<img class="yuanchuan_images" title="原創(chuàng)" style="display: none;margin-right: 5px;" src="/d/public/images/yuanchuang.png">如何用Arduino測量鋰離子電池的容量？

大家好，小科來為大家解答以上問題。怎樣使用Arduino測量鋰離子電池容量這個(gè)很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、第一步：工作原理。

2、這整個(gè)步驟都是理論上的，所以如果你只是想讓它工作，請?zhí)诫娐飞稀?/p>

3、電池的容量通常以毫安時(shí)(mAh)給出。馬是電流的單位，小時(shí)是時(shí)間的單位。當(dāng)我們把它們相乘時(shí)，我們就會得到電荷。I * t=q .實(shí)際上，電池的容量是用Q給出的，即它們擁有的“可用電量”，或者電池在單次放電循環(huán)中實(shí)際能通過的電子數(shù)。

4、如果我們有一個(gè)恒定的電流，我們可以運(yùn)行電流，直到電池電壓低于最小電壓，然后乘以電流和時(shí)間，這樣我們就可以得到近似的容量(Q=I * T)。這是一種簡單明了的技術(shù)，但只能提供粗略的數(shù)值，不能提供可靠準(zhǔn)確的數(shù)值。當(dāng)我們意識到電流不可能保持恒定，而是從高電平開始，然后隨著電池電壓的下降而急劇下降時(shí)，就會出現(xiàn)這個(gè)問題。

5、這個(gè)問題的解決辦法是用微積分。如果我們對電流隨時(shí)間的積分，就可以得到確切的容量(Q=I dt)，因?yàn)槿绻覀儺嫵鲭娏髋c時(shí)間的關(guān)系，曲線下的面積將代表容量(毫安乘以小時(shí)表示毫安小時(shí))。問題是，我真的不想做“正當(dāng)”的整合，所以想走捷徑。我用一種叫做黎曼和的東西來表示積分。

6、簡而言之，我們可以看一個(gè)圖，把它分解成一堆細(xì)長的矩形，計(jì)算每個(gè)矩形的面積(寬度乘以高度)，然后把所有的小面積加在一起。在容量方面，我們使用一個(gè)很短的時(shí)間間隔(矩形寬度)，然后每次乘以當(dāng)前時(shí)間(矩形高度)，得到這個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)消耗的少量容量。我們可以把所有的小容量加起來，找出大容量。

7、在黎曼和圖(所有垂直線)中，有時(shí)q有點(diǎn)大，有時(shí)又有點(diǎn)小。黎曼求和的思想是，正誤差抵消負(fù)誤差，所有這些都沖得很近。

8、執(zhí)行黎曼求和，直到電池電壓低于閾值，然后停止，這是電池的所有可用電荷(它不會耗盡電池并超過建議的安全限值)。

9、順便說一下，如果我們對電池中包含的總能量感興趣，我們需要看看測試中消耗的電力(不同于消耗的電力)。我們絕對可以用同樣的設(shè)備，把電壓乘以一個(gè)更小的Q，然后把更小的E(區(qū)間能耗)加到運(yùn)行中的總E(電池總功率)上來測量這個(gè)。我決定不在這個(gè)項(xiàng)目的代碼中執(zhí)行這個(gè)操作，但是如果你感興趣的話，實(shí)現(xiàn)起來并不難。否則，您可以通過取mAh額定值并將其乘以3.7的標(biāo)稱電池電壓來粗略估計(jì)電池的能量。(例如，如果我們有一個(gè)1000毫安時(shí)的電池，將其乘以3.7v得到3700毫安時(shí))。

10、第二步：電池電阻。

11、兩個(gè)負(fù)載的主要原因是測量電池電阻的能力。

12、假設(shè)電池是線性電壓源，我需要測量的電池電阻是兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)：給定負(fù)載的電壓和電流，然后是不同負(fù)載的電壓和電流(或多或少的電流)。然后我可以看到電流是如何隨電流變化的，這兩個(gè)變化的商給出了電阻。記住，一歐姆等于每安培一伏特。

13、歐姆=- v/ i。

14、測量電池電阻的方法是在裝置處于四種可能狀態(tài)中的隨機(jī)負(fù)載狀態(tài)(開/關(guān)/開/關(guān))后，收集許多數(shù)據(jù)點(diǎn)。

15、在收集了許多電壓和電流數(shù)據(jù)點(diǎn)之后，程序使用每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)來計(jì)算和記錄相對于每隔一個(gè)與電壓或電流不匹配的數(shù)據(jù)點(diǎn)的電阻。就像數(shù)學(xué)上的握手。

16、根據(jù)我的短期測試，在相同的電池中，獲得的電阻值可能相差約10%。所以不是很好，但是會給你一個(gè)大概的想法。

17、第三步：電路。

如果您以前閱讀過此說明，則會回想起以前需要將arduino連接到計(jì)算機(jī)才能讀取數(shù)據(jù)。從測試。這絕對不是理想的，所以當(dāng)我重建該測試儀時(shí)，我添加了一個(gè)LCD并詢問為什么我第一次沒有這樣做。您可以在ebay上購買16x2字符LCD，價(jià)格約為5美元，包含運(yùn)費(fèi)。

實(shí)際測試電路包含兩個(gè)負(fù)載和兩個(gè)mosfet開關(guān)，以便于測量電池電阻。如果你對單元電阻不感興趣，你當(dāng)然可以用一個(gè)mosfet和負(fù)載構(gòu)建電路（代碼不會介意）。

這個(gè)測試電路使用N溝道m(xù)osfet來切換當(dāng)前。我發(fā)現(xiàn)大功率mosfet的最佳來源是計(jì)算機(jī)電源（不難發(fā)現(xiàn)：它們位于大散熱器上）。在運(yùn)行此測試之前，請閱讀mosfet的數(shù)據(jù)表，并確保它們能夠處理的最小電流約為1A，除非您使用較低的電流負(fù)載。另外，請確保“柵極-源極閾值電壓”小于5v。這是mosfet打開所需的電壓，我們只能使用arduino給它5v。最后，您可能需要將mosfets放在散熱器上。

我們用于測量電流的方法是使用分流電阻器。我們測量電阻兩側(cè)的電壓以計(jì)算電流。歐姆定律表示V = I * R或I = V/R（流經(jīng)電阻的電流為電阻兩端的電壓差除以電阻值）。

并聯(lián)電阻的值應(yīng)為4左右的任意值。歐姆下降，但對于~1A負(fù)載，一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則是分流電阻的額定功率應(yīng)約為電流的四倍，或者最小的《4》電阻。這是為了保持電阻冷卻。正如Domints在評論中指出的那樣，如果電阻變得非常熱，電阻值會改變，并且您的電容讀數(shù)不再準(zhǔn)確。

我在此電路中使用的負(fù)載是汽車剎車燈泡（我使用兩根燈絲作為兩個(gè)負(fù)載）。在它與分流電阻之間，在測試期間大約有一個(gè)放大器被拉動，這恰好適合我想做的事情。 Peukert效應(yīng)討論了不同電流負(fù)載對電池容量的影響。

請注意：連接A和B需要連接到模擬輸入。如果將它們連接到數(shù)字引腳，則會通過arduino直接短路當(dāng)前的鋰離子電池。糟糕的時(shí)間。

可以在fritzing文件（fzz）中找到原理圖和面包板布局。

步驟4：代碼

在此處下載代碼。

此項(xiàng)目中的代碼會經(jīng)歷10種可能的狀態(tài)，總是在狀態(tài)0復(fù)位后開始，在其中測量電池電壓，并且根據(jù)電壓，程序進(jìn)入三個(gè)可能的下一個(gè)狀態(tài)之一。

狀態(tài)1 在電壓低于1v時(shí)發(fā)生，程序假定電池座為空。它提示輸入新電池，然后重設(shè)。一旦電池電壓超過1v，程序進(jìn)入狀態(tài)2.

狀態(tài)2 當(dāng)測試儀沒有電池啟動但現(xiàn)在安裝了電池時(shí)發(fā)生。程序顯示電池電壓并提示復(fù)位。

狀態(tài)3 當(dāng)程序啟動時(shí)，電池電壓在1和最小電壓之間開始測試，在其他情況下話說，一個(gè)弱小的細(xì)胞。顯示電池電壓以及電池電量不足的建議。

狀態(tài)4 在程序開始且電池電壓足夠高以開始測試時(shí)發(fā)生。在此狀態(tài)下，負(fù)載開啟直到電壓低于閾值以檢查電阻。

狀態(tài)5 是檢查電阻的狀態(tài)。測量電流和電壓，然后在記錄兩個(gè)電壓/電流值后關(guān)閉一個(gè) 負(fù)載，然后重新打開。電阻是根據(jù)不同負(fù)載電流的兩個(gè)值計(jì)算的。

狀態(tài)6 在狀態(tài)5完成電阻檢測后立即發(fā)生，并繼續(xù)運(yùn)行容量檢查直到電池電壓下降低于最小電池電壓。

狀態(tài)7 在容量檢查完成且電池仍在原位時(shí)發(fā)生。它顯示測試結(jié)果和測試時(shí)間。

狀態(tài)8 是在測試運(yùn)行后從測試儀中取出電池時(shí)發(fā)生的。容量和阻力仍會顯示，但不會顯示時(shí)間。

狀態(tài)9 在插入新單元格時(shí)出現(xiàn)。容量仍會顯示，直到重置。

那么，您應(yīng)該如何編輯此代碼以使其適用于您的特定電路？您需要更改的唯一內(nèi)容是引腳編號和電阻值。它們具有以下常數(shù)：

#define SHUNTRES 0.62

#define VIN A1

#define SHUNT A0

#define GATE1 0

#define GATE2 1

有些人評論過的是一個(gè)不準(zhǔn)確的參考電壓。如果您的5v引腳測量4.6伏怎么辦？還有一個(gè)常數(shù)要注意。用萬用表測量5v參考引腳，然后將該值放在下面的常量中：

#define VOLTREF 4.6

如果您正在通電來自計(jì)算機(jī)USB端口的arduino，電壓應(yīng)該在5v（并且不需要檢查它，除非你是可疑類型）。如果您在Arduino的電壓調(diào)節(jié)器（桶形插頭）中使用電源，您可能需要檢查它，但它應(yīng)該是一致的。如果您使用USB充電器為其供電，則應(yīng)檢查您將使用的每個(gè)不同電壓，因?yàn)樗鼈兛赡軙泻艽蟛町悺?/p>

步驟5：分享您的結(jié)果！

所以，這個(gè)項(xiàng)目很好，但是，假設(shè)您只是想知道單元的容量而無需構(gòu)建它。好了，我已經(jīng)啟動了一個(gè)電池列表，可以通過顏色和型號進(jìn)行識別，您可以在這里查看。

如果你已經(jīng)構(gòu)建了一個(gè)容量表，并希望對此列表做出貢獻(xiàn)，請給我發(fā)消息，我會將你添加為編輯。

第6步：把它放在一起并測量

好的，所以一旦你建立了你的電路，把你的代碼拋到了arduino上應(yīng)該是好的！

在開始測試之前，電池應(yīng)該充滿電，這樣你才能知道它們的全部容量。連接一個(gè)單元，并開始測試，按下你的arduino重置按鈕，或重新啟動arduino。

一旦測試完成，屏幕將顯示“完成”以及時(shí)間，電池電阻和容量。

我為測試周期制作了電壓與時(shí)間的關(guān)系圖，它有一些非常有趣的功能。剛開始時(shí)電壓急劇下降，但直到線性電壓下降到3300 mV左右才趨于平穩(wěn)。那時(shí)，它開始陡然下降。這表明為什么放電低于2.9v的鋰離子電池真的不會給你帶來更多的可用功率。電池開始變強(qiáng)，然后保持變強(qiáng)……然后就完成了。當(dāng)然，您需要調(diào)整電壓常數(shù)，并且需要確保不向模擬引腳饋送超過5v的電壓，因?yàn)檫@是它可以讀取的最大值。分壓器是測量高壓應(yīng)用電壓的一種可能方法（例如，12v鉛酸電池）。到目前為止，我已觀察到有關(guān)我的電池的一些信息：它們似乎大部分被制造成大約1000個(gè)電池。或2000毫安。我有一個(gè)高達(dá)3400 mAH，相當(dāng)一點(diǎn)18650非常令人印象深刻。此外，大多數(shù)配備真正便宜的LED手電筒的電池往往具有可怕的容量。但這并不奇怪。

本文到此結(jié)束，希望對大家有所幫助。