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:

 

 

 

 

 

Bądźcie na bieżąco 🙂 :

https://www.facebook.com/bikelpl

https://www.instagram.com/bikel.pl

nasza grupa, dla fanów pojazdów elektrycznych