步驟1：操作原理

這整個(gè)步驟都是理論上的，因此，如果您只是想使其運(yùn)行，請(qǐng)?zhí)诫娐飞稀?/p>

電池的容量通常為以毫安小時(shí)（mAh）給出。毫安是電流的單位，小時(shí)是時(shí)間的單位，當(dāng)我們乘以它們時(shí)，我們會(huì)得到電荷。我* T = Q。實(shí)際上，電池的容量在Q中給出，它們具有的“可用電荷”量，或者實(shí)際上，電池在單個(gè)放電循環(huán)中可以通過(guò)自身的電子數(shù)量。

如果我們有一個(gè)恒定的電流，我們可以運(yùn)行該電流直到電池電壓低于最小電壓，然后乘以電流乘以時(shí)間，這樣就可以得到近似的容量（Q = I * T）。這是一種簡(jiǎn)單明了的技術(shù)，但它只能提供粗略值，但不能提供可靠準(zhǔn)確的值。當(dāng)我們意識(shí)到電流不太可能保持恒定，而是從高位開(kāi)始，然后隨著電池電壓下降而急劇下降時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)此問(wèn)題。

這個(gè)難題的解決方案是使用微積分。如果我們對(duì)時(shí)間上的電流進(jìn)行積分，則可以找到確切的容量（Q =∫I dt），因?yàn)槿绻L制電流與時(shí)間的關(guān)系圖，曲線下的面積將代表容量（毫安乘小時(shí)表示毫安小時(shí)）。問(wèn)題是，我真的不想做“適當(dāng)?shù)摹奔桑晕蚁胱咭粭l捷徑。我使用了一個(gè)稱為Riemann Sum的東西來(lái)進(jìn)行集成的簡(jiǎn)單表示。

簡(jiǎn)而言之，我們可以查看一個(gè)圖并將其分解成一堆細(xì)長(zhǎng)矩形，計(jì)算每個(gè)矩形的面積（寬度乘以高度），然后將所有小區(qū)域加在一起。在容量方面，我們使用較短的時(shí)間間隔（矩形寬度），然后將每個(gè)乘以當(dāng)前時(shí)間（矩形高度），以得出在該時(shí)間間隔內(nèi)消耗的少量容量。我們可以總結(jié)所有小容量以找到大容量。

在黎曼和圖中（所有垂直線），有時(shí)q有點(diǎn)大，有時(shí)它有點(diǎn)小。黎曼和的想法是，正誤差抵消負(fù)誤差，并且所有這些都被沖洗得非常接近。

該黎曼求和一直執(zhí)行到電池電壓低于閾值為止，然后停止，這是電池具有的所有可用電荷（不會(huì)耗盡電池，超過(guò)建議的安全限值）。

現(xiàn)在附帶說(shuō)明一下，如果我們對(duì)電池中包含的總能量感興趣，則需要查看測(cè)試中消耗的電功率（這與消耗的電量不同） 。我們肯定可以使用相同的設(shè)備對(duì)此進(jìn)行測(cè)量，方法是將電壓乘以較小的q，然后將所得的較小的e（間隔能量消耗）與運(yùn)行中的總E（總電池功率）相加。我決定不在此項(xiàng)目的代碼中執(zhí)行此操作，但是如果您感興趣的話，實(shí)現(xiàn)起來(lái)并不困難。否則，您可以通過(guò)采用mAh額定值并將其乘以標(biāo)稱電池電壓3.7來(lái)大致估算電池的能量。 （例如，如果我們有一個(gè)1000mAh的電池，將其乘以3.7v得到3700mWh）

步驟2：電池電阻

兩個(gè)負(fù)載的主要原因是能夠測(cè)量電池電阻。

假設(shè)電池是線性電壓源，我需要測(cè)量的電池電阻是兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)：給定負(fù)載的電壓和電流，然后是不同負(fù)載的電壓和電流（或多或少電流）。然后我可以看一下電流如何隨著電流的變化而變化，這兩個(gè)變化的商給出了電阻。 （記住，一歐姆是每安培一伏）。

歐姆= -ΔV/ΔI

用于測(cè)量電池電阻的方法是收集在將單元置于四種可能狀態(tài)中的隨機(jī)負(fù)載狀態(tài)之后（開(kāi)/關(guān)關(guān)/開(kāi)/關(guān)開(kāi)）之后的許多數(shù)據(jù)點(diǎn)。

在收集了許多電壓和電流數(shù)據(jù)點(diǎn)之后，該程序使用每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)相對(duì)于電壓或電流都不匹配的其他每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)計(jì)算并記錄電阻。有點(diǎn)像數(shù)學(xué)上的握手問(wèn)題。

基于我的簡(jiǎn)短測(cè)試，得出的電阻值在同一塊電池中可能相差約10％。所以它不是很好，但它會(huì)給你一個(gè)粗略的想法。

第3步：電路

此步驟中的圖片顯示了如何組裝單元測(cè)試器。本文討論了電路設(shè)計(jì)中的理論。您可以在此頁(yè)面的底部找到一個(gè)fritzing文件。

如果您以前閱讀過(guò)此說(shuō)明，則會(huì)回想起以前需要將arduino連接到計(jì)算機(jī)才能讀取數(shù)據(jù)。從測(cè)試。這絕對(duì)不是理想的，所以當(dāng)我重建該測(cè)試儀時(shí)，我添加了一個(gè)LCD并詢問(wèn)為什么我第一次沒(méi)有這樣做。您可以在ebay上購(gòu)買16x2字符LCD，價(jià)格約為5美元，包含運(yùn)費(fèi)。

實(shí)際測(cè)試電路包含兩個(gè)負(fù)載和兩個(gè)mosfet開(kāi)關(guān)，以便于測(cè)量電池電阻。如果你對(duì)單元電阻不感興趣，你當(dāng)然可以用一個(gè)mosfet和負(fù)載構(gòu)建電路（代碼不會(huì)介意）。

這個(gè)測(cè)試電路使用N溝道m(xù)osfet來(lái)切換當(dāng)前。我發(fā)現(xiàn)大功率mosfet的最佳來(lái)源是計(jì)算機(jī)電源（不難發(fā)現(xiàn)：它們位于大散熱器上）。在運(yùn)行此測(cè)試之前，請(qǐng)閱讀mosfet的數(shù)據(jù)表，并確保它們能夠處理的最小電流約為1A，除非您使用較低的電流負(fù)載。另外，請(qǐng)確保“柵極-源極閾值電壓”小于5v。這是mosfet打開(kāi)所需的電壓，我們只能使用arduino給它5v。最后，您可能需要將mosfets放在散熱器上。

我們用于測(cè)量電流的方法是使用分流電阻器。我們測(cè)量電阻兩側(cè)的電壓以計(jì)算電流。歐姆定律表示V = I * R或I = V/R（流經(jīng)電阻的電流為電阻兩端的電壓差除以電阻值）。

并聯(lián)電阻的值應(yīng)為4左右的任意值。歐姆下降，但對(duì)于~1A負(fù)載，一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則是分流電阻的額定功率應(yīng)約為電流的四倍，或者最小的《4》電阻。這是為了保持電阻冷卻。正如Domints在評(píng)論中指出的那樣，如果電阻變得非常熱，電阻值會(huì)改變，并且您的電容讀數(shù)不再準(zhǔn)確。

我在此電路中使用的負(fù)載是汽車剎車燈泡（我使用兩根燈絲作為兩個(gè)負(fù)載）。在它與分流電阻之間，在測(cè)試期間大約有一個(gè)放大器被拉動(dòng)，這恰好適合我想做的事情。 Peukert效應(yīng)討論了不同電流負(fù)載對(duì)電池容量的影響。

請(qǐng)注意：連接A和B需要連接到模擬輸入。如果將它們連接到數(shù)字引腳，則會(huì)通過(guò)arduino直接短路當(dāng)前的鋰離子電池。糟糕的時(shí)間。

可以在fritzing文件（fzz）中找到原理圖和面包板布局。

步驟4：代碼

在此處下載代碼。

此項(xiàng)目中的代碼會(huì)經(jīng)歷10種可能的狀態(tài)，總是在狀態(tài)0復(fù)位后開(kāi)始，在其中測(cè)量電池電壓，并且根據(jù)電壓，程序進(jìn)入三個(gè)可能的下一個(gè)狀態(tài)之一。

狀態(tài)1 在電壓低于1v時(shí)發(fā)生，程序假定電池座為空。它提示輸入新電池，然后重設(shè)。一旦電池電壓超過(guò)1v，程序進(jìn)入狀態(tài)2.

狀態(tài)2 當(dāng)測(cè)試儀沒(méi)有電池啟動(dòng)但現(xiàn)在安裝了電池時(shí)發(fā)生。程序顯示電池電壓并提示復(fù)位。

狀態(tài)3 當(dāng)程序啟動(dòng)時(shí)，電池電壓在1和最小電壓之間開(kāi)始測(cè)試，在其他情況下話說(shuō)，一個(gè)弱小的細(xì)胞。顯示電池電壓以及電池電量不足的建議。

狀態(tài)4 在程序開(kāi)始且電池電壓足夠高以開(kāi)始測(cè)試時(shí)發(fā)生。在此狀態(tài)下，負(fù)載開(kāi)啟直到電壓低于閾值以檢查電阻。

狀態(tài)5 是檢查電阻的狀態(tài)。測(cè)量電流和電壓，然后在記錄兩個(gè)電壓/電流值后關(guān)閉一個(gè) 負(fù)載，然后重新打開(kāi)。電阻是根據(jù)不同負(fù)載電流的兩個(gè)值計(jì)算的。

狀態(tài)6 在狀態(tài)5完成電阻檢測(cè)后立即發(fā)生，并繼續(xù)運(yùn)行容量檢查直到電池電壓下降低于最小電池電壓。

狀態(tài)7 在容量檢查完成且電池仍在原位時(shí)發(fā)生。它顯示測(cè)試結(jié)果和測(cè)試時(shí)間。

狀態(tài)8 是在測(cè)試運(yùn)行后從測(cè)試儀中取出電池時(shí)發(fā)生的。容量和阻力仍會(huì)顯示，但不會(huì)顯示時(shí)間。

狀態(tài)9 在插入新單元格時(shí)出現(xiàn)。容量仍會(huì)顯示，直到重置。

那么，您應(yīng)該如何編輯此代碼以使其適用于您的特定電路？您需要更改的唯一內(nèi)容是引腳編號(hào)和電阻值。它們具有以下常數(shù)：

#define SHUNTRES 0.62

#define VIN A1

#define SHUNT A0

#define GATE1 0

#define GATE2 1

有些人評(píng)論過(guò)的是一個(gè)不準(zhǔn)確的參考電壓。如果您的5v引腳測(cè)量4.6伏怎么辦？還有一個(gè)常數(shù)要注意。用萬(wàn)用表測(cè)量5v參考引腳，然后將該值放在下面的常量中：

#define VOLTREF 4.6

如果您正在通電來(lái)自計(jì)算機(jī)USB端口的arduino，電壓應(yīng)該在5v（并且不需要檢查它，除非你是可疑類型）。如果您在Arduino的電壓調(diào)節(jié)器（桶形插頭）中使用電源，您可能需要檢查它，但它應(yīng)該是一致的。如果您使用USB充電器為其供電，則應(yīng)檢查您將使用的每個(gè)不同電壓，因?yàn)樗鼈兛赡軙?huì)有很大差異。

步驟5：分享您的結(jié)果！

所以，這個(gè)項(xiàng)目很好，但是，假設(shè)您只是想知道單元的容量而無(wú)需構(gòu)建它。好了，我已經(jīng)啟動(dòng)了一個(gè)電池列表，可以通過(guò)顏色和型號(hào)進(jìn)行識(shí)別，您可以在這里查看。

如果你已經(jīng)構(gòu)建了一個(gè)容量表，并希望對(duì)此列表做出貢獻(xiàn)，請(qǐng)給我發(fā)消息，我會(huì)將你添加為編輯。

第6步：把它放在一起并測(cè)量

好的，所以一旦你建立了你的電路，把你的代碼拋到了arduino上應(yīng)該是好的！

在開(kāi)始測(cè)試之前，電池應(yīng)該充滿電，這樣你才能知道它們的全部容量。連接一個(gè)單元，并開(kāi)始測(cè)試，按下你的arduino重置按鈕，或重新啟動(dòng)arduino。

一旦測(cè)試完成，屏幕將顯示“完成”以及時(shí)間，電池電阻和容量。

我為測(cè)試周期制作了電壓與時(shí)間的關(guān)系圖，它有一些非常有趣的功能。剛開(kāi)始時(shí)電壓急劇下降，但直到線性電壓下降到3300 mV左右才趨于平穩(wěn)。那時(shí)，它開(kāi)始陡然下降。這表明為什么放電低于2.9v的鋰離子電池真的不會(huì)給你帶來(lái)更多的可用功率。電池開(kāi)始變強(qiáng)，然后保持變強(qiáng)……然后就完成了。當(dāng)然，您需要調(diào)整電壓常數(shù)，并且需要確保不向模擬引腳饋送超過(guò)5v的電壓，因?yàn)檫@是它可以讀取的最大值。分壓器是測(cè)量高壓應(yīng)用電壓的一種可能方法（例如，12v鉛酸電池）。到目前為止，我已觀察到有關(guān)我的電池的一些信息：它們似乎大部分被制造成大約1000個(gè)電池。或2000毫安。我有一個(gè)高達(dá)3400 mAH，相當(dāng)一點(diǎn)18650非常令人印象深刻。此外，大多數(shù)配備真正便宜的LED手電筒的電池往往具有可怕的容量。但這并不奇怪。