Wiederaufladbare Batterien aller Art werden in unserem Alltag immer beliebter. Jedes mobile elektronische Gerät und jede elektrische Anlage verfügt über einen Akku. Die Überwachung des Batteriestands ist daher für den Endverbraucher notwendig und nützlich.
Wie kann ich die verbleibende Batteriekapazität überwachen, also wie lange meine Batterie noch normal funktioniert? Es gibt drei Algorithmen zur Messung der verbleibenden Batteriekapazität: die Methode „Spannungs-Kapazitäts-Kurven-Lookup“, die Methode „Stromakkumulation“ und die Methode „Impedanzverfolgung“.
Zunächst erläutern wir die Methode der Spannungs-Kapazitäts-Kurven-Berechnung (im Folgenden VCL). Dieser Algorithmus ist in allen drei Aspekten einfach. VCL überwacht die Batteriespannung, vergleicht den Messwert mit einer integrierten Tabelle fester Spannungs-Kapazitäts-Werte und ermittelt so den relativen Restkapazitätszustand. Die Spannungs-Kapazitäts-Kurve variiert je nach Batterietyp. Selbst bei ein und demselben Akku ändert sich diese Kurve bei höheren oder niedrigeren Entladeströmen. Daher liefert diese Methode nur grobe Ergebnisse. VCL-Batteriemonitore weisen üblicherweise eine Toleranz von 10–20 % für die relative Restkapazität auf.
Als Beispiel wird hier BG1-XXXX genannt. Durch Doppelklicken auf die blauen Stichworte erhalten Sie detailliertere Daten zu diesem Batteriemessgerät bzw. -indikator.
Batteriemessgerät der Serie H BG1-XXX (Batteriefüllstandsanzeige)
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Besonderheit |
| Konzipiert für 3,6V~48V Li-Ionen-/Polymer-, NiMH- oder Bleiakkumulatoren. | |
| 5-Segment-LED-Anzeige, 10% Kapazitätsauflösung. | |
| Eingebauter MCU-Chip zur präzisen Messung der Batteriekapazität. | |
| Sehr schlanke Abmessungen: 42x22x5 mm, einfache Befestigung: selbstklebende Unterseite. | |
| Verpolungsschutz. | |
| HBG1-LX (X=1~10) für Li-Ionen-/Polymer-Akkus der Serien 1~10 | |
| HBG1-NXX (XX=3~40) für 3,6V~48V NiMH-Akkupack | |
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HBG1-AXX (XX=6~48) für 6V~48V Bleiakkumulatoren. |
Der Vorteil dieser Art von Batteriemonitoranzeige liegt in ihrer Einfachheit und den geringen Kosten. Wenn eine Genauigkeit von 10–20 % für Ihre Anforderungen ausreicht, ist VCL die beste Wahl.
Zweitens stellen wir die „Stromakkumulationsalgorithmen“ (im Folgenden CA genannt) vor. Diese Methode wird auch als „Coulomb-Rechner“ oder „Stromintegration“ bezeichnet. Ein Batteriemonitor mit CA-Funktion verfolgt die verbleibende Kapazität einer Batterie mithilfe des Stromakkumulators. Die CA-Methode erfasst die gesamte in die Batterie hinein- und aus ihr herausfließende Stromstärke. In der Regel verwenden diese Geräte zwei Register: eines zur Akkumulation des Ladestroms und eines zur Akkumulation des Entladestroms. Mithilfe der CA-Funktion berechnet ein Batteriemonitor nicht nur die relative Restkapazität, sondern misst auch die absolute Kapazität (in Ah oder mAh). Im Vergleich zur Methode der Spannungs-Kapazitäts-Kennlinien-Berechnung bietet der CA-Algorithmus eine höhere Genauigkeit (in der Regel ±5 %), benötigt jedoch einen zusätzlichen Stromsensor, was eine komplexere Verdrahtung zur Folge hat.
Die Batteriemessgeräte BG2-XXXX und BG3-XXXX von Green Digital Power-Tech nutzen beide dieses Verfahren. Die folgenden Tabellen geben einen kurzen Überblick.
Digitales Batteriemonitormessgerät HBG2-XXX-X
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Besonderheit |
| Konzipiert für 6,4V~48V Li-Ionen-/Polymer-, LiFePo4-, NiMH-, NiCd- oder Bleiakkumulatoren. | |
| Digitalanzeige zur einfachen Überwachung von Spannung/Stromstärke und Kapazität. | |
| Eingebauter AVR-Chip zur präzisen Messung von Batterieparametern. | |
| Einfache Montage: 4 x M3-Bohrungen vorhanden. | |
| Schutz vor verpolten Eingängen. | |
| Zulässiger Maximalstrom: 5A, 10A, 18A oder 28A (ausgewählt durch die letzte Ziffer im Suffix) | |
| Mit Ein-/Ausschalteranschluss auf der Platine. | |
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Größe: L x B x T = 98 x 35 x 25 mm |
Batteriestandsanzeige der HBG-3-XXX-Serie (LCD-Display)
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Besonderheit |
| Konzipiert für 6V~48V Li-Ionen-/Polymer-, NiMH- oder Bleiakkumulatoren. | |
| Kostengünstiges LCD-Display zur einfachen Ablesung aller Batterieparameter | |
| Eingebauter AVR-Mikrocontroller-Chip zur präzisen Messung von Batteriespannung, Stromstärke und Tankinhalt. | |
| Standard-Industrie-Zählergehäuse, einfache Montage und Befestigung. | |
| Verpolungsschutz. | |
| Ein Stromsensor und ein Temperatursensor sind vorhanden. | |
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Der dritte Algorithmus heißt Impedance Track™ (IT)-Technologie. Diese Methode ist ein eingetragenes Warenzeichen der Texas Instruments (TI). TI behauptet, dass dieser Algorithmus präziser ist als die Spannungs-Kapazitäts-Kurven-Berechnung und die Stromakkumulation. Bei Interesse können Sie die Website von TI besuchen, um mehr über diese Technologie zu erfahren.
Es gibt drei Möglichkeiten, die verbleibende Kapazität eines Akkus anzuzeigen. Die einfachste Methode ist die Verwendung einer LED-Anzeige, wie beispielsweise beim Akkuanzeiger BG1-XXXX. Eine optisch ansprechendere, aber etwas teurere Alternative ist ein LCD-Display, wie beispielsweise beim Akkumonitor BG2-XXXX (auch Akkuanzeige genannt). Verfügt Ihr Gerät über einen SMBus-Kommunikationsanschluss, kann BMS-Lxx dieses Protokoll nutzen, um alle Akkuanzeigen an das Gerät des Benutzers zu übertragen.