Ogniwa Li-ion – testowanie pojemności

Jednymi z popularniejszych ogniw do budowy akumulatorów w rowerach elektrycznych są Litowo jonowce wielkości 18650 (18mm średnicy 65mm długości 0 – okrągłe). Bez problemu można je kupić w internecie jednak jeśli mówimy o ogniwach nowych to zaskoczy nas niemiło ich cena – 20 – 30zł za sztukę!!! Jeżęli potrzebujemy ok 100 sztuk takich ogniw to okazuje się, że ich komplet na akumulator kosztować może 3000zł i więcej 🙁 Co w takim razie robić? Kupować nowe?

A może by tak ogniwa z rozpakietowania większych banków energii? Ogniwa takie często możęmy spotkać w internecie jako pochodzące z demontażu o parametrach nominalnych. Musicie jednak wiedzieć, że sprawdzenie każdego ogniwa wymaga czasu (nawet i kilka godzin). Jeżeli sprzedający posiada tysiące takich ogniw to nie jest w stanie sprawdzić każdego ogniwa, gdyż najzwyczajniej w świecie nie opłaca mu się to. Lepiej sprzedać odrobinę taniej z możliwością wymiany jeżeli okaże się, żę z którymś coś jest nie tak. Ogniwa pochodzące z demntażu są dostępne w cenie 1/3 nowego – to duża różnica. (Mi np udało się kupić 350szt SONY US18650V3 za 4zł/szt., 150szt Panasonic NCR18650A za 6zł/szt., 150szt LG MJ1 za 9zł/szt.) Czasami takie ogniwa posiadają ślady po zgrzewach, które musimy usunąć – idealnie nadaje się do tego miniszlifierka z frezem kulistym.

Kupujemy takie ogniwa z myślą o połączeniu ich w pakiety odpowiednie dla naszego roweru. Budując akumulator musimy zadbać o to, aby w każdym jego segmencie/celi grupa ogniw była możliwie zbliżona do pozostałych grup. Inaczej mówiąc wszystkie cele akumulatora z osobna muszą mieć taką samą pojemność, a ogniwa możliwie zbliżoną do siebie rezystancję wewnętrzną.

Skąd wiedzieć jaką rzeczywistą pojemność ma dane ogniwo i jaka jest jego rezystancja wewnętrzna? Tutaj z pomocą przychodzi nam tester ogniw. Można kupić ładowarki z funkcją monitorowanego rozładowania jednak kosztują one ponad 500zł i pozwalają nam jednocześnie testować niewielką liczbę ogniw (ok 4szt). Ja postanowiłem zbudować własną stację do testowania ogniw, pozwalającą jednocześnie badać do 20 ogniw – koszt budowy wyniósł niecałe 500zł. Jej sercem jest mikrokontroler Arduino Mega.

Główny tryb pracy mojej stacji do testowania ogniw to:
1. Naładowanie ogniw do pełna
2. Odczekanie kilkunastu minut
3. Monitorowane rozładowanie każdego ogniwa z osobna, ale w tym samym czasie
4. Ponowne naładowanie ogniw do napięcia przechowywania (ok 3.6V)

Podczas cyklu rozładowania aktualnie zmierzone pojemności można odczytać z wyświetlacza, a na koniec cyklu dane zapisywane są na karcie SD. Każde ogniwo będzie miało nadany indywidualny numer, który wystarczy zanotować na koszulce ogniwa flamastrem i później porównać z danymi na karcie SD.

OK, mamy pomierzone ogniwa, wiemy jakie każde z osobna ma parametry. Dalej musimy się zastanowić czy wszystkie ogniwa spełniają nasze oczekiwania. Porównujemy zmierzone parametry z parametrami ogniw nowych – praktycznie do każdego ogniwa możemy znaleźć jego kartę katalogową lub testy przeprowadzane przez niezależne osoby. Odrzucamy ogniwa najsłabsze i te które nie spełniają naszych wymagań. Ja zawsze budując akumulator kupuję kilka procent więcej ogniw po to, abym miał z czego odrzucić najsłabsze.

Dalej przefiltrowane dane ogniw musimy podzielić na grupy o równej pojemności. Gdybyśmy tego nie zrobili i losowo połączyli ogniwa w cele akumulatora to w najbardziej niekorzystnym ułożeniu moglibyśmy mieć rozbieżnośći w pojemnościach między celami sięgające kilku procent co może przełożyć się na kilka kilometrów zasięgu. Wiadomo, że akumulator jest tak mocny jak jego najsłabsza cela (czyli grupa ogniw połączonych równolegle).

Ja korzystam z prostego arkusza kalkulacyjnego (do ściągnięcia poniżej) do którego wklejam dane ogniw z testera. Potrzebuję numer ogniwa i jegopojemność – wszystko posortowane malejąco od ogniwa z największą pojemnośćią. Dalej rozciągam zakres danych, aby uzuskać odpowiednią ilość równych grup. Po tym wszystkim robię wydruk wyniku i dzielę fizycznie ogniwa na grupy, które obliczył arkusz kalkulacyjny. Teraz pozostaje już tylko ułożyć je w kształt akumulatora i pozgrzewać.

Projekt PCB i kod Arduino do pobrania TUTAJ

Video-prezentacja stacji do testowania ogniw:

 

 

10 myśli na temat “Ogniwa Li-ion – testowanie pojemności”

  1. Można prosić o arkusz kalkulacyjny wspomniany w wpisie: „Ja korzystam z prostego arkusza kalkulacyjnego (do ściągnięcia poniżej) do którego wklejam dane ogniw z testera.”

    Oraz mam pytanie jakiego czujnika prądu używasz do (Bo domyślam się, że na podstawie pobieranego prądu obliczasz pojemność, a jeśli nie to na jakiej)

    Dziękuje za pomoc i pozdrawiam 🙂

    1. Witam, w załączniku przesyłam Ci plik potrzebny do sortowania ogniw na grupy o równej pojemnosci.
      Jeżęli planujesz zrobić np 13S5P to musisz posiadać dane od 13*5=65szt ogniw i wkleić je do kolumny A i B
      Nastęnie usuń kolumny od Q do W aby sostało tylko 13 grup.
      Wtedy w kolumnie C dostajesz wynik do której celi wrzucic dane ogniwo – wtedy cele będą równe.
      (w tej chwili masz w arkuszu dane dla 20S4P)
      (Ważny jest tylko Arkusz1. Arkusze 3,4,6 zawieraja jakies sprawdzajace sumy, ktore mozesz wyrzucic)

      W stacji do testowania ogniw nie ma czujnika prądu.
      Mierzony jest spadek napięcia na rezystorze rozładowującym dzięki temu można obliczyć płynący przez niego prąd (z prawa Ohma).

      1. cześć mógłbym prosić też o exela 🙂 bo nigdzie w sieci nie jestem w stanie znaleźć jak rozwiązać ten problem, parę wpisów w VB i javie ale tego nie ogarniam 😀

  2. Witam,
    bardzo zainteresował mnie ten tester ogniw i chciałbym taki zrobić. W związku z tym prosiłbym, jeśli byłaby taka możliwość, o wypisanie poszczególnych elementów. Oglądałem film na YouTube lecz nie wszystko potrafiłem wyłapać. Byłbym bardzo wdzięczny za taką listę elementów.

    1. Sam przymierzam do wykonania takiej stacji, na razie jestem na etapie kompletowania BOMu.
      Marek prośba abyś dopowiedział, doprecyzował, to czego mi brakuje (zaznaczone ???).
      LINK do dokumentu Google z arkuszem:
      https://docs.google.com/spreadsheets/d/1MCT4G2Bvrn80pOW3IE59FbEAtN2xalbArfAmvLxiQPE/edit?usp=sharing
      Na tym etapie największą zagwozdką są dla mnie multipleksery 4051N; pod tą nazwą u majfendów z Allexpress nic nie znalazłem. Możesz podać MPN, to wtedy zacznę szukać – pewnie są jakieś zamienniki.
      Nie wiem też czy wybrałem poprawny enkoder.
      Co do elementów pasywnych (rezystory) to wszystkie poza R1 na płycie roboczej (ten dałem 1W) przyjąłem jako 0.25W. Oczywiście przy ich śmiesznej cenie można je przewymiarować, ale chyba nie ma sensu.

      Dodatkowo pytanie o termistor, założyłem, że użyty jest 10k NTC – czy poprawnie? Pewnie trzeba będzie dostosować równianie (kod arduino) pod konkretny termistor – do sprawdzenia jak już dostanę części.
      Czujnik musi mieć dobry kontakt z baterią. Jak jest on przyczepiony do koszyczka, klejem termo przewodzącym?
      Czy mógłbym prosić o jakieś dodatkowe zdjęcia – im więcej tym lepiej.

      1. Niestety nie można edytować komentarzy.
        Trochę pogrzebałem i MPN to chyba SN7534051N – tylko ten jeden jest THT ale prośba potwierdź to jeszcze z tym co masz zamontowane bo zakup 10szt to aktualnie $15.60 (u chińczyka) – a w europie to jakieś ~$27 + wysyłka. Najdroższy pojedynczy komponent tego zestawu – droższy od zasilacza. Tutaj chyba warto zainwestować w sockety DIP16($0.90 za 10szt) a jak coś trzeba będzie zmienić to zawsze łatwiej wyjąć niż rozlutować.

        1. Na allegro są CD4051BE za 1zł/szt – ja takich użyłem.
          Słuchaj, uważam, że ten projekt nie jest dla początkujących.
          Ma dużo niedociągnięć i na pewno pojawi się wiele pytań.
          Ja robiłem to już tak dawno, że nie bede potrafil Ci odpowiedziec na kazde pytanie poniewaz musialbym sie zaglebiac ponownie w ten projekt.
          Nie mozesz sie trzymac sztywno tego co znajdziesz w tym projekcie – dla przykładu tego osnaczenia, które szukałeś.
          Najprawdopodobniej użyłem jakiegoś gotowca, który akurat był w eaglu i pasował po do schematu, ale nie koniecznie o tym samym oznaczeniu.
          Traktuj te materiały, które wrzuciłem bardziej jako inspirację lub punkt zaczepienia, ale nie jako 100% projekt.
          Musisz zrozumieć jak ten układ działa wtedy sam odpowiesz sobie na te pytania, które zadajesz.

          1. Masz rację, muszę to sobie wszystko na spokojnie przemyśleć i zrozumieć i dopiero potem się w to ładować. I tak zaczynam od zbudowania zgrzewarki: ta od strony elektryczno-elektronicznej nie jest dla mnie skomplikowana. Chciałem od razu zamówić PCB pod oba projekty ale chyba pójdę małymi kroczkami. W najgorszym razie wykorzystam swoją ładowarkę modelarska – tylko tutaj już czas sprawdzania ogniw będzie boleśnie długi.
            Nie mniej dziękuję za odpowiedź.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *