Jak zkontrolovat výkon baterie pomocí multimetru

Multimetr je praktické multifunkční zařízení, které lze použít ke snadné kontrole výkonu baterie. Tento kompaktní přístroj kombinuje funkce voltmetru, ampérmetru a ohmmetru. V souladu s tím vám umožňuje měřit napětí baterií s vysokou přesností. Kromě toho lze pomocí něj zjistit úroveň nabití baterie, její kapacitu, vnitřní odpor a celkový výkon.

Měření napětí

Chcete-li zkontrolovat výkon lithium-iontové baterie nebo zařízení pro ukládání energie s jiným chemickým složením, musíte určit její napětí. Chcete-li to provést, přepněte multimetr do režimu DC. V závislosti na jmenovitém napětí baterie zvolíme vhodný režim napětí. Pokud je například jmenovitá hodnota v rozmezí 20 V, nastavte přepínač do polohy 20 V.

• Černou sondu multimetru připojíme ke svorce „-“ a červenou ke svorce „+“;
• sledovat stejnosměrné napětí na displeji;
• Naměřenou hodnotu porovnáme s nominální hodnotou.

Jaké by mělo být napětí konkrétního modelu baterie, můžete vidět v dokumentaci nebo si to spočítat sami. Například Li-ion baterie mají jmenovité napětí 3,6 nebo 3,7 V a rozsah provozních hodnot (od vybitých po nabité) – od 2,5 do 4,2 V. Při zapojení prvků do série se jejich napětí sčítá .

Tabulka ukazuje hodnoty napětí pro různé verze Li-ion baterií v závislosti na počtu „plechovek“ zapojených do série:

Schéma sestavy Li-ion baterie

Nominální U, V

Minimální U (vybitý stav), V

Maximální U (plné nabití), V

Pro baterie typu LiFePO4 je jmenovité napětí 3,2 V na článek a rozsah provozních hodnot je od 2,1 do 3,65 V. V tabulce jsou uvedeny hodnoty napětí (minimální / jmenovité / maximální) pro fosforečnan lithný baterie v různých verzích sestavení:

Schéma montáže LiFePO4 baterie

Nominální U, V

Minimální U (vybitý stav), V

Maximální U (plné nabití), V

Určení úrovně nabití baterie

Podívejme se, jak zkontrolovat nabíjení baterie pomocí multimetru. Úroveň nabití baterie může být určena naměřeným napětím. Pokud se naměřené napětí blíží maximální hodnotě pro danou baterii, je nabitá a připravená k použití. Pokud se blíží minimální hranici, je nutné baterii nabít. Pokud je napětí kriticky nízké, baterie je nevhodná k použití a musí být zlikvidována a vyměněna.

Tabulka ukazuje přibližné hodnoty napětí baterie různých typů (ve voltech) v závislosti na úrovni nabití:

Úroveň nabití

Li-ion baterie 5S

Li-ion s 10S obvodem

LiFePO4 baterie 7S

LiFePO4 s 15S obvodem

Měření kapacity

Multimetr může sloužit jako tester pro zjištění kapacity baterie. K tomu se provede kontrolní vybití předem nabité baterie. Nejprve nabijeme baterii na maximum a změříme její napětí. Poté k němu připojíme zátěž o známém výkonu, například 24W lampu. Zaznamenáváme čas a pravidelně měříme napětí baterie.

K tomu připojte multimetr na póly baterie v režimu DC a nastavte přepínač do polohy 20 V Sledujte pokles napětí při zátěži. Když jeho hodnota dosáhne přípustného minima (pro lithium-iontové baterie – 2,5 V na článek, pro LiFePO4 – 2,1 V na článek), odpojte baterii od zátěže.

Pro výpočet kapacity baterie (v ampérhodinách) vynásobíme výkon připojené zátěže (ve wattech) provozní dobou (v hodinách) a vydělíme jmenovitým napětím (ve voltech). Pokud se například baterie o jmenovitém napětí 18 V při zátěži 24 W vybíjela 2 hodiny, dostaneme: (24 W x 2 hodiny)/18 V = 2,67 Ah. Na základě získané hodnoty kapacity lze snadno vypočítat provozní dobu baterie při připojení k zátěži jiného výkonu.

Co udává kapacita baterie?

Pokud hodnota kapacity vypočítaná během cyklu řízení nabíjení-vybíjení přibližně odpovídá jmenovité hodnotě, je baterie provozuschopná a provozuschopná. Li-ion články typu 18650 mají v průměru kapacitu od 1500 do 3600 mAh a články velikosti 21700 se pohybují od 3000 do 5000 mAh.

Pokud je vypočtená kapacita mnohem nižší než jmenovitá hodnota, znamená to opotřebení, nesprávnou funkci baterií a kritický pokles jejich technických vlastností. V průměru se kapacita lithiových baterií sníží o 20 % po 700–1000 cyklech nabití a vybití a u modelů s technologií LiFePO4 po 2000 cyklech. Poté se akumulované množství energie postupně snižuje a životnost baterie se snižuje. Baterie však mohou selhat před vyčerpáním cyklického zdroje, například pokud jsou skladovány po dlouhou dobu ve vybitém stavu.

Měření vnitřního odporu

K určení vnitřního odporu článků je nutné:

1. Připojte žárovku, elektromotor, elektrické nářadí nebo jinou zátěž k baterii na 5–10 sekund.
2. Změřte napětí na svorkách multimetrem. Zapište jeho význam.
3. Odpojte zátěž.
4. Znovu změřte napětí na pólech baterie. Zapište jeho význam.
5. Odečtěte druhou od první naměřené hodnoty napětí. Při zatěžovacím proudu 100 A je přípustná ztráta napětí 1 V, při proudu 5 A – cca 0,05 V. Větší rozptyl mezi naměřenými hodnotami svědčí o opotřebení baterie.
6. Výsledné číslo vydělte jmenovitým napětím baterie. Pro převod na procenta vynásobte 100. Při hodnotě do 0,4 % je vnitřní odpor považován za přijatelný a baterie jsou považovány za funkční. Při vyšších hodnotách je nebezpečné používat napájecí zdroje.

Co ovlivňuje vnitřní odpor?

Na tomto parametru závisí tendence baterií zahřívat se při proudovém zatížení. Při vysokých hodnotách vnitřního odporu je průchod proudu obtížný, prvky se zahřívají a proudový výkon ještě klesá. Při použití ve výkonných zařízeních se kvůli přehřátí spustí ochranná deska a baterie se odpojí od zátěže. Při výběru baterií je proto nutné porovnat jejich vnitřní odpor a výkon připojeného elektrického zařízení.

Například pro použití v elektronických cigaretách, šroubovácích a elektrických vozidlech jsou zapotřebí baterie s nízkým odporem. Kvůli jejich dobrému proudovému výstupu se nazývají vysokoproudé. Například baterie Samsung 18650 s provozním proudem 15 A mají vnitřní odpor v rozsahu 12–15 mOhm. Toto jsou nízké hodnoty typické pro silnoproudé prvky. Za průměrné jsou považovány indikátory 35–42 mOhm. Jsou určeny pro nižší proudové zatížení.

Na čem R závisí?_ext?

Vnitřní odpor baterií závisí na jejich chemickém složení, úrovni nabití, zátěži, teplotě a zejména se zvyšuje při použití v chladném počasí. Za takových podmínek probíhají chemické procesy pomaleji, zejména u prvků Li-ion a Li-Pol. Modely jako LiFePO4 a LTO jsou více přizpůsobeny pro provoz při nízkých teplotách, protože. jejich vnitřní odpor mírně vzroste.

Závěry

Pokud jde o to, jak správně otestovat baterii pomocí multimetru, vše začíná měřením napětí. Pokud jeho hodnota neklesne pod přijatelné minimum, je to dobré. Jinak je baterie k ničemu. Na základě naměřeného napětí se určí přibližná úroveň nabití baterie.

Další testování „živé“ baterie se provádí po jejím úplném nabití. Pod vlivem zátěže známého výkonu se zaznamená čas a baterie se vybije. Díky znalosti hodnot výkonu zátěže, doby vybíjení a jmenovitého napětí můžeme vypočítat kapacitu baterie. Od toho se odvíjí výdrž baterie výbavy a například dojezd elektromobilů na jedno nabití.

Dále změříme vnitřní odpor článků. Připojte zátěž na několik sekund a změřte napětí na svorkách baterie. Další měření provádíme po odpojení zátěže. Výsledný rozdíl porovnáme s přijatelnými hodnotami. Pokud je odpor do 30 mOhm, jsou takové baterie vhodné pro použití s ​​vysokým proudovým zatížením.

Tyto jednoduché metody umožňují zkontrolovat výkon baterií a jejich technické vlastnosti.

Navzdory skutečnosti, že mnoho moderních baterií je považováno za bezúdržbové, je stále třeba jim věnovat pravidelnou pozornost. Během provozu jakákoliv automobilová kyselinová baterie částečně ztrácí své nominální vlastnosti, i když je nabíjecí systém vozidla plně funkční. Zvažme metody pro kontrolu stavu baterie pomocí běžného domácího multimetru.

Co je multimetr

Multimetr je elektronický přístroj pro měření parametrů různých elektronických a elektrických součástek a systémů. Hlavní funkce multimetru (nazývaného také „tester“) jsou měření napětí, odporu a proudu. Profesionální multimetr má mnohem více funkcí, ale tři výše uvedené stačí ke kontrole parametrů baterie. Má je jakýkoli, i ten nejlevnější domácí multimetr.

Co můžete zkontrolovat pomocí multimetru, abyste pochopili stav autobaterie:

• kapacity;
• únik proudu;
• Napětí;
• hustota;
• vnitřní odpor.

Jak zkontrolovat kapacitu baterie pomocí multimetru

Kapacita baterie je hodnota, která určuje, jak dlouho může baterie dodávat určité množství proudu. Protože se proud měří v ampérech a čas se měří v hodinách, výsledkem jsou ampérhodiny (Ah). U autobaterií se tato hodnota obvykle měří přes 20 hodin. Pokud byla síla proudu např. 3 ampéry, pak je kapacita 60 ampérhodin. Jednoduše řečeno, čím více ampérhodin je uvedeno v seznamu charakteristik baterie, tím déle může pracovat se stejnou spotřebou energie. Kromě jmenovitého napětí je hlavní definující charakteristikou každé baterie kapacita. Když tento parametr klesne v důsledku přirozeného opotřebení nebo poruchy, baterie se začne vybíjet rychleji, i když zatížení od spotřebitelů zůstává stejné. Například: pokud s novou baterií s vypnutým motorem můžete poslouchat hudbu několik hodin a poté bez problémů nastartovat, pak s vybitou baterií po několika hodinách chodu rádia nebudete moci odjet. To se děje proto, že stará baterie má mnohem menší kapacitu a „odfoukne“ bez nabíjení mnohem rychleji.

Chcete-li zkontrolovat kapacitu baterie pomocí multimetru, musíte provést následující:

• Vyjměte baterii z auta a plně ji nabijte. Za tímto účelem se prodává mnoho nabíječek jakékoli funkčnosti a rozpočtu. Možnost prosté dlouhé jízdy autem nebude fungovat, protože nabíjecí systém nefunguje vždy perfektně a často nedoplní kapacitu baterie na možné maximum. Po nabití je třeba nechat baterii několik hodin stát při pokojové teplotě. To je nezbytné pro úplné vyloučení varu elektrolytu, ke kterému dochází během procesu;
• najděte 12voltovou lampu a vypočítejte její aktuální spotřebu. Máme například 60wattovou lampu. Vydělením wattů volty získáme proudovou spotřebu lampy v ampérech – 5 A;
• připojte svítilnu k baterii a zaznamenejte dobu připojení. Ujistěte se, že je lampa bezpečně umístěna (velmi se zahřívá) a že vodiče mají správnou velikost.
• pravidelně měřte napětí na svorkách baterie s připojenou žárovkou. Jakmile je hodnota v rozmezí 10,5 V, lampu lze vypnout. Zaznamenejte dobu vypnutí a počítejte, kolik hodin byla lampa zapnutá;
• vypočítat skutečnou kapacitu baterie. K tomu vynásobte výsledný počet hodin spotřebou žárovky v ampérech. Řekněme, že napětí baterie klesne na 10,5 V za 10 hodin. Skutečná kapacita baterie je tedy 50 Ah.

Dále je vypočtená kapacita baterie porovnána s jmenovitou kapacitou uvedenou na štítku. Poté se vyvodí závěr o stavu baterie. Za úvahu stojí, že jmenovité vlastnosti baterie jsou v reálné praxi po roce až dvou provozu prakticky nedosažitelné. Nepřijatelné je však také výrazné snížení kapacity. Například pro tři roky starou baterii s kapacitou 60 A⋅h je skutečný údaj 50 a dokonce 40 A⋅h normální. Pokud však během testu baterie dávala pouze 25–30 Ah, je rozhodně čas přemýšlet o její výměně.

Jak zkontrolovat únik proudu v baterii pomocí multimetru

Svodový proud je proud, který je spotřebováván z baterie, i když jsou všechny spotřebiče vypnuté. To je nevyhnutelné, protože i když auto tráví noc na ulici, je zachována energie pro některé elektronické součástky a zařízení. Jako jsou hodiny, dočasná paměť řídicí jednotky motoru (ECU), poplašný systém, záložní napájení multimediálního systému atd. Celkový svodový proud v moderním, funkčním autě se pohybuje v rozmezí 15–40 miliampérů (mA ). Pokud je hodnota vyšší, měli byste hledat důvod v podobě příliš „obžerského“ spotřebitele – pravděpodobně je vadný.

Jak zkontrolovat svodový proud v autobaterii

• Odpojte záporný pól od baterie.
• Přepněte multimetr do aktuální polohy měření s limitem 10 A.
• Připojte kladnou sondu multimetru k zápornému pólu a zápornou sondu k zápornému pólu baterie.

Pokud je elektrický systém vozu v pořádku, na obrazovce se zobrazí hodnota mezi 15 a 40 mA. Je-li svodový proud větší, je třeba hledat příčinu, začněte například odstraňováním pojistek po jedné. U které pojistky hodnota multimetru prudce klesne, v tomto obvodu je třeba hledat chybu.

Jak zkontrolovat napětí baterie pomocí multimetru

Kontrola napětí baterie pomocí multimetru je nejjednodušší a nejrychlejší způsob, jak porozumět stavu baterie „tady a teď“. Právě měřením napětí obvykle začínají všechna diagnostická opatření s baterií. Obecně platí, že k tomu je třeba provést následující:

• přepněte multimetr do režimu měření stejnosměrného napětí s limitem 20 V;
• vypněte všechny spotřebiče vozidla, vypněte motor a počkejte jednu hodinu. Pokud motor nebyl nastartován alespoň hodinu předtím, počkejte 10 minut (dokud se nevypnou všechny elektronické jednotky);
• Připojte sondy multimetru ke svorkám baterie.

Měření s vypnutým motorem

Když je motor vypnutý, plně funkční baterie by měla vydávat 12,5 V. To je průměrná hodnota, která se může lišit v závislosti na různých faktorech, od okolní teploty po opotřebení baterie.

Měření při běžícím motoru

Při běžícím motoru bude normální napětí na svorkách baterie v rozmezí 13,5–14 V. Při krátkodobém překročení uvedených hodnot jsou možné malé poklesy i vzestupy, ale průměrné hodnoty by měly být stejné . To nepřímo ukazuje jak na provozuschopnost baterie (i když ne vždy – jsou vyžadována další měření uvedená výše), tak na normální provoz generátoru.

Jak zkontrolovat hustotu elektrolytu v baterii pomocí multimetru

Na internetu často najdete návod na měření hustoty elektrolytu baterie pomocí běžného multimetru. Tato metoda měření je však nesprávná a neposkytuje spolehlivý výsledek. Faktem je, že hustota je na rozdíl od napětí, odporu nebo proudu fyzikálně hmatatelná veličina. Proto není možné měřit hustotu kapaliny domácím multimetrem určeným pro práci s elektřinou. Pro měření hustoty elektrolytu se používá speciální plovákové zařízení – hustoměr. Je to velmi levné a prodává se téměř v každém obchodě s autodíly.

Jak změřit vnitřní odpor baterie pomocí multimetru

Stejně jako v případě hustoty elektrolytu nebude možné správně změřit vnitřní odpor baterie pouhým připojením domácího multimetru na svorky. Pro taková měření je nutné nejprve vypočítat a připojit další odpory podle určitého obvodu, poté provést sérii několika měření a následně vypočítat výsledek pomocí vzorce. Vzhledem k tomu, že vnitřní odpor závisí na mnoha dalších faktorech (teplota, úroveň nabití), nebudeme tento postup v rámci tohoto článku uvádět z důvodu složitosti procesu.