[fmark 0]

Привет!

 

Скажу сразу - я новичок в электронике(я программер:)).

 

Имеется прибор, который питается от одного 18650 аккумулятора(3.7в). Аккумулятор сменный.

Прибор имеет нагревательный элемент и ток потребления при полностью заряженной батарее(4.2в) около 4.7А.

 

У этого прибора нет индикатора заряда батареи и я его добавляю.

Я подключил небольшой OLED экран управляемый ATTiny85 микроконтроллером и вывожу на него текущее напряжение батареи.

 

Проблема в том, что, когда прибор включен и идет нагрев элемента, напряжение на батарее сильно падает и трудно знать

сколько заряда на самом деле осталось в батарее. Приходится ждать когда нагрев прекратится и напряжение батареи стабилизируется.

 

Вопрос:

Как рассчитать(в реальном времени) сколько заряда осталось в батарее под нагрузкой(в процессе нагревания элемента)?

 

Спасибо!

[one_eight_seven 3]

Как рассчитать(в реальном времени) сколько заряда осталось в батарее под нагрузкой(в процессе нагревания элемента)?

Вопрос в том, с какой точностью вы хотите это знать.

В лучшем случае комбинируют кулонометрию, напряжение холостого хода, температуру батареи и отслеживание внутреннего сопротивления батареи. Так можно достичь точности от 2 % до 5 %, но это зависит от характера использования батареи.

[Plain 168]

Во всех гаджетах эту задачу решают специализированные микросхемы кулонометров, т.е. подлинно электросчётчиков, прецизионных и далеко не простых, которые считают закачанную и выкачанную энергии, а всяким там ATTiny, если решать так же в лоб, под это кишка тонка.

[one_eight_seven 3]

Во всех гаджетах эту задачу решают специализированные микросхемы кулонометров, т.е. подлинно электросчётчиков, прецизионных и далеко не простых,

Кстати, нет: в большинстве гаджетов пользуются тем, что бомба всегда попадает в эпицентр. То есть, измеряют очень грубо и достаточно грубо же предсказывают, через сколько надо выключиться, и уже достаточно точно сообщают пользователю, через сколько выключатся. Хотя подвижки в указанном вами направлении, действительно есть, и они заметны.

Изменено 4 августа, 2017 пользователем one_eight_seven

[Tarbal 4]

Поскольку напряжение батареи по мере разряда падает, то в некоторых приложениях можно этим и обойтись.

Под нагрузкой напряжение будет ниже при том же заряде. Полагаю, что при разряде внутреннее сопротивление батарей увеличивается, следовательно напряжение будет снижаться по более крутой кривой под нагрузкой чем без нагрузки.

[fmark 0]

Вопрос в том, с какой точностью вы хотите это знать.

В лучшем случае комбинируют кулонометрию, напряжение холостого хода, температуру батареи и отслеживание внутреннего сопротивления батареи. Так можно достичь точности от 2 % до 5 %, но это зависит от характера использования батареи.

 

Ну хотелось бы хотя бы с точностью 5%. :)

 

Подключил одну из ног ATTiny к нагревательному элементу и теперь могу видеть в какой момент времени батарея оказывается под нагрузкой.

Теперь пытаюсь смоделировать кривую разряда батареи под нагрузкой и связать её со временем(время как величина:)).

Но как-то это сложно всё выходит...

 

 

[xvr 12]

Поставьте соответствующую м/сх и не парьтесь: http://www.ti.com/lsds/ti/power-management...on;Turbo%20Mode и https://para.maximintegrated.com/en/results...1379=ModelGauge

 

Если же хотите все вручную, то посмотрите сюда - http://www.microchip.com/wwwAppNotes/AppNo...ppnote=en533926

[one_eight_seven 3]

Ну хотелось бы хотя бы с точностью 5%. sm.gif

В вашем случае это вряд ли возможно. Советую снизить точность до 30 - 50 % и сделать так, как делают производители гаджетов.

 

Даже если вы послушаете советов и поставите специализированные микросхемы, то озвученного результата в 5% точности вы не получите, потому что у вас нет контроля над химическим элементом. Указанные вами 18650 производят очень много производителей и из разных смесей, потому что это не тип батареи, а типоразмер (всё равно что сказать, что вы делаете устройство на микросхеме типа SOT-23-8). Это при том, что батареи из одной партии отличаются друг от друга в пределах +-15% по ёмкости, внутреннему сопротивлению и т.п. Поэтому, даже в случае контроля над производством самих элементов, делается золотая модель, на основе измерений характеристик нескольких десятков из партии, эта золотая модель прошивается в микросхему контроля батареи, после чего, химический элемент не отключается от системы, контролирующей состояние батареи. При этом все циклы заряда/разряда батареи происходят через эту микросхему, в моменты отсутствия нагрузки, микросхема оценивает момент релаксации по производной напряжения по времени, и производит уточнение модели в этих точках.

 

Есть, конечно, system-side gas gauge, но их точность ниже, и они тоже требуют того, чтобы к ним подключались одинаковые (насколько это возможно) батареи.

Изменено 4 августа, 2017 пользователем one_eight_seven

[HardEgor 63]

Даже если вы послушаете советов и поставите специализированные микросхемы, то озвученного результата в 5% точности вы не получите, потому что у вас нет контроля над химическим элементом.

Такое реально получить, как раз считая в кулонах заряд-разряд. Несколько циклов и получается отнормировать отображение оставшейся емкости.

Только если нагрузка непостоянная, может набегать ошибка, потому что чем больше ток разряда, тем меньше количество отдаваемых кулонов.

[one_eight_seven 3]

акое реально получить, как раз считая в кулонах заряд-разряд.

Да, несколько циклов, неизменная проектная максимальная ёмкость элемента, та же смесь. И как вы сами заметили, недолго. То есть, данный метод требует периодической калибровки, и неизменности условий окружающей среды, кстати, тоже требует.

 

Тут топикстартеру стоит определить, а какая ему нужна точность? Судя по тому, что там есть экран, то подразумевается, что есть персонал, который периодически смотрит в этот телевизор. Отсюда можно определить, за какое гарантированное время должно появиться предупреждение, а, следовательно, требуемую точность измерения (только закладываться надо на старый элемент, потерявший определённую ёмкость и отрастивший некоторое внутреннее сопротивление).

Изменено 4 августа, 2017 пользователем one_eight_seven

[Alex11 3]

В случае несменного элемента можно получить приличную точность, т.к. калибровка может проводиться в точках максимального заряда и максимального разряда периодически. Это позволяет учесть и старение элемента. При сменном элементе все очень плохо, т.к. напряжение сильно зависит от температуры, а другого разумного способа определить заряд вставленного в систему элемента нет.

[HardEgor 63]

Да, несколько циклов, неизменная проектная максимальная ёмкость элемента, та же смесь. И как вы сами заметили, недолго. То есть, данный метод требует периодической калибровки, и неизменности условий окружающей среды, кстати, тоже требует.

Калибровку можно как-раз ввести регламентом.

А про температуру ТС ничего не сказал :) , если её учитывать - всё станет намного веселее... Еще можно добавить какой тип заряда используется - быстрый или нормальный.

[one_eight_seven 3]

А про температуру ТС ничего не сказал

Конечно не сказал. Он же не знает, что это важно. Он в самом первом посте сказал, что не разбирается в вопросе. Поэтому, я призываю немножко узнать проблему и уточнить свои требования. И почему-то я уверен, что люди, советующие просто поставить микросхему и забыть о проблеме тоже не особо вникали в вопрос.

[fmark 0]

Во-первых большое спасибо всем откликнувшимся!

Прочитав комментарии понял, что вся эта тема вообще не тривиальна(каковой казалась:)).

 

Конечно не сказал. Он же не знает, что это важно. Он в самом первом посте сказал, что не разбирается в вопросе. Поэтому, я призываю немножко узнать проблему и уточнить свои требования. И почему-то я уверен, что люди, советующие просто поставить микросхему и забыть о проблеме тоже не особо вникали в вопрос.

 

Мне трудно предугадать какие подробности нужны для того, чтобы получить грамотный ответ.

Если нужна дополнительная информация, то пожалуйста говорите какая.

 

Попробую привести детали задачи, которые могут быть полезны(предположительно:)).

 

- Прибор может заряжать батарею, но обычно вместо этого я просто меняю батарею на полностью заряженную. То есть я не могу полагаться на количество полученной энергии для отслеживания остатка заряда.

- В процессе нагрева элемента, батарея немного нагревается(тёплая на ощупь ~35-45°C, точную температуру не замерял). Это происходит отчасти из-за близкого расположения батареи к нагр. элементу.

- Вот 18650 батареи, которые я использую: Sony VTC6(3000mAh 15A), Samsung 30Q(3000mAh 15A), LG HG2(3000mAh 20A)

- Прибор маленьких размеров и впихнуть туда дополнительные элементы трудно. Даже экран(0.49") и ATTiny85 помещаются с трудом.

 

Поставьте соответствующую м/сх и не парьтесь: http://www.ti.com/lsds/ti/power-management...on;Turbo%20Mode и https://para.maximintegrated.com/en/results...1379=ModelGauge

 

Это интересно... Вопрос только подойдёт ли какая-нибудь из этих микросхем для определения остатка заряда батареи в момент, когда батарея под нагрузкой.

Напряжение без нагрузки я уже могу определить при помощи ATTiny85.

 

 

 

 

[one_eight_seven 3]

Тогда повторю вопрос:

Тут топикстартеру стоит определить, а какая ему нужна точность? Судя по тому, что там есть экран, то подразумевается, что есть персонал, который периодически смотрит в этот телевизор. Отсюда можно определить, за какое гарантированное время должно появиться предупреждение, а, следовательно, требуемую точность измерения (только закладываться надо на старый элемент, потерявший определённую ёмкость и отрастивший некоторое внутреннее сопротивление).

 

А конкретнее, как часто персонал будет смотреть остаток батареи?

Каково среднее потребление от батареи? Ну или в худшем случае - за какое время новая, прошедшая два цикла заряд/разряд батарея Sony VTC6(3000mAh 15A) будет разряжена, если её полностью заряженную установить в ваше устройство?