Как определить остаточную емкость NiMH аккумуляторов

[Zabrodov]

Взаимосвязь между внутренним сопротивлением и остаточной емкостью безусловно есть, это очевидный факт. Но ни один производитель NiMH аккумов в своей документации графиков такой зависимости не дает. По крайней мере официальной инфы на этот счет мне нарыть не удалось. А просто в любительских статьях данные очень противоречивые, и кривульки, снятые "на коленках", тестеры-любители рисуют самые разные.
Что касается UPSов, то там задача все же гораздо проще - и штатная нагрузка сама по себе очень приличный ток потребляет, и наклон кривой у батареи в 12 В существенно больше, чем в моей батарее 2,4 В
Надо, пожалуй, потрясти спецов по ремонту старых мобил с NiMH, дабы точно узнать, какой же там принцип определения остаточной емкости используется.

[Zabrodov]

Пользуюсь "Charge manager 410", чтобы иметь хоть какое-то представление

И какое представление Вам дает Ваш "Charge manager 410" по сути обсуждаемого вопроса?

[Starichok51]

и наклон кривой у батареи в 12 В существенно больше, чем в моей батарее 2,4 В

с какой стати он вдруг будет больше?
что у одного аккумулятора, что у 10 последовательно - наклон одинаковый.
в смысле, тангенс угла наклона...

[tomitch]

И какое представление

Прошу прощения, что встрял. Линяю...

[omercury]

кривульки, снятые "на коленках", тестеры-любители рисуют самые разные.

А что мешает снять такую кривульку для конкретно своей батареи и мониторя внутреннее сопротивление вычислять остаточный заряд?
Можно даже периодически корректировать поправочные коэффициенты, как это и сделано в серийных мониторах.

[Zabrodov]

с какой стати он вдруг будет больше?
что у одного аккумулятора, что у 10 последовательно - наклон одинаковый.
в смысле, тангенс угла наклона...

Или мы о разных наклонах говорим, или Вы в корне не правы.

А что мешает снять такую кривульку для конкретно своей батареи и мониторя внутреннее сопротивление вычислять остаточный заряд?

Пока мешает отсутствие четкой методологии данной серии экспериментов. Равно как и понимание того, что в основе их должны быть не просто предположения, а хоть какие-то известные закономерности.
Кроме того, если этот принцип использовался в старых мобильниках (а в них довольно неплохо определялась остаточная емкость), то разумнее попробовать найти официальную документацию и алгоритмы. А не изобретать велосипед на коленках.

[Papimas]

А чего его изобретать? Если посмотреть на внешний вид разрядных характеристик батарей разного типа, то можно увидеть, что в принципе по внешнему виду они не сильно различаются, а именно - довольно медленное падение напряжения(практически линейно) в начале разрядной характеристики и крутой загиб в её конце - это при малом токе разряда от 0,1 до ~ 0,3С. С увеличением тока разряда "полка" уменьшаться по времени практически до нуля(при максимально допустимом токе разряда). Полка так-же будет уменьшаться по времени и изменяться её наклон с увеличением количества циклов заряд-разряд, т.е. в процессе старения АКБ.
Оценка оставшегося времени работы батарей может быть следующей:
Через определённые интервалы времени(например N сек.) измеряются ток нагрузки и напряжение на батарее, по результатам двух или более последовательных измерений рассчитывается время до достижения минимально-допустимого напряжения(можно использовать линейную аппроксимацию, но лучше смоделировать кривую разряда для реального устройства, хотя бы примерно), для данного значения тока нагрузки, при увеличении тока нагрузки - расчётное время сократиться, при уменьшении - увеличится, и выводить оставшееся время "в попугаях". Интервал измерений можно менять в зависимости от напряжения на батарее, при большом - реже, а с уменьшением чаще...
В ряде приборов, с которыми работаю, сигнализация о разряде батареи реализована вообще просто - при достижении определённого напряжения выдаётся сообщение типа "Low BAT", примерно за минуту - полторы до отключения, и начинают идти редкие звуковые сигналы, и сообщение типа "Very Low BAT" и частые звуковые сигналы. Как правило, после появления первого сообщения "Very Low BAT" прибор работает не более 20-30 секунд и "сдыхает". При этом в паспорте на прибор указывается максимальное время работы с новыми заряженными батареями. Правда у этих приборов ток потребления в процессе работы менялся незначительно ...
Но так как у Вас "...Ток потребления гуляет в широких пределах...", то и оставшееся время работы то же будет гулять, увеличиваясь с разрядом батарей.
Правда Вы не указали эти "широкие пределы", потому как изменение тока потребления в диапазоне от 0,01С до 0,1..0,2С - это не одно и то же как от 0,1С до 1С. Разрядные характеристики сильно изменяются с увеличением тока разряда, при этом как говорилось выше ещё и ёмкость АКБ уменьшается.

[Zabrodov]

Оценка оставшегося времени работы батарей может быть следующей:
Через определённые интервалы времени(например N сек.) измеряются ток нагрузки и напряжение на батарее, по результатам двух или более последовательных измерений рассчитывается время до достижения минимально-допустимого напряжения

Я недаром сразу сказал, что ток нагрузки у меня гуляет. Имелось ввиду, что в процессе работы ток может меняться от единиц мА, когда молотит только "ядро" (МК с несколькими м/с обвязки да LCD дисплей), до 300-350 мА max (для моей батареи это примерно до 0,15С), когда подключаются разные относительно мощные потребители. То есть мгновенное значение тока потребления в данный конкретный момент может меняться в этих пределах и принимать любое значение от min до max. Поэтому простой замер только напряжения ничего не дает - большая нагрузка немного просаживает батарею, после отключения нагрузки напряжение слегка подрастает. И не ступенчато-резко-мгновенно, а относительно плавно. Из-за этого возникает еще и проблема с привязкой мгновенного замера напряжения к току, например короткая импульсная нагрузка может не успеть просадить батарею, и замер пары "ток/напряжение" в этот момент будет с приличной ошибкой - напруга еще почти как без нагрузки, а ток по замеру уже большой. Интегрирование и усреднение тоже дает большую ошибку. Так что мне надо еще как-то синхронизировать эти замеры, чтобы они не попадали на переходные процессы. А коммутация нагрузок происходит часто, в разных последовательностях и комбинациях, сплошные переходные процессы в обе стороны...

В ряде приборов, с которыми работаю, сигнализация о разряде батареи реализована вообще просто - при достижении определённого напряжения выдаётся сообщение типа "Low BAT", примерно за минуту - полторы до отключения

С "Low BAT" как раз проблем никаких, резкий загиб разрядной хар-ки в конце жизни батареи ловится достаточно легко. В моей задаче главное - перед выходом "в поле" оперативно оценить состояние батареи. Хотя бы "в попугаях" типа "100% заряда / 75% / 50% / 25%". Этого хватило бы с головой. Но пока эксперименты показывают не очень радостную картинку. Если девайс со свежезаряженой по всем правилам батареей включить и не выключать до ее полного разряда, то тут еще туда-сюда, мониторя ток и напряжение (с учетом переходных процессов при скачках нагрузок) еще более-менее можно сделать достаточно точный прогноз. Кстати, все разрядные хар-ки, которые даеют производители, как раз так и снимаются - при непрерывном разряде стабильным током. Потому они все такие красивые и непрерывно-гладко-монотонные. Но как только идеальная эксплуатация нарушается, то есть, например, устройство было выключено и полежало несколько дней, или периодически включается-выключается (что вполне естественно при работе с ним), или было подзаряжено не полностью, и т.д. - тут начинается полный хаос, разрядная хар-ка существенно сдвигается, и напряжение на батарее даже с учетом всех динамик тока не дает никакой правды о ее реальном состоянии, по оценке напряжения может быть почти полный заряд, а реально его там и четверти нету...

[astrut]

ообщение от Starichok51
с какой стати он вдруг будет больше?
что у одного аккумулятора, что у 10 последовательно - наклон одинаковый.
в смысле, тангенс угла наклона...
Или мы о разных наклонах говорим, или Вы в корне не правы.
Сообщение от omercury
А что мешает снять такую кривульку для конкретно своей батареи и мониторя внутреннее сопротивление вычислять остаточный заряд?

Как бы мы того не хотели, а двух абсолютно одинаковых аккумов не бывает. Один слабеет чуть быстрее другого и это, опять же, более заметно на конечной стадии разряда. Может быть, мониторить еще и это различие характеристик?

[ronic]

У меня валяется старенькая моторола, ещё до сих пор рабочая. Там в качестве питалова используются три пальчиковых никель-кадмиевых аккумулятора. В своё время "израсходовал" не один комплект аккумуляторов на ней. Комплекта хватало примерно на год, потом телефон переставал включаться, хотя заряженные аккумуляторы на нагрузку 0.35 А выдавали нормальное напряжение и отдавали процентов 80 ёмкости. Выглядело так: при полном заряде аккумуляторов хватало на трое суток. индикатор заряда три полоски. Показывал полный заряд на новых аккумуляторах двое суток, на третьи две полоски, за оставшиеся пол дня одну, полный разряд и потом телефон вырубался. Где-то через полгода индикация нормализовывалась. А потом становилась наоборот: после полного заряда в конце первого дня оставалась уже одна полоска, с ней телефон ещё двое суток работал а потом вырубался. Что-бы не остаться без связи приходилось считать дни. И это у моторолы, в которой стоит контроллер. Прогнозировать никелевые аккумы гиблое дело, лучше переходите на литий. И по соотношению масса/ёмкость лучше и "эффекта памяти" нет. Вам, даже если и сумеете нормально определять оставшийся заряд, перед выходом в поле его может оказаться мало и Вы поставите батарею на дозарядку. Для никелевых аккумуляторов это "удар по почкам". Сработает эффект памяти и съест часть ёмкости аккумулятора. А при частых дозарядках Вы очень быстро убъёте батарею. Для никеля нормально полный заряд-разряд до минимума-полный заряд. Для Ваших целей не подходит.