Измерение ёмкости батареи

[nordiver]

Поездив на своём велике у которого не работал датчик заряда аккумулятора (спасибо фирме e-scooter  ) я понял одну вещь-знание когда у тебя сдохнет аккумулятор даже важнее его емкости. Потому как даёт возможность правильно прогнозировать необходимость твоих действий по зарядке аккумулятора (или помощи ногами  ).
Как бы введение 
У аккумуляторов есть два значения ёмкости
1. Это-ёмккость по току. Она указывается в тех. данных на аккумулятор и не зависит от режима разряда (если этот режим укладывается в рекомендованные производителем рамки) и представляет собой грубо говоря количество электронов которые пройдут через внешнею цепь до полной разрядки аккумулятора.
2. Это-габаритная ёмкость, т.е количество энергии которое содержит аккумулятор. Это значение получается умножением ёмкости по току на напряжение средней точки (которое указывают на аккумуляторе) т.е если взять обычный NiMH аккумулятор ёмкостью 2200мАч и средней точкой 1.2В то получим 2640мВт*ч. Хочется отдельно остановиться на понятии средей точки которое многие часто путают с напряжением при котором аккумулятор считается заряженным. Напряжение средней точки высчитывается производителем следующим образом-берётся кривая разряда аккумулятора и по ней зная конечную и начальную точку кривой а так же количество энергии запасённой в аккумуляторе расчитывается напряжение при котором умножая его на емкость мы будем знать сколько энергии (в Вт*ч) несёт в себе аккумулятор. Знание этого напряжения очень необходимо, простой пример-литиевые аккум. есть двух (основных) типов различающихся собой средней точкой 3.6В и 3.7в так вот при одной и той же ёмкости у второго аккум. количество энергии больше чем у первого.
Вернусь к габаритной ёмкости. Так вот эта ёмкость зависит от большого количества факторов: температуры, тока разряда, внутреннего сопротивления и.т.д
Т.е знание напряжения на нагруженном аккумуляторе не даёт точного представление об оставшейся ёмкости т.к. оно будет изменяться под нагрузкой. Да и само напряжение не является показателем оставшейся ёмкости в следствии неравномерности кривой разряда (особенно у литиевых аккумуляторов)
Как бы введение закончилось 
Есть только один достоверный способ измерения оставшейся ёмкости-это интегрирование разрядного тока  ( т.е подсчёт электронов  )
Возникла следующая идея-изготовить контроллер ёмкости батареи. Для этого небходимо например установить шунт в цепи питания около батареи и снимая с него напряжение получить значение тока. Тут возможны два варианта: можно поставить преобразователь напряжение-частота и передать его частоту в контроллер который будет установлен на руле и который будет заниматься подсчётом (и помнить во время выключения) количество тока которое прошло через шунт, или установить микроконтроллер на самой батарее и он сам будет заниматься подобным подсчётом в обоих направлениях (при зарядке и разрядке) и будет передавать например токовым сигналом данные на табло установленное на руле (варианты тут могут быть разные, можно использовать последовательный цифровой код и.т.д и передавать его можно по радиоканалу чтобы избежать ненужных проводов и.т.д)
Что это даст?
1. Точное значение оставшейся ёмкости. Если использовать данные с датчика велокомпьютера то можно получать значение количества километров оставшихся до полного разряда при той скорости на которой вы сейчас двигаетесь и соответственно выбрать оптимальную скорость или необходимость помощи ногами.
2. Можно иметь данные по деградации аккумулятора (если в микроконтроллер внедрить функцию запоминания скажем последних 20 циклов разряд-заряд) и иметь данные о необходимости замены аккумуляторов.
Вопрос в следующем-я не работаю с микроконтроллерами (програмирование) но могу сделать электрическую часть, возьмётся кто либо из коллег за програмную часть проекта?   
Вообще было бы интересно услышать от всех критику и пожелания. 

[BigUry]

Существуют специализированные микросхемы, например DS2751. Меряет напряжение, ток, температуру, считает ампер-часы и сохраняет результаты в энергонезависимой памяти. Данные передаются по 1-wire протоколу. Для считывания и отображения результатов нужен простенький, дешевый микроконтроллер и подходящий дисплей.

[nordiver]

Существуют специализированные микросхемы, например DS2751. Меряет напряжение, ток, температуру, считает ампер-часы и сохраняет результаты в энергонезависимой памяти. Данные передаются по 1-wire протоколу. Для считывания и отображения результатов нужен простенький, дешевый микроконтроллер и подходящий дисплей.

Спасибо за информацию. Только похоже будут проблемы с приобретением. 

[valery]

Существуют специализированные микросхемы, например DS2751. Меряет напряжение, ток, температуру, считает ампер-часы и сохраняет результаты в энергонезависимой памяти. Данные передаются по 1-wire протоколу. Для считывания и отображения результатов нужен простенький, дешевый микроконтроллер и подходящий дисплей.

Спасибо за информацию. Только похоже будут проблемы с приобретением. 

https://electrotransport.ru/index.php/topic,1378.0.html

[nordiver]

Существуют специализированные микросхемы, например DS2751. Меряет напряжение, ток, температуру, считает ампер-часы и сохраняет результаты в энергонезависимой памяти. Данные передаются по 1-wire протоколу. Для считывания и отображения результатов нужен простенький, дешевый микроконтроллер и подходящий дисплей.

Спасибо за информацию. Только похоже будут проблемы с приобретением. 

https://electrotransport.ru/index.php/topic,1378.0.html

По конкретнее пож. я так и не понял к чему ссылка. Если к той микросхеме на которой вы собираетесь реализовывать зарядку то её тоже нет в продаже.

[valery]

Ссылка чисто для информации, где обсуждался Ваш вопрос на форуме. Если не в тему  извините.

[nordiver]

Ссылка чисто для информации, где обсуждался Ваш вопрос на форуме. Если не в тему  извините.

Насколько я понял там обсуждается вопрос зарядного устройства. То что предложили Вы немного расходится с тем что собираюсь делать я. Я не предлагаю как то касаться вопроса зарядки аккумулятора, пусть этим занимается зарядное устройство.  Вопрос именно в контроле. Я думаю что наверняка в мире имеются специализированные микросхемы которые могут решить проблему контроля, только вот приобретение их составляет большую проблему. Вот почему я и предлагаю решить эту проблему на микроконтроллере с аналоговым входом (благо таких сейчас полно и проблем с их прибретением нет). К тому же насколько я понял 1-Ware протокол не очень подходит для решения этой проблемы т.к необходим двухсторонний  обмен данными (командами) а значит усложняется возможность передачи информации по радиоканалу. 

[valery]

Ссылка чисто для информации, где обсуждался Ваш вопрос на форуме. Если не в тему  извините.

Насколько я понял там обсуждается вопрос зарядного устройства. То что предложили Вы немного расходится с тем что собираюсь делать я. Я не предлагаю как то касаться вопроса зарядки аккумулятора, пусть этим занимается зарядное устройство.  Вопрос именно в контроле. Я думаю что наверняка в мире имеются специализированные микросхемы которые могут решить проблему контроля, только вот приобретение их составляет большую проблему. Вот почему я и предлагаю решить эту проблему на микроконтроллере с аналоговым входом (благо таких сейчас полно и проблем с их прибретением нет). К тому же насколько я понял 1-Ware протокол не очень подходит для решения этой проблемы т.к необходим двухсторонний  обмен данными (командами) а значит усложняется возможность передачи информации по радиоканалу. 

О радио канале речь не шла. Само устройство контроля сделано. Будет стоить 200руб. Представляет из себя датчик который клеится к АКБ, имеет индикацию (четыре светодиода), позволяет в случи необходимости передать статистику, а также оперативную информацию на графический индикатор.

[nordiver]

Ссылка чисто для информации, где обсуждался Ваш вопрос на форуме. Если не в тему  извините.

Насколько я понял там обсуждается вопрос зарядного устройства. То что предложили Вы немного расходится с тем что собираюсь делать я. Я не предлагаю как то касаться вопроса зарядки аккумулятора, пусть этим занимается зарядное устройство.  Вопрос именно в контроле. Я думаю что наверняка в мире имеются специализированные микросхемы которые могут решить проблему контроля, только вот приобретение их составляет большую проблему. Вот почему я и предлагаю решить эту проблему на микроконтроллере с аналоговым входом (благо таких сейчас полно и проблем с их прибретением нет). К тому же насколько я понял 1-Ware протокол не очень подходит для решения этой проблемы т.к необходим двухсторонний  обмен данными (командами) а значит усложняется возможность передачи информации по радиоканалу. 

О радио канале речь не шла. Само устройство контроля сделано. Будет стоить 200руб. Представляет из себя датчик который клеится к АКБ, имеет индикацию (четыре светодиода), позволяет в случи необходимости передать статистику, а также оперативную информацию на графический индикатор.

А вот это уже интереснее  Пож. по подробнее (со схемами и характеристиками). Не вопрос если оно сможет делать то о чём я писал то я первый в очереди на приобретение. Единственное что плохо это небходимость доп. провода для вывода данных  аккумуляторы на велосипедах вещь съёмная и придётся городить ещё какой то разъём.

[BigUry]

В китах есть наборы для сборки цифровых амперметров. Ток до 10А (можно изменить, заменив шунт). Цена 200-400р (зависит от дисплея). Если изменить программу процессора, будет ампер-часы считать. Правда не знаю, защищен ли процессор от перепрограммирования.

[nordiver]

В китах есть наборы для сборки цифровых амперметров. Ток до 10А (можно изменить, заменив шунт). Цена 200-400р (зависит от дисплея). Если изменить программу процессора, будет ампер-часы считать. Правда не знаю, защищен ли процессор от перепрограммирования.

Вряд ли подойдёт. Он не будет контролировать зарядку, а значит не будет известно сколько в аккуме энергии. Не ставить же его в корпус батареи   

[BigUry]

Насколько я теперь понял, вы хотите на батарею некий электронный журнал завести. На приход-расход. Боюсь от этого мало проку будет. Энергии заряда и разряда не равны, причем эта разница не постоянна. После нескольких циклов заряда-разряда ошибка накопится, и прибор будет цену на дрова показывать.
Лучше ИМХО, сделать реверсивный (реверс для рекуперации с поправкой на кпд АКБ) счетчик ампер-часов не связанный с батареей.
Зарядил батарейку "под завязку", сбросил счетчик и, - вперед! Шифровать энергию в километры тоже не стоит, т.к. эта зависимость уж явно неоднозначна.

[nordiver]

Насколько я теперь понял, вы хотите на батарею некий электронный журнал завести. На приход-расход. Боюсь от этого мало проку будет. Энергии заряда и разряда не равны, причем эта разница не постоянна. После нескольких циклов заряда-разряда ошибка накопится, и прибор будет цену на дрова показывать.
Лучше ИМХО, сделать реверсивный (реверс для рекуперации с поправкой на кпд АКБ) счетчик ампер-часов не связанный с батареей.
Зарядил батарейку "под завязку", сбросил счетчик и, - вперед! Шифровать энергию в километры тоже не стоит, т.к. эта зависимость уж явно неоднозначна.

Энергия при заряде и разряде аккумулятора естественно разная, но количество электронов почти одинаково (если не брать в расчёт режим перезаряда у свинцовых аккумов или режим струйной подзарядки). Естественно котроллер должен отслеживать момент полной зарядки и разрядки (такой режим используется в батареях ноутбуков называется - калибровка) при каждом цикле и считать его за 100% и 0% поэтому ошибка может накапливаться только если аккумулятор работет в режиме неполного заряда-разряда (но что мешает иногда делать калибровку?) И такой метод уж всяко лучше чем измерение вольтметром которое всегда показывает цену на дрова.  А по поводу перевода в километры то это как уже кому хочется, величина справочная, хотя её реализация например в камерах Sony (INFO-Litium) не вызывает ни у кого отторжения (я имею ввиду оставшееся время работы)

[valery]

А вот это уже интереснее  Пож. по подробнее (со схемами и характеристиками). Не вопрос если оно сможет делать то о чём я писал то я первый в очереди на приобретение. Единственное что плохо это небходимость доп. провода для вывода данных  аккумуляторы на велосипедах вещь съёмная и придётся городить ещё какой то разъём.

eLabel 1001- монитор параметров АКБ (далее устройство) выполнено в виде чипа, имеет три вывода и индикатор из четырех светодиодов. Выводы в виде проводов, красного, черного и белого цвета.
Устройство имеет уникальный регистрационный номер, приклеивается к  АКБ и является его персональной меткой. Устройство отображает оставшуюся часть емкости батареи и ее температуру. Устройство хранит статистическую информацию данного АКБ, а именно количество циклов заряда/разряда, температурный режим эксплуатации батарей, суммарные значения токов заряда и разряда, протекавших через батарею в ходе ее эксплуатации. Устройство,  в виду наглядности отображения информации, способствует быстрому выявлению неисправного аккумулятора в составе батареи.
eLabel 1001 поступит в продажу в апреле месяце 2009г.

[nordiver]

А вот это уже интереснее  Пож. по подробнее (со схемами и характеристиками). Не вопрос если оно сможет делать то о чём я писал то я первый в очереди на приобретение. Единственное что плохо это небходимость доп. провода для вывода данных  аккумуляторы на велосипедах вещь съёмная и придётся городить ещё какой то разъём.

eLabel 1001- монитор параметров АКБ (далее устройство) выполнено в виде чипа, имеет три вывода и индикатор из четырех светодиодов. Выводы в виде проводов, красного, черного и белого цвета.
Устройство имеет уникальный регистрационный номер, приклеивается к  АКБ и является его персональной меткой. Устройство отображает оставшуюся часть емкости батареи и ее температуру. Устройство хранит статистическую информацию данного АКБ, а именно количество циклов заряда/разряда, температурный режим эксплуатации батарей, суммарные значения токов заряда и разряда, протекавших через батарею в ходе ее эксплуатации. Устройство,  в виду наглядности отображения информации, способствует быстрому выявлению неисправного аккумулятора в составе батареи.
eLabel 1001 поступит в продажу в апреле месяце 2009г.

Ну а что по поводу интерфейсной части?

[BigUry]

Если сильно раздражает возня с лишними проводами, можно передавать данные последовательным кодом по радиоканалу. Передатчик и приемник можно взять от радиоуправляемых игрушек.

[valery]

Ну а что по поводу интерфейсной части?

Индикатор соединяется с аккумуляторным блоком (батареей) тоненьким кабелем из трех изолированных жил( датчики соединяются между собой в аккумуляторном блоке).
В варианте автомобиля, это графический дисплей.
В варианте велосипеда дисплей в виде четырех светодиодом крепится на руле. На дисплей поступает информация со всех датчиков и в варианте велосипеда дисплей отображает остаточную емкость  и температуру всей батареи.
С целью экономии энергии датчики не отображают информацию постоянно. Отображение производится периодически.
Дисплеи будут предложены к продаже примерно в тоже время, к сожалению цены на них в настоящий момент нет. Но хочу сказать, что она будет весьма лояльной.

[nordiver]

Ну а что по поводу интерфейсной части?

Индикатор соединяется с аккумуляторным блоком (батареей) тоненьким кабелем из трех изолированных жил( датчики соединяются между собой в аккумуляторном блоке).
В варианте автомобиля, это графический дисплей.
В варианте велосипеда дисплей в виде четырех светодиодом крепится на руле. На дисплей поступает информация со всех датчиков и в варианте велосипеда дисплей отображает остаточную емкость  и температуру всей батареи.
С целью экономии энергии датчики не отображают информацию постоянно. Отображение производится периодически.
Дисплеи будут предложены к продаже примерно в тоже время, к сожалению цены на них в настоящий момент нет. Но хочу сказать, что она будет весьма лояльной.

Я так и не понял по поводу интерфейсной части. Это будут те же 4 светодиода? Если да то это опять +- трамвайная остановка. Например у меня горит один светодиод и это может означать что у меня 25% заряда и я смогу проехать 15км или что у меня например 5% и значит что через 3км кирдык. Согласитесь разница между 15км и 3км значительна.