Li-ion pillerin kapasitesini tespit etmek

[askin]

ETE hocam ve değerli forum üyeleri; elimde bol miktarda eski laptop bataryaları var bildiğiniz gibi bunların içinde li-ion 18650 pil gurubu mevcut, bu gurubun içindeki 1 yada 2 çift hücre kullanılamaz olabildiği gibi bazıları %60-80 kapasitesini hala korumakta, peki bu kapasiteyi nasıl ölçtün derseniz? yaptığım testlerde bazı piller 4v-4.1v seviyelerine kadar dolmakta uzun süre bu voltajı koruyabilmekte ve şarj-deşarj döngüsünü devam ettirebiliyorlar.

ETE hocamın li-ion piller üzerine çeşitli forumlarda tesadüfen rastladığım çok güzel bir deneyim ve çalışmasının yazısı var,
benim için güzel kaynak oldu, ETE hocama bir kez daha teşekkür ederim. Lafı fazla uzatmadan ne yapmak istediğimi, testlerimi
sonuçlarını paylaşmak özellikle ETE hocamdan ve diğer arkadaşlardan yorumlarını bekliyorum.



-  Resimdeki pil gurubu 5w şerit led gurubunu 5saatten fazla bir süre çalıştırabiliyor, gelelim sorunumuza; sağlam diye ayırdığımız 4v-4.1 seviyelerine dolmuş pillerimizden (çinden aldığımız kontrol ünitesi dikkat! balans şarj etmiyor gerçi balans şarj da işe yaramıyor birazdan açıklıcam) 20watt enerji çektiğimizde 15dak. sonra ya/ya/ya pilllerden biri ısınıyor/pillerden biri diğerlerine göre erken iflas ediyor/kritik seviyeye geldiğinde kontrol ünitesi çıkışı kapatıyor, 30sn. sonra pil eski seviyesine geliyor vs.

Burada akla gelen ilk soru? pillerin kapasitesi farklı olmasın? (2200mah-4500mah) hayır değil, aynı marka ve aynı güce sahip bataryaları gurupluyorum, tabii üretici firma bataryanın  üzerine ne yazdıysa O.

- Gelelim balans şarja; test amacıyla iki sağlam ve bir özürlü pil gurubunu şarj etmeye çalıştığımızda (özürlü pil 3.95v) balans şarjın da yapabileceği birşey kalmıyor, özürlü hücrenin voltajı 3.95v üzerine çıkamıyor. internette araştırmalarım sonucu bu pillerin performans ve kapasini test etme konusunda doyurucu bilgiye ulaşamadım. Üretici firmaların datasheetlerindeki bilgi yeni piller için, üstelik yeni diye aldığımız pilin üretim tarihi önemli çünkü rafta beklese bile 2-3 yıl içinde performasından kaybediyor, bir çok pilin üzerinde üretim tarihi maalesef yok, satıcının böyle bişeyden haberi bile yok.

- Çok konuştuk ama bilgi bilgidir, birin işine yarar düşüncesiyle; yapmak istediğim bir test cihazı ile hasta olanlarla - çalışabilecekleri birbirinden ayırmak istiyorum. Kafamda şöyle bir fikir var 16f877 ile bir devre hazırlasam linkteki şarj devresi ile 16f877 nin ADC ölçüm yaparak şarja başlayıp 4.0v seviyesine ulaştığı süreyi tutsam,  daha sonra şarjı kesip pile yük verip, yine süre tutarak 3.7v değerine geldiği süreyi daha doğrusu elimdeki bu verileri kullanarak pilin performansı hakkında bilgi edinmiş olurmuyum? yada böyle bir testin güveninirliliği ne olur? en azında kendime göre bir standart yakalayabilirmiyim?

http://tr.aliexpress.com/item/Free-Shipping-Drop-Shipping-5V-Mini-USB-1A-Lithium-Battery-Charging-Board-Charger-Module/704930911.html?spm=2114.010208.3.11.x6Xn8Q&ws_ab_test=searchweb201556_0,searchweb201602_4_10037_10017_10034_10021_507_10033_10022_10032_10020_10018_10019,searchweb201603_6&btsid=26499407-04dd-4399-8a20-cb5055b4b7f5

[ete]

Önce sorunun cevabını vereyim. Sonra bir kaç şey ekleyeceğim.
Lityum pil 4V seviyesine kadar ancak %60-65 oranında dolmuş oluyor. Asıl doldurma işi 4V ile 4,2V arasında oluyor.
Hatta 4,2V ulaşan pil hala 700-800 ma akım çekerek şarj olabiliyor ki bu pilin sağlamlığını gösteriyor. Bozuk olanlar bu seviyede 200-300 ma ancak çekebiliyor. Sonra bu akım gittikçe düşerek 200 ma seviyelerine kadar düşüyor ama bu işlem bir kaç saati buluyor. Sonu olarak pilin sağlamlık bozukluk seviyesini ben şarj ettikten sonra ertesi gün voltajını ölçerek kolaylıkla anlayabiliyorum. Nasıl dersen,  Sağlam piller yaklaşık 4,06 - 4,18 V aralığında bir değer gösteriyor. Pil voltajı ne kadar 4,2V ta yakın ise o pil o kadar sağlam ve performans kaybetmemiş demek oluyor. 4V 'un altına düşmüş pilleri bozuk olarak nitelendiriyorum. Bir kısmı zaten 2,5V seviyelerine düşüyor bir kısmı 3,73 gibi voltajlar gösteriyorlar ve ne yaparsanız yapın bu voltaj yükselmiyor. Bu pilleri kesin bozuk olarak kabul ediyorum.

Sonuç olarak bir pilin sağlamlığını dolarken çektiği akım ile ve dolduktan sonra volatjını ne oranda yansıtıyor ona bakarak anlıyorum. Hiç bir zaman deşarj yöntemini kullanmadım ama pilin sağlamlığını anlamanın asıl yolu doldurulan pili sabit bir akım çekme kaynağana bağlayıp ne kadar zamanda voltajının düştüğüne bakmakdan geçtiğini biliyorum. Boşalma zamanı yaklaşık pilin kapasitesinin saat olarak karşılığıdır ama bu değerin %70 ini kullanmak gerekir. Örneğin 3000 ma/saat lik bir pili siz 3 saatte 2,8V seviyesine düşürebiliyorsanız (1000 ma akım çekerek) o pil sağlamdır. Yoksa 1 saatte pil hoşaf oluyorsa pil bozuktur. Doğru tespit yöntemi budur.  Bu piller hem süper hemde tehlikeli o yüzden deşarj yöntemini pek kullanmak istemiyorum. Ama daha düşük bir akım kaynağı ile denemde yapılabilir. Örneğin 500 ma lik bir ampul benzeri bir şey bağlanarak süre tutulabilir.


Yaklaşık 8 aydır bu pillerle çok yakından haşır neşirim. Bir otomatik ışık sistemi yaptım. 20 wata panelile şarj oluyor akşam oluncada ledleri otomatik yakıp pil bitinceye kadar yanık kalıyor. Sabah yeniden şarj oluyor. Güneş iyi ise sistem ledleri (400-450 ma arası akım çekiyor) sabaha kadar da yakabiliyor.

Piller yeni iken performansları belkide aynıdır. Ama bir müddet kullanımdan sonra maalesef karekterleri değişiyor. Bazıları daha iyi bazıları daha kötü durumda olabiliyor. Çok fazla laptop pili söktüm. Bir ara Anarada Pazar oluyordu orada onlarca pil aldım 1TL ye. İçlerinden hemen hemen %70'i sağlam çıktı diyebilirim. Bozuk olanlarında bazı hücreleri bozuk çıkıyor sağlam olanları yine kullanıyorum. Bu sayede pilile çalışabilen ve değişime uygun olan aletlerimin tamamını Lityum pile çevirdim. Şimdi pilleri hiç bitmiyor. Şarjlı matkaplarım (küçük büyük ne varsa) hepsi Lityum ile çalışıyor. Tek pil ile çalışanlara LM317 li şarş devresinden yapıyorum yada TL046 mı 56 mı neydi o entegreli olan devreden bağlıyorum. Çok hücrelilerin bazılarına yine LM317 li devreden yaptım başarılı şekilde çalışıyor. NiCa akülü olan şarjlı matkabım (12V idi) şimdi 3 hücreli sistem le çalışıyor ve senede bir kere ancak şarj ediyorum hiç bitiyor şarjları. Neredeyse 1 yıldan fazla oldu hala canavar gibi alet. 
Hepsinde de çıkma laptop pili kullanıyorum üstelik.

Çok hücrelilerin balans sistemi ile şarj edilmesi doğru bir seçim aslında. Bu şekilde çok akım çekenle az akım çeken bir araya gelebiliyor ve hepsine ihtiyacı kadar akım verilmiş oluyor. Senin kullandığın kontrol kartı da pek çok yerde balanslı şarj eder diye açıklaması var. Aslında üzerinde Seikonun güzel bir kontrol entegresi var ve hem akım kontrolü hem balans yaptığı söyleniyor. Buna uymayan durumlarda kullanılmış paketlerden sökülen pilleri performans farklılığı etkin rol oynuyor diyebilirim. Normalde iyi bir pil gurubun var ise bu devre onları gayet güzel koruyor ve şarj ediyor. Devrenin en önemli özelliklerinden birisi Power uçlarından şarj olup aynı uçlardan ledleri besleyebilmesidir. Ama besleme çin öncelikle pil toplam voltajının 12,6V seviyesine gelmesi bekleniyor. Bu seviye ye gelmemiş pilleri kullanıma açmıyor sistem. Sonra kullanım esnasında pillerin en fazla hücre başına 2,75V ta kadar düşmesine müsaade ediyor ardından çıkışı keserek pilleri korumaya alıyor. Ben açkıçası memnunum bu devreden. Bir kaç tane yaktım bozdum ama sonunda işi rayına oturttum.
Aynı devrenin benzeri Ricoh firmasının entegresi ilede yapılmış ama onu sevmedim. İstenildiği gibi kesinlikle çalışmıyor.


Ete

[askin]

Ete Hocam; ne tesadüftür ki benim 2 aydır üzerinde çalıştığım projeyi siz nihayetlendirmişsiniz. Benim de hedefim bu yönde ve güneş enerjisi ile evin bir bölümünü aydınlatma, hatta bazı yabancı forumlarda gece elektriğin ucuz tarifelerde enerjiyi depolayıp pahalı olan saatlerde kullanıp fantazi yapanlar bile olmuş (bizim gibi çıkma pil kullanmamışlar tabiki)  bu projede beni en çok etkileyen li-ion pillerin quick charge özelliği olmuştu. spariş ettiğim parçaların tamamı henüz gelmedi ama çıkma piller üzerinde bir süredir çalışıyorum.

Sizin de bahsettiğiniz gibi evde pille çalışan yada çalışmaya uygun ne varsa hepsi li-ion oldu, Ledli ışıldağın aküsü bitmişti biraz modifiye  sonrası güneş pili hücresi ve li-ion pilli ışıldağım oldu pencerenin güneş alan köşesinde duruyor, geçen gün denedim 14 saat yandı (15 ledli) banamısın demedi. Sonuç olarak projem hakkında bilgi sahibisiniz bu yüzden çok fazla açıklamaya girmeden soracağım sorularımı izin verirseniz.

- ilk sorum; iki yada üç pil gurubunu paralel bağladığımda ne olacağını merak ediyorum acaba piller birbiri üzerinden şarj-dejşarj olacakmı? bir gurup 12.2v iken 11.9v olan gurup diğerinin üzerinden akım çekermi? tabiki çeker diyorum ben! araya diyot koysam bu sefer de aynı pin üzerinden şarj durumu ortadan kalkacak. (resimdeki voltajları abartmışım biraz)



- 3pil gurubu yerine 4pil kullansam 14-15v elde etsem, stepdown-converter ile uzun süre sabit 12v ledlerimi yakabilir veya bazı cihazlarımı kullanabilirim diye düşünmekteyim.

- Bir fikrim daha var; yukarıdaki resimde pil kontrol ünitesi balans şarj yapmıyor, bu haliyle aydınlatma kontrolcüsü olarak kullanmaya devam etsem ama Tp4056 devresi ile hücreleri tek tek kontrol ederek şarj etsem nasıl olur? üstelik şarj esnasında bile pilleri kullanma imkanı olacağı kanısındayım, ayrıca bu devrenin ısı kontrol özelliği bile var.



- son sorum ise; ilk mesajda bahsettiğim gibi bir cihaz yapmaya gerçekten ihtiyaç var mı? yoksa sizin yönteminiz işe yarıyorsa uğraşmaya değmez mi diyorsunuz ?

[ete]

Pillerin paralel bağlanması yine gurup şeklinde yapılıyor. Senin çizdiğin şekilde olur sanırım  Denemediğim için bir şey söyleyemeyeceğim. Ama şu bşr gerçek ki böyle bir paket içinde daima yük ayıf olanın üzerine biniyor. Bu nedenle bence ,
3 pili paralel yaparak 3 ayrı gurup yapıp sonra bu 3 gurubu seri hale getirmek en iyisi bence. Böylece bir birlerini dengelerler.
Zaten aynı sistemi laptop pillerinde de kullanıyorlar.  Denediğim piller arasında böyle 3 er hücreli seri piller de vari Hatta bir kaç gün önce bu sistemde 2 farklı pil gurubu hazırladım.  Bunun bir faydasıda alacağın 6-8 amperlik kontrol devresinin bütün sistemi şarj edebileceğidir ben öyle yapıyorum. Son aldıklarım hep 7-8 A lik kartlar. Böylece 3 kart yerine tek kart kullanırsın.

3 lü seri yerine 4 lü seri kullanarak voltajı yükseltirsin ama akım aynı kalır bence pek faydası yok bu işe. Akımı artır aha uzun süre yanar ışıklar.

Balans şarj illaki gerekli değil. Bu kontrol kartının yaptığı şarj bence yeterli. Böyle sistemim neredeyse 1 yıldır çalışıyor. Sende de sorun olmaz. İllali yapacağım dersen bazı zorluklara katlanman gerekecek. Zira piller seri bağlı dururken şarj devrelerinide seri bağlaman gerekiyor. Senin şema pek bu işe uygun değil. Uyumsuzluk pillerin ayrı ayrı şarj olma ihtiyacından kaynaklanıyor. Bunları da seri yapıp 4,2V yerine 14-15V verirsen yine balans şarj yapabilirsin.

İlk mesajındaki aleti yapmaya bence gerek yok. Kim uğraşacak onlarla. Bir kere tespit yapacaksın sonra pil bozuluncaya kadar onunla çalışacaksın.

Bu arada Lityum pillerin bozulmaması için nelere dikkat edilecek onuda belirteyim biliyorsundur ama ben yinede başkalarınıda düşünerek söyleyeyim.
1. Şarj akımı pil kapasitesini aşmamalı.
2. Şarj voltajı hücre başına en fazla 4,2V olmalı. Pil başlangıçta boş iken isterseniz 50 volt verin o voltaı 3 küsür voltajlara çekecektir. Bu nedenle işi iyi bilenler şarja başladığınızda voltajı serbest bırakın akımı kontrol edin derler. 1
yaklaşık 1 saat sonra voltajı 4,2V ta getirin akımı serbest bırakın derler. Ama bu deyişin sebebi var. Pil boş iken başlangıçta ne kadar akım varsa asılabiliyor ve bu yüzden pek çok kişi akım kontrolü yok ise şarj devrelerini yakıyor. Akım başlangıçta 1000 ma dolayında olursa sorun çıkmaz. Bir saat sonra zaten pil otomatikman 1000 ma dolayında veya biraz daha altında akım çekmeye başlıyor. Fazlasını versende o alamıyor. Bu şekilde uzun müddet şarj oluyor ve gittikçe o akım düşüyor. Zaten 200-300 ma dolayında çekmeye başladığında pil voltajıda 4,2V seviyelerine gelmiş oluyor ve şarjı gerekirse kesip kullanmaya başlayacağınız nokta buralar oluyor.
3. Pil uçlarını kesinlikle kısa devre etmeyiniz. Kısa devre olan bir pil anlık bile olsa anında bozuluyor. O pilden ümidi kesmeniz gerekiyor. Çalışıyor gibi gözüksede bir müddet sonra sadece iletken bir tel gibi çalışıyor kendi voltaj tutmuyor ama arada geçişi sağlıyor. Buda en yanıltıcı bir şey. Zira pil gurubunu boş zannediyorsun. O yüzden daima ölçümlerde tek tek hücre ölçümüde yapılmalı.
4. Şarj olan pilleri aşırı ısınmasına engel olunmalı . gerekirse şarj kesilmeli ve pil soğutulmalıdır. Aksi halde ısı da pili bozabiliyor.
Aklıma gelenler bunlar.

Ete