2017年8月31日 星期四

18650 鋰電池容量測試 內阻測試

前陣子電動腳踏車電池壞了,記得那天下雨,
電已經充滿亮綠燈(A充電器空載電壓41.5v),
當時電壓表故障,根本不知道電量,又趕時間,
騎到斷電,重開電池開關(非控制器開關),又繼續騎,
當時以為接觸不良才斷電,重開後又可以再騎一小段路,
就這樣重複開開關關,幾次之後,就沒用了,只能腳踩,
這時有點後悔改裝20吋的,小輪徑車種,腳踩非常累,回家後用另一顆B充電器(B空載電壓42.3v)充電
圖上A充電器,圖下B充電器



只能充到40.6v,那顆電池買的時候是36V12A,充滿後應該是42v左右,拆開電池發現10串有9串4.1v其中一串3.6v,應該是3.6這串電壓不足,保護板停充保護,問題是怎麼發生的呢....






判斷應該是用A充電器時,充不到板護板的開始平衡電壓值
買保護板的時候要注意一下,開始平衡的電壓值
買充電器則要注意,充電器充飽電時,不能低於這個值

充電器A沒充到保護板開始平衡的電壓,3.6v那串電池等於沒充電...我就開始騎
當那串3.6v已經達到保護板放電保護電壓(通常是3v),保護板下令收工,
我當時直覺應該不可能這麼快沒電,我就關閉電源後,電壓回升,加一下電門,壓降過大,低於3v保護電壓,又收工了,
我重複開開關關,(保護板斷電後,應充滿電後才可使用,手機亦然)這串3.6v應該有電池過放電了,
當然也有可能是這一串,部分或是全部電池,已經充不了電了
為了檢查電池的健康
將為這40顆18650的進行電量以及內阻測量,
首先,把電池非常小心翼翼又有點暴力的拆下,
為什麼要小心翼翼,因為一不小心短路就火光四射,
那為什麼又要暴力,太溫柔無法拆點焊的部分,有一顆被我拆破漏液了
18650鋰電池破洞漏液

剛開始還有4.1v,現在剩不到1v了,
聽說漏出的氣體很毒,趕快拿到外面(其實氣已經洩的差不多了),還有一顆原本還有4.1v,不知怎麼就突然量不到電壓了...剩38顆,趕緊重整一下隊伍,當然在這之前要先體能測驗
要測的有兩種,體力(電量)跟爆發力(電池內阻)
體力(電量)跟爆發力(電池內阻)不均勻會拖垮隊伍
必須分配一下


方法如下:

1.充滿電

  用的是傳說中的米勒ml102,電池拆太快了,不然就可以電壓一樣的併充.....

2.放電

   找個電器來做放電,又可以不浪費電,剛好手邊有一個6吋usb風扇,先測風扇電流0.43A
風扇電流0.43a




測電壓5.1V
輸出電壓5.1v



W=IV 所以風扇功率為 5.1*0.43=2.193w 
放電也是用米勒ml102,
這邊說明一下,ml102官方規格放電保護的電壓,
跟保護板低壓保護是一樣的3v,
18650鋰電池放電曲線,也幾乎是在3v左右就直直落了,
大部分更早,所以用來電量測試剛剛好,
用不了的電(3v以下),再多也沒意義,
就像是用了大半輩子在賺用不到的錢一樣,
也很像是用黃金歲月在學習用不到或者不想學的東西.....
第一顆測試結果讓我吹了3.58小時的電扇,這顆的功率約2.193w*3.58hr=7.85w ,
ml102放電轉換效率為85%~92%
所以這顆的功率,應該可以再多個8%~15%,這邊取最小值8%所以7.85w*1.08=8.479w
 電池容量A=W/V    8.479w/4.19v=2.023A=2023mA 
以拆機電池來說這算還不錯的電量
(拆開才發現除了新拆開焊痕之外,每顆都有舊點焊痕跡,證實了電新全部是拆機二手的....)
這符合廢物利用環保的精神,雖然買來才用了一年多.....


剛好手邊有個可調式穩壓輸出
二進二出可調式穩壓輸出(時鐘後面那個白色盒子)



第二顆開始並聯了一個時鐘當計時器
輸入1.5v驅動時鐘


,斷電後時鐘沒電也跟著停止,剛好可以記錄時間,
不用一直注意電扇停了沒,太累了....
時鐘所需電壓約1.5v左右,不能超過太多,
會太耗電,影響測量值,
有一顆調到快1.9v,放電時間少了快10分鐘,
1.5v用了三.四個小時,幾乎沒耗甚麼電,
因為也量不到電流....也有可能是電錶太爛😅
如果量的到電流,就可以再最後補加上時鐘的功率
量不到就省了吧...(難怪一顆電池就可以用粉久)


3.測爆發力(內阻)
依照串聯電路電流相同,先量出空載電壓(不開風扇)4.24v,
電壓表誤差約0.04v,這邊可以不用管精準度,
因為是要量空載跟負載的電壓差,




空載電壓
後來發現娤到ml102(白色那顆18650行動電源)的電壓會少0.01v,所以裝進去前量較精準


裝進行動電源之前空載電壓4.25v
再量負載電壓4.19v最好等個10秒較準確
負載電壓
,量負載電流(之前量過0.43a)
R=V/I
內阻=
(空載電壓4.24v-負載電壓4.19v=0.06v)/負載後的電0.43a=
0.139歐姆=139毫歐姆,


電池內阻重要性簡易說明:
跟日系18650鋰電池比起來,以上這顆爆發力已經不太好了,
但以這個不知名的拆機二手電池來說,應該是還當不錯的....
如果以第一顆測得的容量1c放電,也就是約1a放電,4.2v就要降0.139v(V=1*0.139),這減少的電壓,稱之為壓降,
假設以10串(10顆18650串聯)1a放電來說,
壓降10串*0.139v=1.39v,放電給250w36v電機,
需要6.944444a約7a的電,1.39v*7a=9.6v壓降,
10串充飽電42v,
以36/48v雙模限流14~16A控制器來說,
轉把開中度,電流量約7a,電壓減9.6v,剩32.4v,
轉把全開,此時所需電流約14a,壓降為1.39v*14a=19.46,
電壓直接降到22.6v保護電壓30v以下,
電池直接收工,趕時間時,電門手把幾乎都全開,起步都14A,
起步後再降到4A左右,上個橋,腳不踩的情況下,8~10A都很正常,另一個問題是除了動力型18650鋰電池,可以大c數放電,
容量型最好不要長時間超過1.5c,壽命跟容量都會縮短,
那該怎麼辦呢😥?
此時可利用增加並聯數量來減少單顆的放電容量,
多1並就會減少一半的壓降,😃為什麼呢?
放電電流越大,電壓就降越多(壓降大),
透過增加並聯數量來減少單顆的放電電流(多個人多一分力),
最大需要的放電電流14A,兩顆並聯,平均一顆只須出7A的力,
如果還是太吃力,再多並一顆,三顆一起出力,
每顆最多只需出4.66A的力,以單顆內阻139毫歐來說,
此時單顆壓降=4.66a*0.139=0.648v*10串,降了6.4v,
電門滿把不會停機,
所以對電池組來說,除了體力(容量)以外,爆發力(電池內阻)也是非常重要的,上面說明的內阻測量方式是較簡易型的,準確度會比正確內阻值高一點,有另外一個比較準的方式,較不會受電表與電線等連接設備的電阻值所影響,https://www.youtube.com/watch?v=AR5Q1iH84aQ,我後來是用影片中的方式來測量電池內阻值,
但必須注意接線的穩定度
影片中的接線,有接觸不良的情形,會影響準度....
 









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