Chức năng mô tả điện áp pin kiềm dưới dòng / tải không đổi

12

Giới thiệu

Pin kiềm thường được sử dụng (Duracell, v.v.) có đường cong xả khá thú vị. Ví dụ, một duracell AA có các đặc tính điện áp sau dưới tải không đổi,

Tải không đổi

và dòng điện không đổi:

Dòng điện không đổi

( http://www.procell.nl/pc1500.pdf )

Điện áp pin cũng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Ví dụ, từ một số thử nghiệm gần đây của tôi, các dao động tương ứng với thời gian trong ngày (nhiệt độ) mà chúng được đo. Nếu pin nóng hơn, họ đo điện áp cao hơn.

Thử nghiệm thực tế

Câu hỏi

Trước khi tôi cố gắng tự làm điều này, có ai biết một hàm toán học để mô tả điện áp của một tế bào kiềm dưới dòng điện không đổi và / hoặc tải không đổi? Phần thưởng thêm vào sẽ là một hàm lấy nhiệt độ làm tham số. Tất nhiên một xấp xỉ tuyến tính thường đủ, nhưng tôi sau khi phù hợp hơn.

Mục đích là để khớp đường cong (đại diện cho chức năng) với chỉ số điện áp pin được lấy từ một thiết bị được thử nghiệm. Điều này sẽ cho phép dự đoán về thời lượng pin và tuổi thọ pin ở các nhiệt độ khác nhau.

batteries

— hình học
nguồn

Đây chỉ là một bình luận 0,02 đô la. Xem có bao nhiêu biến thể bạn nhận được giữa 2 ô trong điều kiện tốt nhất. Thu thập các phép đo từ 2 ô cạnh nhau. Sử dụng điện trở tải 1%, nếu bạn có thể. Lấy các ô từ cùng một gói, điều đó có nghĩa là chúng được tạo ra cùng một lúc và địa điểm.

— Nick Alexeev

Pin cũng thay đổi về ESR so với dung lượng còn lại có liên quan đến điện áp dưới tải, vì vậy điện áp ròng và thời gian phải có cả hai yếu tố. Trong pin Lithium nó rõ rệt hơn nên đầu gối của đường cong sắc nét hơn.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Cảm ơn các ý kiến. @NickAlexeev Tôi thực sự đã có rất nhiều dữ liệu thực địa, sử dụng các thiết bị có cùng bộ pin và cùng tải không đổi. Tôi đang theo một chức năng để phù hợp với dữ liệu điện áp pin dữ liệu này và cho các thiết bị khác.

— geometrikal

Nếu bạn đã có rất nhiều dữ liệu giống như các biểu đồ được hiển thị, có lẽ bạn chỉ có thể thực hiện điều chỉnh đa thức n độ ở một nhiệt độ nhất định. Nếu điện áp pin và nhiệt độ có mối quan hệ tuyến tính (tốt, tôi chắc chắn có một mức độ phi tuyến tính nào đó), sẽ rất đơn giản để biến điện áp pin thành một hàm của tải không đổi hoặc dòng điện và nhiệt độ.

— Michael Choi

Tôi đã hiểu "Tải không đổi" là "Tải công suất không đổi" - Tôi thực sự muốn thấy đường cong này. Nó phải là một phiên bản bị biến dạng của dòng điện không đổi, có một hệ số hai trong điện áp vì vậy phải có một yếu tố hai trong điện áp ra giữa điểm bắt đầu và kết thúc của các đường cong. Tôi sử dụng bộ điều chỉnh điện áp trên các tế bào khô để tạo bộ sạc USB (để sử dụng ngoài lưới). Những gì các đường cong này cho chúng ta biết là có công suất giảm xuống khoảng 0,9 volt, vì vậy để sử dụng hiệu quả các tế bào khô, chúng ta cần khoảng 6 trong số chúng để có được 5V.

— Tony Robinson

5

Một phương trình / mô hình mô tả ảnh hưởng của thời gian, dòng điện, nhiệt độ, v.v. đến điện áp pin sẽ rất hữu ích. Sẽ tốt hơn nữa nếu một bộ vi điều khiển có thể sử dụng mô hình đó để suy ra / ước tính trạng thái bên trong của pin - đặc biệt là trạng thái sạc (SoC) và độ sâu xả (DoD). Lý tưởng nhất là xem pin như thường được sử dụng, nhưng có lẽ việc thăm dò pin với các xung ngắn đôi khi của dòng điện dương và âm sẽ là thông tin.

Tôi hiểu rằng nhiều người ước chừng pin là một số nguồn điện áp bên trong nối tiếp với điện trở trong của pin (hoặc mạng RC phức tạp hơn). Thay vì cố gắng tìm một phương trình trực tiếp cung cấp điện áp đầu ra của pin với trạng thái pin bên trong tức thời và dòng điện tức thời được lấy từ nó, họ giả sử nguồn điện áp bên trong vẫn cố định (đối với một loại hóa học pin nhất định) và tìm thấy một số phương trình điều chỉnh từ từ điện trở trong của pin - gần bằng 0 khi pin được sạc đầy, và tăng dần điện trở khi pin xả. (Các hiệu ứng thoáng qua nhanh khác được mô hình hóa bằng các tụ điện cố định và điện trở cố định trong mạng RC).

Jonathan Johansen. "Mô hình toán học của pin kiềm sơ cấp" . đưa ra các đường cong rất khớp với đường cong đầu tiên của bạn và giải thích về mặt hóa học bên trong. (Bạn có thể nói tôi thích cách giải thích "Babylon" như vậy không?)
Toán học. mô hình pin chung . Sử dụng điện trở trong cố định và phương trình phức tạp để mô tả điện áp bên trong. Điều này cho một đường cong rất khớp với đường cong đầu tiên của bạn. Than ôi, đối với tôi, nó giống như các phương trình Euclide cung cấp ít nhiều câu trả lời đúng, nhưng đừng giúp tôi hiểu những gì đang thực sự xảy ra.
Min Chen và Gabriel A. Rincon-Mora. "Mô hình pin điện chính xác có khả năng dự đoán thời gian chạy và hiệu suất V của tôi"
MR Jongerden và BR Haverkort. "Mô hình pin" .
Wikipedia: Luật của Peukert . Định luật Peukert là một phương trình ước tính thời gian chạy - từ sạc đầy đến thoát hoàn toàn - từ 4 tham số khác, bao gồm số mũ Peukert.
Guoliang Wu, Rengui Lu, Chunbo Zhu và CC Chan. "Áp dụng phương trình Peukert khôn ngoan với hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ cho ước tính trạng thái sạc pin của NiMH" . Guoliang Wu và. al. chỉ ra một cách để điều chỉnh số mũ Peukert để bù nhiệt độ. Vì vậy, chúng tôi có tới 5 giá trị. Than ôi, sự hiểu biết của tôi là cả luật của Peukert và sự cải tiến của Guoliang hoàn toàn phù hợp với kinh nghiệm đối với một loạt dữ liệu - nó không giải thích được tại sao thời gian chạy lại thay đổi theo cách đó. Họ chỉ đưa ra một điểm trên biểu đồ của bạn - thời điểm biểu đồ của bạn vượt qua điện áp phóng điện đầy đủ của nhà sản xuất - khoảng 0,8 V đối với pin kiềm.
Ralph Hiesey. "Một số ý kiến về việc bồi thường trực tuyến của Pe Peertert tại sao chúng tôi không sử dụng nó" .
Ahmed Fasih. "Mô hình hóa và chẩn đoán lỗi của ắc quy axit chì ô tô" .
Mikäel G. Cugneta, Matthieu Dubarrya và Bor Yann Liawa " Định luật Peukert về pin axit chì được mô phỏng theo mô hình toán học" .
Quan-Chao Zhuang et. al. "Chẩn đoán quang phổ trở kháng điện hóa trong pin lithium-ion" p. 192 cho thấy một mô hình của một pin bao gồm một loạt các điện trở và tụ điện.
Bảng dữ liệu Duracell MN1500 AA có biểu đồ kháng tốt so với độ sâu xả. Tất cả các bảng dữ liệu Duracell , trong trường hợp liên kết thay đổi.

Tôi nghe nói rằng một nhà sản xuất sử dụng mô hình sạc pin với 408 giá trị khác nhau . Có một mô hình tốt hơn?

— bác sĩ
nguồn

1

Khi còn là một người bắt đầu đào tạo chính quy về cả điện tử và toán học khi còn là thiếu niên, và kết thúc với bằng MS về Toán ứng dụng (Univ. MD, 1991) và 20 năm kinh nghiệm làm kỹ sư thiết kế điện tử - bao gồm cả sử dụng Lithium Iodide các tế bào để sao lưu bộ nhớ CMOS vào năm 1981 (vâng, "cách trở lại trong ngày") - Tôi sẽ nói thẳng với bạn rằng mọi hy vọng cho phương trình toán học "dạng đóng" (trong đó bạn có thể "cắm" các tham số) là đúng trên đó với mong muốn một ngôi sao. Nó không phải là về các công cụ điện tử hoặc việc sử dụng các tế bào sơ cấp hoặc thứ cấp của chúng cho sức mạnh hoạt động: tất cả là về điện hóa!

Vì vậy, hãy nghiên cứu Hóa học Vật lý (và Điện) vì đó là khoa học thực tế, không phải công nghệ, đằng sau các thiết bị này. Tất cả các loại pin thông thường (như chúng ta biết) là nguồn năng lượng hóa học - hoặc ai đó đã quên đề cập đến thực tế đơn giản và rõ ràng đó? (Vấn đề này có thực sự đòi hỏi BSEE phải hoàn toàn nắm bắt trí tuệ không?)

— JOHN STEGMAN
nguồn

Người cố vấn của tôi từng nói: "Pin là chức năng phi tuyến của mọi thứ".

— Nick Alexeev

0

Phương trình điện áp tức thời theo thời gian có thể thú vị.

Nhưng điều quan trọng nhất đối với điện áp cắt nhất định, giờ dịch vụ là bao nhiêu, đối với giá trị tải nhất định và loại {hằng I, R hoặc P).

Các biến khác ảnh hưởng đến tuổi thọ của dịch vụ bao gồm chu kỳ thuế mỗi ngày nhiệt độ dịch vụ trung bình.

Bạn có thể thử chuyển đổi kết quả từ đây sang công thức sử dụng nhiệt độ để ảnh hưởng đến dung lượng.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
nguồn

0

Bạn có thể sử dụng MS Excel để tạo đường cong đa thức dựa trên dữ liệu của mình, sau đó để Excel hiển thị phương trình trên biểu đồ. Bạn có thể phải điều chỉnh thuật ngữ đầu tiên một chút để làm cho nó phù hợp chính xác. Tôi sử dụng tính năng này khá thường xuyên, và lấy phương trình hiển thị và tạo một đường cong khác với nó. Bằng cách này, tôi có thể thực hiện những điều chỉnh nhỏ đó cho số hạng đầu tiên của đa thức cho đến khi đường cong tính toán phù hợp với dữ liệu của tôi, sau đó tôi có một xấp xỉ khá tốt về dữ liệu thực tế.

— raynman
nguồn