Определение остаточной емкости и зарядка Li-Ion аккумуляторной батареи

Когда пора заряжать Li-Ion АКБ шуруповерта или другого электроинструмента? Чтобы не разрядить его в 0%, вовремя не заметив. Это вредно для таких типов аккумуляторов.

Чтобы определить остаточную емкость (Li-Ion) литий-ионного аккумулятора шуруповерта (триммера, электропилы, гайковерта, перфоратора, болгарки УШМ и др.), воспользуемся мультиметром (режим вольтметр V DC для постоянного тока) и замерим напряжению на клеммах.

К сведению, любое напряжение на аккумуляторе не линейно падает при разряде, особенно под нагрузкой.

Исходные данные

• Тип АКБ: Li-Ion (обычно 5S последовательно соединенных ячеек = 5 × 4,0 В).
• Номинал АКБ: 20 В (макс. 21 В).
• Емкость АКБ: 6 Ач.
• Стандартное зарядное устройство в комплекте для аккумуляторов ~220 В / 18-21 В (этикетка отсутствует, вероятный ток заряда: 2 А, возможно 2,5 А, по мере заряда все равно снизится).
  
• Измеренное напряжение на АКБ: 18,25 В.

Снимаем аккумулятор с электроинструмента и замеряем на клеммах АКБ в режиме V (DC), которое составляет 18,25 В.

Таблица: Кривая напряжения 5S Li-Ion батареи

Состояние заряда	Напряжение на ячейку, В	Общее напряжение (5S), В
100% (заряжен)	4.20 В	21.0 В
90%	4.10 В	20.5 В
80%	4.00 В	20.0 В
70%	3.90 В	19.5 В
60%	3.85 В	19.25 В
50%	3.80 В	19.0 В
40%	3.75 В	18.75 В
30%	3.70 В	18.5 В
20%	3.60 В	18.0 В
10%	3.50 В	17.5 В
0% (разряжен)	3.30 В	16.5 В

Результат

Напряжение 18.25 В / 5 = 3.65 В на элемент (ячейку). По таблице видно, что это соответствует примерно 25–30% остаточной ёмкости. Еще немного и пора заряжать аккумуляторную батарею. Главное не давать ей полностью разрядится, желательно не ниже 15-20% заряда.

Далее, подключаем зарядное устройство и заряжаем примерно 2 часа, т.к. для номинальной емкости батареи 5 Ач / 2 А (2,5 А) ≈ 2 - 2,5 часа. Время от времени проверяем напряжение батареи или просто смотрим на цветовую индикацию на зарядном устройстве: Красный - Заряжается и Зеленый - Полностью заряжен.

Также для проверки имеется кнопка Тест на лицевой стороне батареи (перед Тестом не забудьте снять батарею с зарядного устройства): 4 зеленые светодиодные полоски (по 25% каждая) - если ярко все 4 светят, значит заряжен; а если частично, не все и тускло, то не дозаряжен. Кнопка Тест проверяет через встроенный контроллер состояние заряда аккумулятора (контроллер имеет функции измерения времени с начала зарядки и напряжения / тока на входе в аккумулятор).

Почему указывают производители 18 В или 20 В?

Производители используют разные маркетинговые названия для одного и того же типа батареи. Это означает, что 20 Вольт - это тот же аккумулятор, что и 18 Вольт, просто производитель указывает пиковое, а не номинальное напряжение. Разница лишь в названиях, а не в электрохимии.

Маркировка	Обозначение	Реальное напряжение
18 В	Номинальное напряжение 5×3.6 В	≈ 18 В
20 В Max или 20 В	Максимальное при 100 % заряде 5×4.0–4.2 В	≈ 20–21 В

Например, аккумулятор DEKO M-UNV6.0 STD, Li-ion, 20В, 1х6.0Ач (очень похожий по размерам аккумулятор для моего шуруповерта), на этикетке батареи написано: 20V 6.0A Li-ion 5C. Покупатель в обзоре товара его разобрал: в нём 15 пальчиковых аккумуляторных батарей YFH 18650 с емкостью 2000mAh и мощностью 7.4W, также замерил общий вес аккумулятора 890 грамм.

Это означает: внутри аккумулятора 15 элементов 18650 по 2000 mAh. Элементы соединены в конфигурации 5S 3P (5 последовательно x 3 параллельно), где каждый элемент: 3.6 – 3.7 V в номинале, 4.2 V в максимале и 3.0 V в минимале (ниже некуда).

Определение остаточной емкости для Li-Ion батарей с другими напряжениями

Бывают другие электроинструменты, более мощные, профессиональные, с повышенным напряжением аккумуляторной батареи на 48 В. Или с пониженным номинальным напряжением, где все зависит от производителя. Их также нужно оценивать на степень разряженности АКБ — остаточную ёмкость Li-Ion аккумулятора с напряжениями: 12 В / 18 В / 24 В / 48 В и т.д.

Далее исходим из того что, литий-ионный аккумулятор состоит из n-последовательно соединённых ячеек (S). Рабочий диапазон одной ячейки 3,3 – 4,2 В. Отсюда универсальный расчет количества ячеек в Li-Ion батарее. Например, если у вас аккумулятор:

• 12 В → 3S → делим на 3.
• 24 В → 7S → делим на 7.
• 48 В → 13S → делим на 13.

Примерный расчет для разных напряжений Li-Ion батарей

Номинал	Кол-во ячее	Остаточное напряжение при 50%, В	Примерный расчёт
12 V	3S	≈ 11.4 В	11.4 / 3 = 3.8 В
18 V	5S	≈ 19.0 В	19 / 5 = 3.8 В
24 V	7S	≈ 26.6 В	26.6 / 7 = 3.8 В
48 V	13S	≈ 49.4 В	49.4 / 13 = 3.8 В

Некоторые пользователи часто путают U и V для обозначения напряжения. U - электрическое напряжение (Voltage) разности потенциалов 2 проводников (фаза и нейтраль; + и -), измеряемое в Вольтах (Volt).

В вольтметрах и мультиметрах указываются, как обозначения измеряемых показателей: напряжение переменного тока V~ (alternating current AC) и напряжение постоянного тока V- (direct current DC). В TRMS (True Root Mean Square) мультиметре напряжения V~ и V- часто совмещены в один, т.к. прибор точный, умный и есть режим AUTO.