Berechnung der Stromaufnahme aus einer Batterie anhand von Spannungs- und Zeitinformationen

Messen Sie den Strom direkt. Schalten Sie einen niederohmigen Widerstand in Reihe mit der Last und messen Sie dann den Spannungsabfall an diesem Widerstand. Der Versuch, dies durch die Schemata zu tun, die Sie versuchen, ist bestenfalls ein Experiment.

Sie befinden sich im Auswahlmodus, nicht im Produktionsmodus für hohe Stückzahlen. Ein paar zusätzliche Komponenten und ein wenig zusätzliche Schaltung, um es direkt und richtig zu machen, ist das Beste. Die Kosten sind unerheblich.

Prinzipiell geht das, allerdings muss man die Entladerate der Batterie je nach Belastung kennen. Außerdem verursacht sein Serienwiderstand einen Abfall, der vom Laststrom abhängt, sodass Sie einige Faktoren (ISR, Entladerate) kompensieren müssen, um eine einigermaßen genaue Schätzung zu erhalten.

Beachten Sie, dass sich die Batteriekapazität je nach Belastung ändert (nicht nur die Dauer, die tatsächliche Kapazität). Sie können mehrere Entladungsratendiagramme sehen, und das sollte Ihnen eine Vorstellung geben.

Wenn Sie eine ziemlich konstante Last oder ein ausreichend genaues Modell haben, können Sie die Leistung Ihrer Batterie anhand von Spannungsmessungen tatsächlich vorhersagen. Ich nehme an, dass dies in Mobilgeräten getan wird, um die Batterielebensdauer abzuschätzen.

Wenn Sie Spannung und Strom zusammen messen können, ist Ihre Schätzung etwas genauer. Auch eine höhere Abtastfrequenz hilft. Gibt es einen Grund, es auf einmal am Tag zu beschränken?

Zuerst habe ich einige Kommentare / Vorbehalte.

Batterien haben eine Selbstentladung und entladen sich durch äußere Belastung. Außerdem hängt die Kapazität von der Last ab. Größere Ladungen geben Ihnen weniger Ah als kleinere Ladungen. Aber wenn die Last kleiner wird, wird die Kapazität irgendwann nahezu konstant. Und Ihre Last gilt als sehr gering, da die Batterie sie 40 Tage lang unterstützen konnte. Die Kapazität von Lithium- und NiMH-Akkus ist etwas weniger lastabhängig als Blei-Säure-Akkus, aber alle liegen in der Kategorie „Kleinlast“, wenn sie über 40 Tage entladen werden.

In einem Zeitraum von 40 Tagen kann es jedoch je nach Batterietyp zu einer erheblichen Selbstentladung gekommen sein. Ich nehme an, es ist eine Blei-Säure-Batterie, aber was ist der Subtyp? geflutet oder Gelzelle oder absorbierte Glasmatte (AGM)? Die beiden letzteren haben eine relativ geringere Selbstentladung.

Ich habe Ihnen das gesagt, um Ihnen Folgendes zu sagen: Sehr oft, wenn die Selbstentladung vernachlässigbar ist (in diesem Fall nicht sicher) und die Last gering ist, können Sie die Lebensdauer der zweiten Zelle auf der Grundlage der Kapazität der ersten absolut genau abschätzen Zelle (unter der Annahme des gleichen Typs oder Subtyps). Mit anderen Worten, wenn Sie mit 40 Ah 40 Tage bekommen, werden Sie sehr wahrscheinlich 60 Tage mit 60 Ah und 20 Tage mit 20 Ah bekommen, solange der Batterietyp derselbe ist.

Eine letzte Sache noch: Die Selbstentladung ist stark temperaturabhängig. Eine Batterie, die bei 25 °C ein Jahr lang 80 % ihrer Ladung hält, kann sich bei 60 °C in 3 Monaten vollständig entladen. Das sind vielleicht nicht die wahren Zahlen. Ich erfinde das irgendwie zu Illustrationszwecken. Aber es ist sehr dramatisch und gilt für viele Batterietypen.

-McKenzie

Die Amperestunden-Bewertung jeder Batterie wird vom Hersteller bereitgestellt und als Ergebnis nach einem sehr spezifischen Test angegeben, der im Datenblatt dokumentiert ist. Typischerweise besteht dieser Test aus einer konstanten Belastung über die Zeit. Wenn Ihre Last nicht konstant ist (eine periodische, pulsierende Last), sollte die vom Hersteller bereitgestellte Amperestunden-Angabe als Richtlinie für eine ungefähre Schätzung der Leistung angesehen werden.

Da Sie sagten, dass der Test bereits durchgeführt wurde und Sie versuchen, aussagekräftige Daten aus alten Protokollen zu extrahieren, müssen Sie die Last identifizieren, die zu den Messwerten im Laufe der Zeit beigetragen hat. Wenn Sie immer noch die Kontrolle über die Aufnahme neuer Daten haben, würde ich vorschlagen, einen kleinen Vorwiderstand anzubringen und den Spannungsabfall darüber zu messen. Dadurch erhalten Sie Strom- und Leistungsinformationen.

Vielleicht ist das nicht das, was Sie fragen, aber wenn Sie eine Batterie mit einer bestimmten Amperestundenkapazität und - mit einem konstanten Lastwiderstand - haben, wissen Sie, wie lange es dauert, von vollständig geladen zu vollständig entladen zu werden In erster Näherung hält eine Batterie mit der gleichen Chemie, aber mit doppelter Kapazität bei gleicher Last doppelt so lange, eine mit halber Kapazität halb so lange und so weiter ...

Der richtige Weg, dies zu tun, ist die Verwendung eines Coulomb-(Ladungs-)Zählers. Diese Schaltung ist als IC verfügbar und in der Regel sehr klein, was zu einem sehr kleinen Fußabdruck führt.

Der Grund dafür ist, dass es höchstwahrscheinlich Spitzen im Stromverbrauch geben wird (insbesondere wenn die Last einige uC / uP beträgt, die zwischen Zuständen mit hoher Aktivität und Leerlauf mit geringem Stromverbrauch wechseln).

Sie werden also höchstwahrscheinlich wichtige Ereignisse verpassen und den Batteriestrom unterschätzen, wenn Sie sich ausschließlich auf abgetastete Werte verlassen.

Der Coulomb-Zähler führt eine zeitliche Integration der übertragenen Ladung durch, wodurch eine Niederfrequenzabtastung ermöglicht wird. Alles, was Sie brauchen, ist eine stabile Zeitbasis.

Dann können die Lesevorgänge auch aperiodisch erfolgen, solange Sie die Zeit verfolgen, die zwischen aufeinanderfolgenden Lesevorgängen vergangen ist.

VERSUCHEN Sie einen Hall-Effekt-Stromsensor, um den Columb-Zähler anzutreiben. Dies ergibt eine gute Genauigkeit UND einen guten Dynamikbereich UND geringe Spannungsabfälle

Viele Antworten hier besagen, dass Sie einige Strommessungen oder Coulomb-Zählungen einbeziehen sollten, was meiner Meinung nach die Frage nicht zu beantworten scheint. Wenn Sie nur periodische Spannungsmessungen haben und der Laststrom klein ist, können Sie den Ladezustand der Batterie mit einem SOC-OCV-Diagramm (Ladezustand - Leerlaufspannung) annähern. Sie können dieses Diagramm wahrscheinlich für jede Chemiebatterie finden, die Sie haben, und den SOC finden, der einer bestimmten Spannung entspricht.