Lithium Batterie Messen

[Trubog (Gast)]

Guten Tag,

Ich möchte an einem Gerät den aktuellen Batteriestand ermitteln.  Es 
kommt eine 3,6V Lithium Batterie zum Einsatz (18505). Im Prinzip wie ein 
normaler 18650 Akku, den man nur einmal benutzen kann, also eine 
Batterie.

Bei Akkus welche fest verbaut sind, kommen ja "FuelGauge" oder "Coulumb 
Counter" IC's zum Einsatz welche aufgrund der parametrierten 
Akkuleistund den Verbrauch messen, und dann die Restkapazität errechnen. 
Bei Lithiumbatterien ist das klassische "Spannungsmessen" nicht möglich, 
da ja sogar teilweise leere Batterien noch 3.3V aufweisen, aber bei der 
kleinsten Belastung auf 0..1V abfallen.

Nun kann bei mir aber die Batterie natürlich ersetzt werden, da wenn Sie 
leer ist, kein Betrieb mehr möglich ist.

Gibt es eine Art wie man auf ca. 10% Schritte genau die Restkapazität 
messen kann? Zu bedenken ist auch, das der Bediner grundsätzlich 
natürlich auch eine bereits angebrauchte Batterie verbauen kann, also 
z.b. 75% Restkapazität. Somit kann man nicht einen "Batteriewechsel" 
detektieren, und dann von neu starten. Was jedoch gegeben ist, ist der 
Batterietyp und dessen Anfangskapaziätät (3.6V nom, 2040mAh).

Was für eine Lösung gibt es hier.

[Michael B. (laberkopp)]

Trubog schrieb:
> Ich möchte an einem Gerät den aktuellen Batteriestand ermitteln.  Es
> kommt eine 3,6V Lithium Batterie zum Einsatz (18505). Im Prinzip wie ein
> normaler 18650 Akku, den man nur einmal benutzen kann, also eine
> Batterie

Nicht im Prinzip, sondern du musst schon die genaue Batteriechemie 
kennen, wohl Thionyl.

Dann kannst du aus der Spannung, wenn du sie mit der Temperatur und dem 
Belastungsstrom korrekturgerechnet hast, eine ungefähre Aussage über die 
Restkapazität machen.

Eine FuelGauge bzw. ColoumbCounter hat man bei Li-Akkus nie verwendet, 
das waren NiMH.

[Trubog (Gast)]

Für Li-Akkus werden sehr wohl "Fuel Gauges" eingesetzt. Zum Beispiel der 
BQ27532

Eine Spannungsmessung fällt deswegen schon weg, da sich die 
Batteriespannung lastabhängig ändert, es muss also auf andere weite 
gemessen werden.

Ich denke das es sogar mehrere Fälle wie meinen gibt, z.b. bei Geräten 
mit wechselbarem Akku. Früher konnte man bei Handys auch noch den Akku 
tauschen (Nokia 3310 und konsorten) und erhielt nach dem einschalten 
eine realitätsnahe Batterieanzeige.

[Der Andere (Gast)]

Trubog schrieb:
> und erhielt nach dem einschalten
> eine realitätsnahe Batterieanzeige.

Wohl eher nach mindestens einem vollständigen Lade und Entladezyklus, 
vorher wars nur eine gut gemeinte aber beliebig ungenaue Schätzung.

[Saft (Gast)]

Michael B. schrieb:
> kennen, wohl Thionyl.
>
> Dann kannst du aus der Spannung, wenn du sie mit der Temperatur und dem
> Belastungsstrom korrekturgerechnet hast, eine ungefähre Aussage über die
> Restkapazität machen.

Das wird aber nicht einfach:

1% = x µV?

[g457 (Gast)]

>> Dann kannst du aus der Spannung, wenn du sie mit der Temperatur und dem
>> Belastungsstrom korrekturgerechnet hast, eine ungefähre Aussage über die
>> Restkapazität machen.
>
>Das wird aber nicht einfach:

Doch: "fast(tm) Leerlaufspannung" und "Spannung niedriger" zur 
Klassifikation von "hinreichend voll" und "fastleerzeitnahtauschen". 
Alternativ wenn man etwas mehr Wumms hat dann "Gradient fast 0" und 
"Gradient < 0".

Nur zwei Zustände statt grob 101, das ist ∗viel∗ einfacher finde ich.

[Jim M. (turboj)]

Trubog schrieb:
> Gibt es eine Art wie man auf ca. 10% Schritte genau die Restkapazität
> messen kann?

Man stelle eine konstante Belastung der Batterie her und messe die 
Spannung mittels ADC.

Beispielsweise könnte man nach dem Einlegen der Batterien für ein paar 
Sekunden die LEDs (so vorhanden) alle einschalten und dabei die Spannung 
messen. (Tief-)Entladene Li-Zelle bricht verdammt schnell ein.

Selbst eine Temperaturkorrektur wäre möglich - unter der Annahme das die 
im µC gemsessene Temperatur ungefähr für das komplette Gerät gilt. 
Bäuchte Temperaturkurven im Datenblatt der Batterie.

So sollten +-10% einigermaßen über den gesamten Bereich möglich sein. 
Der Bereich um 50% Ladung wäre dann am Wenigsten genau, denn dort ist 
die Spannungsdifferenz pro Lade-% am Geringsten.

[Rolf M. (rmagnus)]

Trubog schrieb:
> Ich denke das es sogar mehrere Fälle wie meinen gibt, z.b. bei Geräten
> mit wechselbarem Akku. Früher konnte man bei Handys auch noch den Akku
> tauschen (Nokia 3310 und konsorten) und erhielt nach dem einschalten
> eine realitätsnahe Batterieanzeige.

Meistens haben die Akkus aber einen Chip eingebaut, der den Ladestand 
kennt. Somit muss das Handy den nach einem Akkuwechsel gar nicht 
ermitteln.