitým napětím (ve voltech). Pokud se například baterie o jmenovitém napětí 18 V při zátěži 24 W vybíjela 2 hodiny, dostaneme: (24 W x 2 hodiny)/18 V = 2,67 Ah. Na základě získané hodnoty kapacity lze snadno vypočítat provozní dobu baterie při připojení k zátěži jiného výkonu.
Co udává kapacita baterie?
Pokud hodnota kapacity vypočítaná během cyklu řízení nabíjení-vybíjení přibližně odpovídá jmenovité hodnotě, je baterie provozuschopná a provozuschopná. Li-ion články typu 18650 mají v průměru kapacitu od 1500 do 3600 mAh a články velikosti 21700 se pohybují od 3000 do 5000 mAh.
Pokud je vypočtená kapacita mnohem nižší než jmenovitá hodnota, znamená to opotřebení, nesprávnou funkci baterií a kritický pokles jejich technických vlastností. V průměru se kapacita lithiových baterií sníží o 20 % po 700–1000 cyklech nabití a vybití a u modelů s technologií LiFePO4 po 2000 cyklech. Poté se akumulované množství energie postupně snižuje a životnost baterie se snižuje. Baterie však mohou selhat před vyčerpáním cyklického zdroje, například pokud jsou skladovány po dlouhou dobu ve vybitém stavu.
Měření vnitřního odporu
K určení vnitřního odporu článků je nutné:
- Připojte žárovku, elektromotor, elektrické nářadí nebo jinou zátěž k baterii na 5–10 sekund.
- Změřte napětí na svorkách multimetrem. Zapište jeho význam.
- Odpojte zátěž.
- Znovu změřte napětí na pólech baterie. Zapište jeho význam.
- Odečtěte druhou od první naměřené hodnoty napětí. Při zatěžovacím proudu 100 A je přípustná ztráta napětí 1 V, při proudu 5 A – cca 0,05 V. Větší rozptyl mezi naměřenými hodnotami svědčí o opotřebení baterie.
- Výsledné číslo vydělte jmenovitým napětím baterie. Pro převod na procenta vynásobte 100. Při hodnotě do 0,4 % je vnitřní odpor považován za přijatelný a baterie jsou považovány za funkční. Při vyšších hodnotách je nebezpečné používat napájecí zdroje.
Co ovlivňuje vnitřní odpor?
Na tomto parametru závisí tendence baterií zahřívat se při proudovém zatížení. Při vysokých hodnotách vnitřního odporu je průchod proudu obtížný, prvky se zahřívají a proudový výkon ještě klesá. Při použití ve výkonných zařízeních se kvůli přehřátí spustí ochranná deska a baterie se odpojí od zátěže. Při výběru baterií je proto nutné porovnat jejich vnitřní odpor a výkon připojeného elektrického zařízení.
Například pro použití v elektronických cigaretách, šroubovácích a elektrických vozidlech jsou zapotřebí baterie s nízkým odporem. Kvůli jejich dobrému proudovému výstupu se nazývají vysokoproudé. Například baterie Samsung 18650 s provozním proudem 15 A mají vnitřní odpor v rozsahu 12–15 mOhm. Toto jsou nízké hodnoty typické pro silnoproudé prvky. Za průměrné jsou považovány indikátory 35–42 mOhm. Jsou určeny pro nižší proudové zatížení.
Na čem R závisí?<sub>ext</sub>?
Vnitřní odpor baterií závisí na jejich chemickém složení, úrovni nabití, zátěži, teplotě a zejména se zvyšuje při použití v chladném počasí. Za takových podmínek probíhají chemické procesy pomaleji, zejména u prvků Li-ion a Li-Pol. Modely jako LiFePO4 a LTO jsou více přizpůsobeny pro provoz při nízkých teplotách, protože. jejich vnitřní odpor mírně vzroste.
Závěry
Pokud jde o to, jak správně otestovat baterii pomocí multimetru, vše začíná měřením napětí. Pokud jeho hodnota neklesne pod přijatelné minimum, je to dobré. Jinak je baterie k ničemu. Na základě naměřeného napětí se určí přibližná úroveň nabití baterie.
Další testování „živé“ baterie se provádí po jejím úplném nabití. Pod vlivem zátěže známého výkonu se zaznamená čas a baterie se vybije. Díky znalosti hodnot výkonu zátěže, doby vybíjení a jmenovitého napětí můžeme vypočítat kapacitu baterie. Od toho se odvíjí výdrž baterie výbavy a například dojezd elektromobilů na jedno nabití.
Dále změříme vnitřní odpor článků. Připojte zátěž na několik sekund a změřte napětí na svorkách baterie. Další měření provádíme po odpojení zátěže. Výsledný rozdíl porovnáme s přijatelnými hodnotami. Pokud je odpor do 30 mOhm, jsou takové baterie vhodné pro použití s vysokým proudovým zatížením.
Tyto jednoduché metody umožňují zkontrolovat výkon baterií a jejich technické vlastnosti.