Medición del consumo de corriente de una batería LIPO

He estado trabajando con baterías LIPO para alimentar mis proyectos portátiles durante un tiempo (principalmente en aviones RC), pero cuando las uso, siempre he tenido que adivinar cuánta carga queda. Ahora, estoy tratando de construir un sistema para proporcionar una estimación más precisa de la cantidad de carga disponible.

Entonces, estaba pensando, sé cuánto se cargan las baterías, entonces, si puedo medir la cantidad de corriente que se consume durante su vida útil, puedo estimar cuánto tiempo más seguirá funcionando la batería.

Lamentablemente, no estoy seguro de cómo medir este uso. Tengo una batería LiPop 4s más grande (14.8v, 10000mah) y 4 motores sin escobillas de 180w. Esto da como resultado un máximo de 50 A (cada uno a 12,2 A) que consumen los motores a plena potencia.

Entonces, quiero medir la cantidad de corriente que consumen todos los motores. Sin embargo, todos los componentes que he encontrado generalmente tienen un máximo de entre 20 A y 30 A, por lo que no es suficiente para medir el uso si todos los motores funcionan a la vez.

Mi solución a eso fue medir la corriente utilizada por cada motor. Si tuviera que conseguir 4 amperímetros digitales y conectar uno a cada motor, ¿causaría algún problema? ¿Y sería capaz de medir con precisión cuánta corriente se extrae sin la interferencia de los demás?

Además, he estado buscando varias fuentes de amperímetros digitales, y parece haber un rango bastante amplio, y no quiero equivocarme y dañar mi sistema/perder dinero, así que si alguien pudiera recomendar un sensor de corriente adecuado, podría uso (la interfaz no importa demasiado, siempre que pueda conectarlo a un Arduino)

Algo así de Infineon: infineon.com/cms/en/product/sensors-and-wireless-control/… Sensor de efecto Hall, salida SPI, hasta 50A.
Sé que hay circuitos integrados diseñados específicamente para la gestión de la batería que probablemente aborden sus objetivos de manera más directa y completa. Sin embargo, no soy un experto en esa área, así que no puedo recomendar nada específico.
@PhilFrost ooh, suena interesante. ¿Algún producto de parque de pelota que pueda buscar para usarlo como punto de partida?
@cgoddard podría comenzar con la categoría de gestión de la batería en mouser.com . También puede tener suerte visitando las páginas web de los fabricantes individuales para leer su material de ventas.

Respuestas (2)

Para medir la capacidad restante de un paquete de baterías LiPo, busque IC de indicador de combustible de batería .

Por ejemplo, el medidor de combustible de rango amplio bq34z100 de Texas Instruments admite baterías LiFePo4 desde una celda hasta 18 celdas (rango de 3 V a 65 V), supervisa el estado de la batería, la carga y descarga, el envejecimiento de la batería y la autodescarga. Se conecta mediante I2C de 2 hilos y también tiene soporte de indicación directa a través de un pin de salida directa de LED.

Los circuitos integrados de indicador de combustible o indicador de gas como este pueden estimar la capacidad restante y aprender los parámetros de la batería con el tiempo, mejorando así la precisión de la estimación con el uso.

Para llevar la gestión de la batería más allá, los circuitos integrados del administrador del paquete de batería LiPo, como el bq3055 , no solo brindan medición de combustible, sino que también incorporan protección contra sobrevoltaje y bajo voltaje, protección contra sobrecorriente y sobretemperatura, todo en un solo paquete.


Para medir la corriente en el rango de 50 amperios mencionado en la pregunta, se puede usar un IC de sensor de corriente de efecto Hall integrado, como el sensor de corriente lineal 50-100A basado en efecto Hall ACS756 de Allegro. Si bien también hay disponibles sensores de corriente de menos de 50 amperios, a precios más bajos, sería mejor usar un sensor clasificado para una corriente superior a la máxima prevista.

Las desventajas de medir el flujo de corriente y, por lo tanto, intentar estimar la capacidad restante son:

  1. La corriente debe monitorearse constantemente, ya que cualquier lectura perdida debido a interrupciones en el microcontrolador, por ejemplo, conduciría a lecturas imprecisas.
  2. Las cargas reactivas como los motores no tienen un consumo de corriente lineal: además de la ondulación, también pueden retroalimentar la corriente. Con la protección adecuada de la batería, esta retroalimentación no dañará las baterías, pero puede usarse parcialmente para cargar las baterías. Esto conduce a una mayor imprecisión.
  3. Un consumo de corriente bajo cuando los motores están apagados pero el resto del circuito está funcionando puede no registrarse en absoluto en un sensor de corriente alta, y la autodescarga ciertamente no se registrará. Más imprecisión.

El sensor de corriente mencionado tiene una salida de voltaje analógico, 20 mV por amperio, y requiere un pin ADC en el microcontrolador para sondear constantemente las lecturas. Existen otros sensores de corriente con salida serial directa (I2C o SPI), ahorrando el pin ADC, y para dispositivos de salida con búfer, el requisito de muestreo constante por parte del microcontrolador.

El OP hizo referencia a "4 motores". Voy con él tiene un cuadricóptero y, como tal, alimenta los motores con ESC. Por lo tanto, no intentará medir la corriente CC en el motor, buscará la CA, ya que estos motores son CA trifásicos. La corriente nominal a plena carga de un motor 3@ siempre se divide por 1,73 para obtener su consumo teórico de amperios. ¿Fue su valor de 12.2 A la clasificación? Sin embargo, si SÍ desea conocer el consumo de CC, puede medir el lado de LÍNEA del ESC además del lado de CARGA y luego sabrá si su ESC está desperdiciando energía, es decir, usando más de lo que genera, o está aumentando. su eficiencia al proporcionar, digamos por el bien de los argumentos, 110% de potencia al motor. Te dejaré las matemáticas a ti.