Как определить исправность аккумулятора: Как проверить емкость и силу тока аккумулятора мультиметром

• Германия
  • Аudi
    • Audi 80
    • Audi 100
    • Audi A4
    • Audi A6
  • BMW
    • BMW E39
    • BMW X5
  • Mercedes
  • Opel
    • Opel Astra
    • Opel Corsa
    • Opel Vectra
    • Opel Zafira
  • Volkswagen
    • Volkswagen Golf
    • Volkswagen Jetta
    • Volkswagen Passat
    • Volkswagen Polo
    • Volkswagen Tiguan
    • Volkswagen Transporter
• Китай
  • Chery
    • Chery Amulet
  • Geely
    • Geely MK
  • Lifan
    • Lifan Solano
    • Lifan X60
• Корея
  • Daewoo
    • Daewoo Lanos
    • Daewoo Matiz
    • Daewoo Nexia
  • Great Wall
    • Great Wall Hover
  • Kia
    • Kia Ceed
    • Kia Optima
    • Kia Rio
    • Kia Sorento
    • Kia Spectra
    • Kia Sportage
  • Hyundai
    • Hyundai Accent
    • Hyundai Getz
    • Hyundai Solaris
    • Hyundai Tucson
  • SsangYong
    • SsangYong Kyron
• Италия
  • Fiat
    • Fiat Albea
    • Fiat Ducato
• СНГ
  • ВАЗ
    • ВАЗ 2101
    • ВАЗ 2105
    • ВАЗ 2106
    • ВАЗ 2107
    • ВАЗ 2108
    • ВАЗ 2109
    • ВАЗ 21099
    • ВАЗ 2110
    • ВАЗ 2112
    • ВАЗ 2114
    • ВАЗ 2115
    • Нива (2121, 21213, 21214, 2130)
    • ВАЗ Chevrolet Niva
    • ВАЗ Granta
    • ВАЗ Kalina
    • ВАЗ Largus
    • ВАЗ Priora
  • ГАЗ
    • ГАЗ Газель
  • ЗАЗ
    • ЗАЗ 1102 (Таврия)
  • КАМАЗ
  • МАЗ
  • УАЗ
    • УАЗ Патриот
  • ИЖ
  • Москвич
• США
  • Chevrolet
    • Chevrolet Aveo
    • Chevrolet Cruze
    • Chevrolet Lacetti
    • Niva
  • Ford
    • Ford Focus
    • Ford Fusion
    • Ford Mondeo
• Франция
  • Citroën
    • Citroën C4
  • Peugeot
    • Peugeot 206

Здоров ли ваш аккумулятор Android? Как проверить бесплатно

Со временем у большинства пользователей смартфонов возникают проблемы с аккумулятором своего устройства. Поскольку батареи являются расходными материалами, их производительность со временем снижается. Через несколько лет они не будут держать такой же заряд, как когда были новыми.

Зная это, вы, возможно, захотите максимально сохранить работоспособность аккумулятора телефона.Мы покажем вам, как контролировать состояние батареи Android, чтобы ваше устройство работало бесперебойно как можно дольше.

Можете ли вы проверить состояние батареи на Android изначально?

К сожалению, в Android нет встроенного средства проверки состояния аккумулятора. Если вы не знали, Android предоставляет некоторую базовую информацию о батарее в своих настройках.

Посетите «Настройки »> «Батарея » и коснитесь параметра « Использование батареи » в трехточечном меню в правом верхнем углу.На появившемся экране Использование батареи вы увидите список приложений, которые потребляли больше всего батареи на вашем устройстве с момента последней полной зарядки. Нажмите кнопку меню с тремя точками и выберите Показать полное использование устройства , чтобы включить использование системных процессов, таких как экран и сама ОС.

Изображение 1 из 2

Изображение 2 из 2

Хотя это не позволяет вам управлять состоянием батареи, вы можете, по крайней мере, определить приложения, которые используют слишком много батареи, и ограничить их использование. В свою очередь, это позволит дольше сохранять заряд аккумулятора. В том же ключе обязательно ознакомьтесь с нашими советами по экономии заряда аккумулятора на Android.

Проверьте состояние батареи с помощью кода набора номера

В Android есть несколько скрытых кодов, которые вы можете ввести в приложение «Телефон» для доступа к меню тестирования. Один из них отображает различную информацию о вашем устройстве, включая состояние батареи.

К сожалению, в нашем тестировании на Pixel 4 под управлением Android 10 это меню не включало никаких данных о батарее.Однако на вашем устройстве результаты могут быть лучше.

Изображение 1 из 2

Изображение 2 из 2

Это почти все данные об аккумуляторе, которые Android предоставляет сам по себе. Чтобы выполнить надлежащую проверку состояния аккумулятора, вам необходимо обратиться к сторонним решениям.

Как проверить состояние батареи на Android с помощью AccuBattery

AccuBattery — одно из лучших приложений для получения дополнительной информации об аккумуляторе вашего Android-устройства. Хотя он не может предоставить столько данных, сколько может предоставить приложение только для root, это лучшая проверка состояния батареи для пользователей Android, которые не имеют root-доступа.

Загрузить: AccuBattery для Android (доступна бесплатная, премиум-версия)

Как AccuBattery проверяет состояние батареи

После установки вы увидите вводный экран с некоторой информацией о том, как работает AccuBattery.

Основная идея приложения заключается в том, что аккумулятор вашего телефона имеет ограниченное количество циклов зарядки, прежде чем его производительность значительно снизится.Полный цикл происходит каждый раз, когда батарея полностью разряжается от 100 до нуля процентов. Однако это не обязательно должно происходить сразу.

Например, ваш телефон разрядился со 100 до 50 процентов.Если вы затем зарядите его до 100 процентов и дадите снова упасть до 50 процентов, это будет эквивалентно полному циклу.

AccuBattery заявляет, что, заряжая устройство только до 80 процентов вместо полных 100 процентов, вы будете использовать меньше циклов и, таким образом, продлить срок службы батареи. Он дает вам несколько инструментов, которые помогут вам достичь этой цели.

Использование AccuBattery

После первоначальной настройки вы можете просматривать вкладки AccuBattery, но на них не будет много информации. Из-за характера приложения вам необходимо оставить его установленным и некоторое время пользоваться телефоном, как обычно, прежде чем вы начнете получать полезную информацию.

Итак, для начала вы должны стремиться отключить телефон от сети, когда он зарядится на 80 процентов.AccuBattery включает сигнализацию, которая предупредит вас об этом уровне заряда. Если вы хотите настроить его, перейдите на вкладку Charging и перетащите синий ползунок на другой уровень.

Изображение 1 из 2

Изображение 2 из 2

Когда ваш телефон подключен к сети, на этой вкладке также отображается информация о том, сколько времени требуется для зарядки. Со временем, когда это станет более точным, это поможет вам оценить, как долго ваш телефон будет находиться на зарядном устройстве.

Мониторинг, какие приложения используют батарею

На вкладке Discharging вы найдете информацию о том, как ваш телефон потребляет энергию. Он показывает, сколько заряда батареи было израсходовано, когда ваш экран был включен и выключен, а также в режиме глубокого сна (см. Дополнительные сведения о режиме Android Doze, если вам интересно).

В разделе Доступ к использованию приложения убедитесь, что Предоставлено разрешение для приложения на доступ к данным об использовании. Это дает вам больше информации о том, какие приложения разряжают вашу батарею больше всего.

Изображение 1 из 2

Изображение 2 из 2

По мере того, как приложение узнает, как вы используете свой телефон, вы будете видеть расчетное время, на которое хватит заряда аккумулятора при текущем уровне заряда. Обратите внимание, что это отличается от калибровки батареи, в которой нет необходимости.

Данные о состоянии аккумулятора AccuBattery

Конечно, все это связано с тем, как проверить состояние батареи вашего телефона. Вкладка Health показывает состояние аккумулятора, сравнивая расчетную емкость с расчетной емкостью, установленной на заводе. Это позволяет вам увидеть, сколько энергии ваша батарея держит при полной зарядке, по сравнению с тем, как она была в новом состоянии.

Чтобы получить больше информации, вы можете ознакомиться с таблицей износа батареи ниже. Это показывает, сколько нагрузки вы прикладываете к батарее за день, чтобы вы могли вносить изменения в случае необходимости.

Определение состояния батареи

Что такое SOH?

Состояние работоспособности — это «измерение», которое отражает общее состояние батареи и ее способность обеспечивать заданные характеристики по сравнению с новой батареей. Он учитывает такие факторы, как прием заряда, внутреннее сопротивление, напряжение и саморазряд. Это мера долговременной способности батареи и дает «индикацию», а не абсолютное измерение, сколько из доступной «пропускной способности энергии за весь срок службы» батареи было израсходовано, а сколько осталось. Используя аналогию с автомобилем, это можно сравнить с функцией отображения «одометра», которая показывает количество миль, пройденных с момента появления нового автомобиля.

См. Также Состояние заряда (SOC), которое показывает кратковременную емкость аккумулятора.

В течение срока службы батареи ее рабочие характеристики или «здоровье» имеют тенденцию постепенно ухудшаться из-за необратимых физических и химических изменений, которые происходят по мере использования и с возрастом, до тех пор, пока в конечном итоге батарея не станет непригодной для использования или полностью разрядится.

SOH — это показатель достигнутой точки в жизненном цикле батареи и показатель ее состояния по сравнению со свежей батареей.

В отличие от SOC, который можно определить путем измерения фактического заряда батареи, нет абсолютного определения SOH. Это субъективная мера, поскольку разные люди получают ее из множества различных измеримых параметров производительности батареи, которые они интерпретируют в соответствии со своим собственным набором правил. Это оценка, а не измерение. Это нормально, если оценка основана на последовательном наборе правил, но делает сравнение оценок, сделанных с помощью разного испытательного оборудования и методов, ненадежными.

Производители батарей не указывают SOH, потому что они поставляют только новые батареи. SOH применяется к батареям только после того, как они начали процесс старения либо на полке, либо после ввода в эксплуатацию. Таким образом, определения SOH устанавливаются производителями испытательного оборудования или пользователем.

Для чего используется SOH?

Его цель состоит в том, чтобы обеспечить индикацию производительности, которую можно ожидать от батареи в ее текущем состоянии, или обеспечить индикацию того, какая часть полезного срока службы батареи была израсходована и сколько осталось до ее замены. .В критически важных приложениях, таких как резервная и аварийная электростанция, SOC показывает, сможет ли батарея поддерживать нагрузку, когда это потребуется. Знание SOH также поможет инженеру предприятия предвидеть проблемы, проводить диагностику неисправностей или планировать замену. По сути, это функция мониторинга, отслеживающая долгосрочные изменения в батарее.

• SOH для электромобилей

Для электромобилей наиболее важна возможность достижения диапазона, когда это необходимо, поэтому SOH основан на сравнении текущей емкости с емкостью новой.

• SOH для приложений HEV

Для приложений HEV способность обеспечивать указанную мощность очень важна, поэтому SOH основан на сравнении сопротивления постоянному току (или импеданса 1 кГц) с сопротивлением постоянному току (или импедансом 1 кГц), когда они новые.

Если записанная история использования батареи используется для определения SOH, как в функции журнала регистрации ниже, то эти же данные можно также использовать для подтверждения претензий по гарантии.Это особенно полезно для оценки состояния дорогостоящих аккумуляторов электромобилей и HEV, которые могли подвергаться неправильному обращению.

Как определяется SOH?

Любой параметр, который значительно изменяется с возрастом, например, импеданс или проводимость ячейки, может использоваться в качестве основы для определения SOH ячейки. Изменения этих параметров обычно означают, что произошли другие изменения, которые могут иметь большее значение для пользователя.Это могут быть изменения в характеристиках внешней батареи, такие как потеря номинальной емкости или повышенное повышение температуры во время работы, или внутренние изменения, такие как коррозия.

Поскольку индикация SOH связана с состоянием новой батареи, измерительная система должна сохранять запись начальных условий или, по крайней мере, набора стандартных условий. Таким образом, если импеданс ячейки является контролируемым параметром, система должна сохранять в памяти в качестве эталона запись начального импеданса новой ячейки. Если подсчет циклов заряда / разряда батареи используется в качестве меры использования батареи, ожидаемый срок службы батареи нового элемента будет использоваться в качестве эталона. В ионно-литиевых батареях, поскольку емкость элемента уменьшается довольно линейно с возрастом или сроком службы, истекший или оставшийся срок службы, в зависимости от используемого определения, часто используется как грубая мера SOH.

На практике некоторые люди оценивают SOH по единственному измерению импеданса или проводимости ячейки.(См. Тестирование сопротивления и проводимости). В погоне за точностью другие рекомендуют измерять несколько параметров ячеек, каждый из которых зависит от возраста батареи, и делать оценку SOH на основе комбинации этих факторов. Примерами являются емкость, внутреннее сопротивление, саморазряд, прием заряда, возможности разряда, подвижность электролита и, если возможно, подсчет циклов. Абсолютные показания будут зависеть от химического состава клеток. К отдельным факторам добавляется взвешивание, основанное на опыте, химическом составе элемента и важности конкретного параметра в приложении, для которого используется батарея.Если какая-либо из этих переменных дает предельные значения, это повлияет на конечный результат. Батарея может иметь хорошую емкость, но внутреннее сопротивление велико. В этом случае оценка SOH будет соответственно снижена. Подобные недостатки добавляются, если батарея имеет высокий саморазряд или другие химические недостатки. Баллы, набранные для ячейки, сравниваются с баллами, присвоенными новой ячейке, чтобы дать результат в процентах или показатель качества.

Для получения результатов таких сложных измерений и обработки требуется помощь микропроцессора.Для автоматизированных измерений начальные условия и «опыт» могут быть инкапсулированы в память, чтобы облегчить этот процесс. «Опыт» может быть изменен в процессе обучения по мере того, как становится доступным больше данных для уточнения оценок. Нечеткая логика используется для объединения опыта с измерениями для повышения точности результатов.

Предложение в ячейке — Pass or Fail -. основан на произвольном пределе, основанном на опыте применения, целесообразности и любых необходимых факторах безопасности.

В этом методе используется внешнее измерительное устройство для оценки текущего / фактического SOH. Никаких доработок ячеек не требует.

Доступно собственное оборудование для измерения SOH.

Функция журнала регистрации

Альтернативный метод определения SOH — основывать оценку на истории использования батареи, а не на каком-то измеренном параметре.Количество циклов зарядки-разрядки, завершенных аккумулятором, является очевидной мерой, но при этом не обязательно учитываются любые экстремальные условия эксплуатации, в которых работает аккумулятор, которые могли повлиять на его функциональность. Тем не менее, можно записать продолжительность любых периодов, в течение которых батарея подвергалась неправильному использованию из-за выходящих за пределы допустимых значений напряжения, тока или температуры, а также величину отклонений. Из этих данных можно определить добротность, представляющую SOH, с помощью средневзвешенного значения измеренных параметров.

Данные об использовании (или неправильном использовании) батареи могут быть сохранены в памяти BMS в «History Chip» и загружены при необходимости. В этом альтернативном методе не используется какое-либо внешнее испытательное оборудование, но он увеличивает сложность и стоимость батареи.

Определение уровня заряда аккумулятора

Знание количества энергии, оставшейся в батарее, по сравнению с энергией, которая была у нее, когда она была полной, дает пользователю представление о том, сколько времени батарея будет продолжать работать, прежде чем ей потребуется подзарядка. Это мера кратковременной емкости аккумулятора. Используя аналогию с топливным баком в автомобиле, оценку состояния заряда (SOC) часто называют функцией «Газомер» или «Датчик уровня топлива».

См. Также «Состояние здоровья» (SOH), которое показывает долговременную работоспособность аккумулятора.

SOC определяется как доступная мощность, выраженная в процентах от некоторого эталонного значения, иногда от номинальной мощности, но более вероятно, от ее текущей (т.е. при последнем цикле зарядки-разрядки), но эта неоднозначность может привести к путанице и ошибкам. Обычно это не абсолютная мера в кулонах, киловатт-часах или ампер-часах оставшейся в батарее энергии, что было бы менее запутанно.

Предпочтительным эталоном SOC должна быть номинальная емкость нового элемента, а не текущая емкость элемента. Это связано с тем, что емкость ячейки постепенно уменьшается с возрастом. Например, к концу срока службы элемента его фактическая емкость будет приближаться только к 80% от его номинальной емкости, и в этом случае, даже если элемент был полностью заряжен, его SOC будет составлять только 80% от номинальной емкости.Влияние температуры и скорости разряда еще больше снижает эффективную емкость. Эта разница в контрольных точках важна, если пользователь зависит от оценки SOC, как это было бы в реальном приложении для измерения уровня газа в автомобиле.

К сожалению, эталон измерения SOC часто определяется как текущая емкость элемента, а не номинальная емкость. В этом случае полностью заряженный элемент, срок службы которого приближается к концу, может иметь SOC 100%, но он будет иметь эффективную емкость только 80% от его номинальной емкости, и к расчетной емкости необходимо будет применить поправочные коэффициенты, чтобы сравните его с его новой номинальной мощностью. Использование текущей мощности, а не номинальной, обычно является сокращением или компромиссом при проектировании, чтобы избежать сложности определения и учета корректировок мощности, связанных с возрастом, которые обычно игнорируются.

Основание оценки SOC на текущей емкости аккумуляторной батареи, а не на ее номинальной емкости, когда она новая, эквивалентно постепенному уменьшению емкости топливного бака в течение срока службы транспортного средства без уведомления водителя.Если требуется точная оценка оставшегося заряда батареи, необходимо учитывать факторы старения и окружающей среды.

Для приложений балансировки ячеек необходимо знать только SOC любой ячейки относительно других ячеек в цепочке батарей. Поскольку все клетки будут подвергаться одинаковым воздействиям в течение своего жизненного цикла, для этой цели можно не принимать во внимание корректировки старения и окружающей среды, которые одинаково применяются ко всем клеткам.

Требования к точности SOC

Знание SOC особенно важно для больших литиевых батарей. Из всех распространенных химических составов элементов литий является наиболее химически реактивным и единственным, которому необходимы электронные системы управления батареями (BMS), чтобы поддерживать батарею в безопасном рабочем интервале и обеспечивать длительный срок службы. Управление SOC — основная функция BMS.Кроме того, автомобильные приложения — одно из основных применений больших литиевых батарей — требуют очень точного контроля SOC для эффективного и безопасного управления потоками энергии.

• В приложениях EV SOC используется для определения дальности. Это должно быть абсолютное значение, основанное на емкости новой батареи, а не в процентах от текущей емкости, которая может привести к ошибке 20% или более из-за старения батареи.

  Как известно, автомобильные датчики уровня топлива неточны, поэтому точность SOC в 5%, если бы она могла быть достигнута, вероятно, была бы удовлетворительной для таких приложений.

• В приложениях HEV SOC определяет, когда двигатель включается и выключается. Ошибки SOC более 5% могут серьезно повлиять на топливную экономичность системы. Поэтому желательна точность, значительно превышающая 5%.

См. «Возможности точности оценки» ниже

Методы определения уровня заряда

Было использовано несколько методов оценки степени заряда аккумулятора.Некоторые из них специфичны для определенного химического состава клеток. Большинство из них зависит от измерения некоторого удобного параметра, который зависит от уровня заряда.

Прямое измерение

Это было бы легко, если бы аккумулятор мог разряжаться с постоянной скоростью. Заряд в батарее равен току, умноженному на время, в течение которого он протекал. К сожалению, здесь есть две проблемы.Во всех практических батареях ток разряда непостоянен, но уменьшается по мере разряда батареи, обычно нелинейным образом. Следовательно, любое измерительное устройство должно иметь возможность интегрировать ток с течением времени. Во-вторых, этот метод зависит от разрядки аккумулятора, чтобы узнать, сколько в нем заряда. В большинстве приложений, за исключением, возможно, квалификационных испытаний, пользователю (или системе) необходимо знать, сколько заряда находится в элементе, не разряжая его.

Невозможно также напрямую измерить эффективный заряд аккумулятора, отслеживая фактический заряд, вложенный в него во время зарядки.Это связано с кулоновской эффективностью батареи. Потери в батарее во время цикла заряда-разряда означают, что во время разряда батарея будет заряжать меньше, чем было заложено во время зарядки.

Кулоновский КПД или прием заряда — это мера того, сколько полезной энергии доступно во время разряда по сравнению с энергией, используемой для заряда элемента. На эффективность заряда также влияют температура и SOC.

SOC по измерениям удельного веса (SG)

Это обычный способ определения состояния заряда свинцово-кислотных аккумуляторов.Это зависит от измерения изменения веса активных химических веществ. По мере того как аккумулятор разряжается, активный электролит, серная кислота, расходуется, и концентрация серной кислоты в воде снижается. Это, в свою очередь, снижает удельный вес раствора прямо пропорционально степени заряда. Таким образом, фактическая удельная плотность электролита может использоваться как индикатор состояния заряда батареи. Измерения удельного давления традиционно выполнялись с помощью ареометра всасывающего типа, что медленно и неудобно.

В настоящее время электронные датчики, которые обеспечивают цифровое измерение удельного веса электролита, могут быть встроены непосредственно в элементы, чтобы обеспечить непрерывное считывание состояния аккумулятора. Этот метод определения SOC обычно не подходит для другого химического состава клеток.

Оценка SOC на основе напряжения

Использует напряжение аккумуляторной батареи как основу для расчета SOC или оставшейся емкости.Результаты могут сильно различаться в зависимости от фактического уровня напряжения, температуры, скорости разряда и возраста элемента, и для достижения разумной точности должна быть предусмотрена компенсация этих факторов. На следующем графике показана взаимосвязь между напряжением холостого хода и остаточной емкостью при постоянной температуре и скорости разряда для свинцово-кислотного элемента большой емкости. Обратите внимание, что напряжение ячейки уменьшается прямо пропорционально оставшейся емкости.

Свинцово-кислотный аккумулятор

Проблемы могут возникнуть с некоторыми химическими составами элементов, особенно с литиевыми, которые демонстрируют лишь очень небольшое изменение напряжения в течение большей части цикла заряда / разряда. На следующем графике показана кривая разряда литий-ионного элемента большой емкости. Это идеально подходит для применения в аккумуляторных батареях, поскольку напряжение элемента не падает заметно по мере разряда элемента, но по той же причине фактическое напряжение элемента не является хорошим показателем SOC элемента.

Быстрое падение напряжения элемента в конце цикла может использоваться как индикатор неизбежной полной разрядки аккумулятора, но для многих приложений требуется более раннее предупреждение.Полностью разряженные литиевые элементы резко сократят срок службы, и в большинстве приложений будет наложено ограничение на DOD, которому подвергается элемент, чтобы продлить срок службы. В то время как напряжение ячейки может использоваться для определения желаемой точки отсечки, для критических приложений предпочтительнее более точное измерение.

См. Также, как измерение напряжения элемента во время «периодов покоя» может повысить точность оценок SOC в литиевых батареях на странице «Программно конфигурируемая батарея».

Текущая оценка SOC — (кулоновский счет)

Энергия, содержащаяся в электрическом заряде, измеряется в кулонах и равна интегралу по времени тока, который доставил заряд. Оставшуюся емкость элемента можно рассчитать путем измерения тока, входящего (заряжая) или покидающего (разряженного) элементов, и интегрируя (накапливая) его во времени.Другими словами, заряд, передаваемый в элемент или из него, получается путем накопления стока тока с течением времени. Контрольной точкой калибровки является полностью заряженная ячейка, а не пустая ячейка, и SOC получается вычитанием чистого потока заряда из заряда в полностью заряженной ячейке. Этот метод, известный как кулоновский счет, обеспечивает более высокую точность, чем большинство других измерений SOC, поскольку он измеряет поток заряда напрямую. Однако он все еще требует компенсации, чтобы учесть рабочие условия, как в случае метода на основе напряжения.

Можно использовать три метода измерения тока.

• Токовый шунт Самый простой метод определения тока — это измерение падения напряжения на низкоомном, высокоточном, последовательном резисторе считывания между батареей и нагрузкой, известном как токовый шунт. Этот метод измерения тока вызывает небольшую потерю мощности на пути тока, а также нагревает батарею и является неточным для малых токов.
Преобразователи на эффекте Холла
• позволяют избежать этой проблемы, но они более дорогие. К сожалению, они не переносят большие токи и подвержены шумам.
Магниторезистивные датчики
• GMR еще дороже, но они имеют более высокую чувствительность и более высокий уровень сигнала. Они также обладают лучшей устойчивостью к высоким температурам, чем устройства на эффекте Холла.

Кулоновский счет зависит от тока, протекающего от батареи во внешние цепи, и не учитывает токи саморазряда или кулоновский КПД батареи.

Обратите внимание, что в некоторых приложениях, таких как автомобильные батареи, «непрерывный» ток батареи не отслеживается. Вместо этого производится выборка тока, и по ним восстанавливается непрерывный ток. В таких случаях частота дискретизации должна быть достаточно высокой, чтобы фиксировать текущие пики и впадины, связанные с ускорением и рекуперативным торможением, соответствующими стилю вождения пользователя.

Оценка SOC по измерениям внутреннего импеданса

Во время циклов заряда-разряда элемента состав активных химикатов в элементе изменяется, поскольку химические вещества преобразуются между заряженным и разряженным состояниями, что отразится на изменениях импеданса элемента.Таким образом, измерения внутреннего импеданса ячейки также можно использовать для определения SOC, однако они не используются широко из-за трудностей с измерением импеданса, когда ячейка активна, а также трудностей с интерпретацией данных, поскольку импеданс также зависит от температуры.

Fuzzy Logic и другие аналогичные модели использовались для решения этих проблем, и для этой цели были разработаны ASIC.

Прочие меры государственной ответственности

При постоянной нагрузке и постоянных условиях окружающей среды литиевые элементы имеют линейную характеристику разряда SOC во времени, которая, возможно, позволяет определить SOC по времени работы или, в случае чисто электрического транспортного средства, по пройденному расстоянию.Этот метод зависит от поддержания постоянного режима вождения, и при изменении режима вождения могут возникнуть серьезные неточности. Он также не может применяться, когда используется прерывистая зарядка, как в случае с HEV.

Хотя этот показатель может не подходить в качестве основы для BMS в автомобильной промышленности, он может использоваться для простых приложений, таких как индикаторы запаса хода велосипеда, а также может обеспечивать контрольную проверку предсказаний модели BMS в целях безопасности.

Факторы, влияющие на степень заряда литиевых батарей

К сожалению, ни измерения напряжения, ни подсчета кулонов недостаточно для высокоточного измерения топлива, потому что заряд, который элемент может принять или доставить, зависит не только от основной конструкции элемента, но и от возраста элемента, а также от его краткосрочного и долгосрочного использования. рабочая среда.

Полезная емкость

SOC для литиевых элементов усложняется тем фактом, что полезная емкость элемента не постоянна, а значительно варьируется в зависимости от температуры, скорости разрядки заряда и возраста элемента и меньшее влияние на другие параметры, такие как время между зарядками (из-за скорости саморазряда).

Заряд — скорость разряда

Эффективная емкость элемента зависит от скорости, с которой он заряжается и разряжается, как показано на графике скорости разряда. Это связано с тем, что для завершения электрохимических воздействий в ячейке требуется конечное время, и они не могут мгновенно следовать за электрическим стимулом или нагрузкой, приложенной к ячейке. Это объясняется в разделе о времени зарядки.Если элемент подвергается кратковременным импульсам зарядки и разрядки, как в приложениях EV и HEV, химический эффект импульса зарядки может быть не полностью завершен до того, как последующий импульс разрядки начнет обратный процесс. Даже при подсчете кулонов это может привести к ошибкам в определении SOC клетки, если не принимать во внимание скорость химического воздействия.

Гистерезис

В том же состоянии заряда напряжение холостого хода (OCV) после заряда выше, чем OCV после разряда.Это еще одно проявление постоянной времени, связанное с задержкой химической реакции батареи в соответствии с электрическим стимулом.

Подробнее о гистерезисе и его влиянии на точность измерений SOC.

Температура и скорость нагнетания

На следующем графике показано, как емкость литиевого элемента зависит от температуры и скорости разряда.Он показывает, что при нормальных рабочих температурах кулоновская эффективность элемента очень высока, но при низких температурах наблюдается значительное падение эффективности, особенно при высоких скоростях разряда, что может привести к серьезным ошибкам в оценке SOC. Это явление не характерно для литиевых элементов, поскольку другие химические элементы элементов также демонстрируют ухудшение характеристик при низких температурах.

На графике показан литиевый элемент, работающий между указанными верхним и нижним пределами отсечки напряжения, равным 4.2. Вольт и 2,5 Вольта соответственно. Они считаются полностью заряженными и пустыми состояниями ячейки. Линия «Полный» — это точка, в которой элемент достигает полного заряда с использованием метода зарядки постоянным током — постоянным напряжением при соответствующей температуре. Показаны две «пустые» линии, соответствующие двум разным скоростям разряда 0,2 ° C и 1,0 ° C.

Емкость ячейки при заданной скорости и температуре — это разница между строкой «Полный» и соответствующей строкой «Пустой».

На практике элемент может заряжаться при одной температуре и разряжаться при другой температуре, и это необходимо учитывать при расчете эффективной емкости элемента. Обратите внимание, что элемент очень неэффективен при отказе от заряда при высоких скоростях разряда и низких температурах. Другими словами, его кулоновская эффективность резко ухудшается при низких температурах. Также обратите внимание, что указанный выше элемент может быть полностью разряжен при высоком уровне тока, но может быть дополнительно разряжен при низком уровне тока на количество миллиампер-часов между двумя «пустыми» точками, которые соответствуют текущей температуре элемента.

Типичные характеристики элемента указывают емкость только при 25 ° C и 0,3 ° C. На приведенном ниже графике показано комбинированное влияние скорости и температуры на эффективную емкость ячейки. Обратите внимание, что доступная емкость уменьшается при высоких скоростях разряда, и, хотя есть небольшое уменьшение емкости при работе при высоких температурах, есть существенное снижение при низких температурах. Подобные эффекты вступают в игру во время цикла зарядки.

Приведенный выше график характеризует производительность литиевого элемента в двух ожидаемых рабочих условиях. Матрица значений емкости, связанная со всеми возможными комбинациями тока и температуры, полезна в качестве справочной таблицы , используемой приведенными ниже алгоритмами оценки заряда.

Эта матрица характеристик аккумулятора аналогична «карте двигателя», в которой хранится множество кривых характеристик двигателя при различных условиях эксплуатации, используемых в системах управления, используемых в современных двигателях внутреннего сгорания.

Старение клеток

График ниже показывает, как старение влияет на емкость элемента. Чтобы учесть это, формулы для расчета остаточной мощности должны динамически изменяться с течением времени, чтобы оставаться точными.

Цикл жизни элемента обычно считается завершенным, когда емкость элемента упала до 80% от своего значения, когда элемент был новым.Обратите внимание, что емкость уменьшается довольно линейно по мере старения элемента и продолжает уменьшаться после указанного срока службы батареи. Внезапной смерти нет, и батареи можно продолжать использовать, хотя и с меньшей емкостью.

Саморазряд

В дополнение к заряду, который вводится в аккумулятор и снимается с него во время нормального процесса заряда-разряда, необходимо также учитывать продолжающийся долгосрочный эффект саморазряда, потребляющий доступную энергию в элементе.

Прочие факторы

Другие факторы, такие как эффективность заряда / разряда, также влияют на емкость элемента.

Расчет SOC литиевых батарей

Как отмечалось выше, измерения напряжения или тока могут дать приблизительное представление о состоянии заряда батареи, но для большей точности, особенно для литиевых батарей, необходимо учитывать другие факторы.

Теоретическая оценка SOC

Можно, но не обязательно, оценить SOC батареи из чисто теоретических соображений. Батарейки нелинейные. SOC можно было бы рассчитать на основе измеренных параметров ячейки и условий эксплуатации, если бы было достаточно данных. К сожалению, это слишком сложно, поскольку существует 30 или более переменных, влияющих на производительность ячейки, некоторые из которых гораздо более значительны, чем другие.Они перечислены ниже только для информации, так как этот метод на практике не используется (если только в сильно урезанном виде) »

Теоретический расчет SOC всегда будет ограничен числом эффектов, для которых можно разработать уравнения.

Практическая оценка SOC

В качестве альтернативы можно измерить рабочие характеристики типичной ячейки (или ячеек) для образца, а результаты использовать в качестве шаблона для представления производительности остальной популяции.Основывать оценки производительности ячеек на справочных таблицах, построенных на основе измеренных данных из реальных ячеек, намного проще, чем проводить теоретические оценки, поскольку они автоматически учитывают большинство, если не все факторы, влияющие на SOC. Справочные таблицы представляют собой пошаговые аппроксимации кривых характеристик и характеристик, которые представляют характеристики разряда элемента в зависимости от температуры, скорости разряда или других параметров. См. Пример выше. Необходимые справочные таблицы разрабатываются на основе лабораторных измерений в контролируемых условиях.Процесс сбора данных и построения справочной таблицы называется характеристикой ячейки и должен выполняться только один раз, однако новый набор данных или справочная таблица должны быть созданы для каждого варианта химического состава ячейки и используемой конструкции ячейки.

Многоразовое стандартное программное обеспечение, которое можно использовать для обработки различных наборов данных

После того, как элементы были охарактеризованы, следующим шагом является рассмотрение применения батареи.Кулоновский счет используется для обеспечения начальной оценки SOC ячейки, и это значение затем модифицируется, чтобы учесть неиспользуемую емкость ячейки, соответствующую ее рабочей точке, путем обращения к справочной таблице. Таким образом, оценка SOC выполняется путем построения модели батареи, которая воспроизводит характеристики батареи в программном обеспечении, и алгоритма, который предсказывает ее поведение в ответ на различные внешние и внутренние условия.

Для этого метода, конечно же, требуются датчики для предоставления данных измерений текущего состояния батареи, память для хранения модели батареи и микропроцессор для расчета результатов.

в батарее обеспечивают аналоговые входы, представляющие температуру, напряжение и ток ячеек, для модели, а прецизионные аналого-цифровые преобразователи переводят эти входные данные в цифровую форму. Дополнительная информация, такая как температура окружающей среды и состояние различных сигналов тревоги, при необходимости, также может быть предоставлена ​​модели. Эти входные данные постоянно контролируются и обновляются по запросу микропроцессора, который управляет моделью. Затем модель может использовать эти входные данные для оценки SOC или другого состояния батареи в любой момент времени.

В динамических приложениях, таких как автомобильные аккумуляторы, входы должны контролироваться не реже одного раза в секунду, чтобы гарантировать, что не будут пропущены значительные потоки заряда или критические события, и прогнозирование SOC для каждой отдельной ячейки в батарее должно быть выполнено в течение интервала выборки. Из-за сложности алгоритма и количества задействованных входов система должна выполнять более миллиона или более вычислений с плавающей запятой в секунду.Для этого нужен мощный микропроцессор. Пример необходимости постоянного обновления оценок SOC в работающей системе приведен в разделе «Системы управления батареями».

Оценка точности оценок SOC на основе справочных таблиц

• Ошибки смещения (количество и значение учитываемых факторов)

Для точного представления характеристик заряда / разряда ячейки аналогичные справочные таблицы должны быть разработаны для всех известных факторов, которые существенно влияют на емкость элемента (Ач) и импеданс, такие как температура элемента, температура окружающей среды, заряд и разряд. скорости, скорости рассеивания тепла, скорости саморазряда элемента, заряда или кулоновской эффективности и снижения емкости в течение срока службы элемента.

Если любой из ключевых параметров, влияющих на полезную емкость соты, игнорируется, в оценке SOC будет соответственно большая ошибка смещения.

Ошибки смещения SOC, основанные только на кулоновском подсчете, без компенсирующих факторов, могут достигать 30%!

• Размер и достоверность выборки

Точность может быть ограничена небольшим размером выборки, использованной для построения набора данных, и тем, были ли образцы, использованные для характеристики клеток, действительно репрезентативными для популяции в течение ожидаемого производственного цикла ячеек.

• Точки данных и алгоритмы прогнозирования

Точность также будет напрямую зависеть от количества точек данных в справочной таблице. Для получения более точных оценок на основе ограниченных наборов данных были разработаны различные алгоритмы (примеры ниже). По сути, это означает объединение измеренных точек производительности в наборе данных или поисковой таблице в непрерывную поверхность, чтобы можно было извлечь значения производительности из промежуточных точек.Каждый из этих алгоритмов имеет свою характеристическую точность оценки.

• Кулоновский КПД

Подсчет кулонов также подвержен ошибкам, поскольку все кулоны, накачанные в аккумулятор во время зарядки, не могут быть преобразованы в доступный заряд. Часть энергии неизбежно теряется в процессе химического преобразования, обычно в виде тепла. Точно так же при обратном пути по тем же причинам часть доступного заряда теряется, и только часть сохраненного заряда доступна для выполнения работы.Потери энергии в оба конца для литиевой батареи составляют около 3%. Кулоновский КПД — это соотношение между энергией разряда и энергией заряда.

• Скорость саморазряда

Другая причина, по которой вся энергия, вложенная в батарею, не может выйти снова, — это саморазряд элементов. Саморазряд литиевых батарей обычно составляет менее 3% в месяц, поэтому в течение суток или около того эффект очень мал, но становится тем значительнее, чем больше периоды между зарядками, и может быть источником накопления ошибок, если только схема контроля батареи регулярно сбрасывается или калибруется.

• Случайные ошибки (точность измерения)

Случайные ошибки возникают из-за неточностей при измерении факторов, которые фактически учитываются при оценке SOC. Это относится как к характеристикам элементов, так и к элементам в работающих батареях, поэтому существует два потенциальных источника подобных ошибок.

• Напряжение элемента
• Температура ячейки
• Сила тока батареи
• Ошибка выборки тока
• Ошибки квантования аналого-цифрового преобразователя
• Скорость саморазряда
• Эффекты гистерезиса
• Возраст батареи / количество оборотов емкости (завершенных циклов)

Обычно чистый эффект серии случайных ошибок, например, из-за неточностей измерений, можно рассчитать с использованием метода «корневой суммы квадратов».

• Накопительное накопление ошибок

Со временем эталонная точка «полностью заряженной» системы батареи может дрейфовать, поэтому систему следует регулярно калибровать для сброса эталонного SOC на 100%, когда батарея полностью заряжена. Регулярная калибровка системы оценки SOC необходима, чтобы избежать накопления кумулятивной ошибки. Это особенно верно для аккумуляторов HEV, которые при нормальных обстоятельствах никогда не достигают своего полностью заряженного состояния, когда систему можно сбросить до известного уровня заряда.

Принимая во внимание все эти факторы, расчет SOC может быть подвержен очень большим ошибкам, которые могут поставить под угрозу приложение, если при проектировании аккумуляторной системы не будут предприняты шаги для уменьшения этих ошибок. Точность, заявленная для расчета SOC, должна соответствовать совокупной точности измерений составляющих параметров плюс любые ошибки смещения. Заявления производителя о точности SOC выше 5% являются типичными, но это кажется трудно оправданным, учитывая факторы, описанные здесь, и ошибки могут расходиться еще больше по мере того, как клетки стареют.

Сравните это с требованиями к точности выше

Алгоритмы оценки заряда

Несколько различных методов, таких как нечеткая логика, фильтрация Калмана, нейронные сети и рекурсивные методы самообучения, были использованы для повышения точности оценки SOC, а также оценки состояния здоровья (SOH).

Нечеткая логика

Fuzzy Logic — это простой способ сделать определенные выводы из расплывчатой, неоднозначной или неточной информации.Он напоминает процесс принятия решений человеком с его способностью работать с приблизительными данными для поиска точных решений.

В отличие от классической логики, которая требует глубокого понимания системы, точных уравнений и точных числовых значений, нечеткая логика позволяет моделировать сложные системы с использованием более высокого уровня абстракции, основанного на наших знаниях и опыте. Это позволяет выразить это знание с помощью субъективных понятий, таких как большой, маленький, очень горячий, ярко-красный, долгое время, быстро или медленно.Это качественное лингвистическое представление экспертных знаний представляет собой естественное, а не числовое описание системы и позволяет относительно легко разрабатывать алгоритмы по сравнению с числовыми системами. Затем выходные данные можно сопоставить с точными числовыми диапазонами, чтобы дать характеристику системы. Нечеткая логика широко используется в системах автоматического управления.

Используя этот метод, мы можем использовать всю доступную нам информацию о характеристиках батареи, чтобы получить более точную оценку ее состояния заряда или состояния здоровья.Доступны пакеты программного обеспечения, упрощающие этот процесс.

Фильтр Калмана

Фильтрация Калмана решает давний вопрос: как получить точную информацию из неточных данных? Что еще более важно, как обновить «наилучшую» оценку состояния системы при поступлении новых, но все еще неточных данных? Примером такой ситуации является автомобильное приложение HEV.На SOC аккумулятора влияет множество одновременных факторов, и он постоянно меняется в зависимости от стиля вождения пользователя. Фильтр Калмана предназначен для удаления нежелательного шума из потока данных. Он работает, предсказывая новое состояние и его неопределенность, а затем корректирует это с помощью нового измерения. Он подходит для систем с несколькими входами и широко используется в прогнозирующих контурах управления в системах навигации и наведения. С фильтром Калмана точность модели прогнозирования SOC батареи может быть улучшена, и для таких систем заявлена ​​точность лучше 1%.

Как и в случае с Fuzzy Logic, доступны стандартные пакеты программного обеспечения, облегчающие его реализацию.

Нейронные сети

Нейронная сеть — это компьютерная архитектура, смоделированная на основе взаимосвязанной системы нейронов человеческого мозга, которая имитирует процессы обработки информации, памяти и обучения. Он имитирует способность мозга сортировать шаблоны и учиться методом проб и ошибок, распознавая и извлекая re

Об управлении состоянием батареи в ноутбуках Mac

с процессором Intel используется функция управления состоянием батареи, предназначенная для увеличения срока службы батареи вашего компьютера.

О литий-ионном аккумуляторе в ноутбуке Mac

используется литий-ионная технология. Литий-ионные аккумуляторы быстро заряжаются, долговечны и в настоящее время представляют собой лучшие технологии для питания вашего компьютера.

Все аккумуляторные батареи — это расходные материалы, эффективность которых с возрастом снижается, и их возраст определяется не только временем.Срок службы батареи зависит от ее химического возраста, на который влияют такие факторы, как температурный режим и режим зарядки. По мере химического старения аккумулятора вашего ноутбука его зарядная емкость уменьшается.

С помощью этих советов по увеличению производительности аккумулятора вы сможете максимально эффективно использовать все свои устройства Apple. А благодаря управлению состоянием аккумулятора ваш ноутбук Mac может еще больше оптимизировать расход заряда аккумулятора.

Как помогает управление состоянием батареи

Функция управления состоянием батареи в macOS 10.15.5 предназначен для увеличения срока службы аккумулятора за счет снижения скорости его химического старения. Функция делает это, отслеживая историю температуры вашего аккумулятора и режим зарядки.

На основе собранных измерений система управления работоспособностью аккумулятора может снизить максимальный заряд аккумулятора в этом режиме. Это происходит по мере необходимости, чтобы гарантировать, что ваша батарея заряжается до уровня, оптимизированного для вашего использования, что снижает износ батареи и замедляет ее химическое старение.Управление работоспособностью батареи также использует измерения для расчета времени, когда батарея нуждается в обслуживании.

Хотя управление состоянием аккумулятора увеличивает срок службы аккумулятора, оно также может сократить время, в течение которого Mac работает от одной зарядки аккумулятора, когда применяются ограничения емкости. Если ваша приоритетная задача — продлить срок службы ноутбука Mac до подзарядки, вы можете отключить эту функцию.

Когда включено управление состоянием аккумулятора, максимальная емкость заряда аккумулятора может быть ограничена.Хотя эта функция предназначена для увеличения срока службы аккумулятора, ограниченная максимальная емкость может обновить меню состояния аккумулятора, чтобы указать на необходимость обслуживания. Ваш Mac рассчитывает, когда порекомендовать обслуживание батареи, на основе постоянно включенного управления состоянием батареи.

Как управлять функцией управления состоянием батареи

Управление состоянием батареи включено по умолчанию, когда вы покупаете новый ноутбук Mac с macOS 10.15.5 или новее, или после обновления до macOS 10.15.5 или новее на ноутбуке Mac с портами Thunderbolt 3.

Если вы хотите отключить управление состоянием батареи на ноутбуке Mac с процессором Intel, выполните следующие действия:

1. Выберите «Системные настройки» в меню Apple , затем щелкните «Батарея».
2. Щелкните Батарея на боковой панели, затем щелкните Состояние батареи.
   
3. Снимите флажок «Управление долговечностью аккумулятора».
   
4. Щелкните «Выключить», затем щелкните «ОК».
   

Обратите внимание, что отключение этой функции может сократить срок службы аккумулятора.

Дата публикации: 17 ноября 2020 г.

Как проверить работоспособность аккумулятора ноутбука и определить уровень его износа — Компьютеры

Как проверить исправность аккумулятора ноутбука и определить уровень его износа — Компьютеры — Nairaland

Nairaland Forum / Наука / Технологии / Компьютеры / Как проверить A Состояние аккумулятора ноутбука и определение его уровня износа (2444 просмотров)

Как проверить видеокарту компьютера ● 2018/6 вещей, которые следует учитывать перед покупкой ноутбука в Нигерии / Какие основные характеристики ноутбука нужно проверять при его получении? (2) (3) (4)

(1) ( Ответ ) ( Перейти вниз )

Практическое руководство. Найдите количество циклов заряда аккумулятора MacBook и узнайте, что это означает о сроке службы аккумулятора

Недавно я заметил, что мой MacBook Pro конца 2013 года с дисплеем Retina, похоже, умирает из-за более быстрого клипа. Естественно, я предположил, что батарея может выйти из строя.

Проверив количество циклов батареи, я узнал, что, вероятно, ошибался в том, что батарея плохая, поскольку количество циклов все еще было в пределах нормального срока службы моего MacBook.Вот как я смог убедиться, что с аккумулятором MacBook все в порядке.

Как проверить количество циклов аккумулятора MacBook

Шаг 1: Удерживая клавишу Option (⌥), щелкните логотип Apple () в верхнем левом углу.

Шаг 2: Щелкните Информация о системе.

Шаг 3: В разделе « Оборудование» в левой части страницы «Информация о системе» щелкните «Питание».

Шаг 4: Под заголовком Battery Information найдите Health Information и проверьте счетчик циклов.

Как видно из скриншота ниже, мой счетчик циклов батареи составляет 466.

Как проверить, находится ли аккумулятор вашего MacBook в нормальном режиме работы

В разделе «Счетчик циклов» под разделом «Информация о состоянии здоровья» вы должны увидеть раздел «Состояние». Здесь вы можете узнать текущее состояние аккумулятора вашего MacBook. На скриншоте выше вы увидите, что состояние моей батареи нормальное.

Что еще более важно, вы захотите ознакомиться с документом поддержки Apple, касающимся срока службы батареи и счетчика циклов батареи.Именно здесь вы можете узнать о фактических цифрах цикла подсчета батарей, которые позволят вам определить, в порядке ли ваша батарея.

Например, мой MacBook Pro конца 2013 года с дисплеем Retina Display может пройти 1000 циклов батареи, прежде чем будет считаться разряженным. Даже в этом случае MacBook все еще можно будет использовать в обычном режиме, вам просто нужно ожидать снижения производительности аккумулятора.

Я очень впечатлен тем, что аккумулятор моего MacBook может работать 1000 циклов. На бумаге это может показаться не таким уж большим, но этот MacBook у меня уже несколько лет, и я чувствую, что заряжал его миллион раз.Тем не менее, это конкретное устройство работает всего 466 циклов, что составляет менее половины максимального срока службы его батареи.

Как определяется счетчик циклов батареи

Цикл батареи — это время, за которое батарея разряжается со 100% до 0%. Этот процесс может занять несколько дней. Важно помнить, что цикл батареи происходит, когда вы используете всю ее мощность. Как объясняет Apple, это может занять несколько дней, прежде чем разрядится аккумулятор. Вот почему вы могли включать и заряжать свой MacBook тысячу раз, в то время как у аккумулятора MacBook всего несколько сотен циклов заряда.

Если выяснится, что количество циклов батареи вашего MacBook превышает максимальную емкость, то при быстрой встрече с панелью Genius в Apple Store вы можете получить замену батареи, если это необходимо. А если у вас проблемы с аккумулятором, но не при максимальном количестве циклов, вы сможете диагностировать и устранить проблему по гарантии.

FTC: Мы используем автоматические партнерские ссылки для получения дохода. Подробнее.

Посетите 9to5Mac на YouTube, чтобы узнать больше новостей Apple: