LiPo バッテリーをテストして不良かどうかを判断する方法

LiPo バッテリーは、一見正常な電圧を示していても、デバイスに電流が流れると故障することがあります。逆に、測定値が低い電圧であっても、必ずしもバッテリーが永久に損傷していることを意味するわけではなく、単に放電しているだけの可能性があります。

LiPo バッテリーを適切にテストするには、物理​​的状態、静止電圧、個々のセルのバランス、負荷時の電圧、使用可能な容量、内部抵抗、自己放電、動作温度などのいくつかのチェックを組み合わせます。単一の測定値では、完全なバッテリーの状態診断を行うことはできません。

実際問題として、LiPo バッテリーが膨張したり損傷したり、1 つのセルが他のセルから繰り返し離れたり、通常の負荷で電圧が低下したり、使用可能な容量が大幅に低下したり、内部抵抗が急激に増加したり、バッテリーが異常に熱くなったりする場合は、LiPo バッテリーが不良である可能性があります。

重要なポイント

• 常に物理的な検査から始めてください。バッテリーが膨張、漏れ、穴が開いている、焼けている、または異常に熱くなっている場合は、それ以上の電気検査を受けるべきではありません。

• マルチメーターはパックの電圧と極性を確認できますが、使用可能な容量や電流供給性能を確認することはできません。

• マルチセル LiPo バッテリーは、パック レベルと個々のセル レベルの両方でチェックする必要があります。

• 電圧降下、容量、内部抵抗、自己放電、温度により、バッテリーの状態をより完全に把握できます。

• すべての不良 LiPo バッテリーを定義する普遍的な電圧、容量、または内部抵抗のしきい値はありません。

• 結果をバッテリ仕様、アプリケーション要件、以前の記録、または同じモデルの正常なバッテリと比較します。

• 充電器で拒否された LiPo バッテリーの強制充電、ジャンプスタート、または保護回路のバイパスを行わないでください。

LiPo バッテリーの健康状態を一目でチェック

テストの前に: バッテリーが安全に扱えるかどうかを判断してください

目に見えて損傷したバッテリーをテスト機器に接続しないでください。

次のいずれかに気付いた場合は、すぐに中止してください。

• 腫れたり、膨らんだり、袋が歪んだりする

• 穴、裂け目、へこみ、または潰れた領域

• 漏れ、腐食、薬品臭

• 焼け跡または溶けた断熱材

• 露出した導体またはひどく損傷したコネクタ

• シューシュー音、煙、または異常な騒音

• 休憩中にバッテリーが熱くなる

• バッテリーがデバイスの筐体に押し付けられる

このような症状のあるバッテリーは、すでに検査の最も重要な部分に合格していません。充電したり、放電したり、平らに押したり、穴を開けたり、負荷をかけた状態でテストしたりしないでください。適切なガイダンスに従ってください。 損傷または膨張したリチウムポリマー電池の取り扱い.

バッテリーがデバイスに組み込まれている場合は、デバイスの製造元のサービス手順に従ってください。適切な装備と訓練を受けていない限り、エンクロージャを無理に開けたり、接着剤で取り付けられたパウチセルを取り外したりしないでください。

LiPo バッテリーの状態をチェックするために必要なもの

正確な機器はバッテリーとアプリケーションによって異なりますが、便利なテスト設定には次のものが含まれます。

• 絶縁プローブ付きデジタルマルチメーター

• 互換性のある LiPo セルチェッカーまたは電圧テスター

• 容量と内部抵抗の読み取り機能を備えた LiPo バランス充電器

• 制御された電子負荷またはバッテリーの対象デバイス

• 温度センサー、赤外線温度計、または熱電対

• バッテリー仕様書

• バッテリーが新品だったとき、または正常であることがわかっていたときの以前のテスト記録

可燃物から離れた清潔な不燃性の表面でテストを実行してください。しっかりとフィットするコネクタとアダプタを使用してください。即席のクリップ、露出したワイヤ、および特大のメータープローブは、誤って隣接する端子をショートさせる可能性があります。

LiPo バッテリーを段階的にテストする方法

1. バッテリーの種類、セル数、および電圧制限を確認します。

測定を行う前に、バッテリーのラベルまたは仕様書をお読みください。記録：

• 電池の化学

• 細胞数

• 公称電圧

• 定格容量

• 最大充電電圧

• 放電終止電圧

• 連続電流およびピーク電流制限

従来の LiPo セルは通常、公称 3.7 V と表示され、約 4.2 V まで充電されます。高電圧 LiPo セルは、3.8 V または 3.87 V と表示され、4.35 V または 4.4 V まで充電される場合があります。

標準の LiPo 電圧の仮定を高電圧セルに適用しないでください。バッテリーの仕様と充電システムが一致している必要があります。

公称電圧は製品の定格であり、すべてのテスト中にバッテリーが示さなければならない電圧ではないことに注意してください。実際の電圧は、充電状態、負荷、温度、充電または放電後の経過時間によって変化します。

2. ポーチ、ワイヤー、コネクターを検査します。

バッテリーが通常は無傷に見える場合でも、明るい照明の下でチェックしてください。

探す：

• 新しく膨らんだ、または不均一な袋の厚さ

• 圧力や衝撃によってできたシワ

• 外包装の切れ目

• コネクタの接点が緩んでいる、凹んでいる、または変色している

• ワイヤー周囲の破損したストレインリリーフ

• ひび割れた断熱材

• コネクタ周囲の過熱の兆候

• 極性が間違っているか、極性が逆です

内部のタブを検査したり、劣化した電池を交換するためにパックを開けないでください。ポーチの外側の接続の問題は資格のある技術者によって修理できる場合がありますが、使用済みの LiPo パックを開けたり再構築したりすると、短絡や発火のリスクがさらに高まります。

3. 電圧を測定する前にバッテリーを休ませてください

充放電後や重負荷後に一時的に電圧が変化します。開放電圧を記録する前に、バッテリーを室温に戻し、充電器やデバイスから外した状態で放置してください。

多くの場合、実際のスクリーニング テストでは 30 分間の休憩で十分ですが、休憩時間を長くすると再現性が向上する場合があります。結果を比較するときは、常にほぼ同じ休憩時間、温度、充電状態を使用します。

一貫したテスト条件がないと、正常な冷えたバッテリーの内部抵抗が高く見える一方、最近充電したバッテリーの電圧が一時的に上昇する可能性があります。

4. マルチメーターを使用して LiPo バッテリーをテストする

マルチメーターを使用して LiPo バッテリーの電圧を確認するには:

1. バッテリーを充電器とデバイスから外します。

2. マルチメータを DC 電圧に設定します。

3. バッテリーの最大パック電圧よりも高い範囲を選択してください。

4. 赤いプローブをプラス端子に、黒いプローブをマイナス端子に置きます。

5. プローブが互いに接触したり、隣接する接点に触れたりしないようにしてください。

6. 測定値を記録し、バッテリーのセル数および仕様と比較します。

たとえば、従来の 3S LiPo バッテリーの公称パック電圧は 11.1 V、満充電電圧は約 12.6 V です。ただし、測定値が低い場合は、単に充電状態が低いことを示している可能性があります。

マルチメータを使用すると、パック電圧、逆極性、および一部の開路障害を確認できます。バッテリーに十分な容量があること、または必要な電流を供給できることを証明することはできません。

マルチセル パックの場合、1 つのセルが他のセルよりも大幅に低い場合でも、合計電圧は正しく見えることがあります。したがって、個々のセル電圧を個別にチェックする必要があります。

5. 個々のセルの電圧を比較する

各セルを読み取るには、バランス コネクタと互換性のある LiPo セル チェッカーまたはバランス チャージャを使用します。バッテリーがアクセス可能なバランス接続を提供していない場合は、個々の測定値を取得するためだけにパックを開けないでください。利用可能な BMS データを使用するか、製造元のテスト手順に従ってください。

健全なマルチセル パックは、同じ条件下でセル電圧を適度に近い値に維持する必要があります。数百分の 1 ボルトの差は一般的に見られますが、自動的に故障を示すものではありません。

次の場合には細心の注意を払ってください。

• 1 つのセルが繰り返し他のセルよりも低い

• 通常のバランス充電後、電圧差は戻ります

• 使っているうちに差が大きくなる

• 1 つのセルがはるかに早く低電圧限界に達する

• 充電器がパックのバランスをとるのに異常に時間がかかる

• 1 つのセルが内部抵抗と電圧低下の両方を大きく示しています

0.10 V 以上の差が持続する場合は、警告サインとして役立ちますが、これは普遍的な合否のしきい値ではありません。バッテリーの設計、充電器の精度、温度、負荷、メーカーの制限も考慮する必要があります。

損傷のないパックに小さなアンバランスが見られる場合は、正しい LiPo 設定を使用して通常のバランス充電のみを実行してください。同じセルが再び急速にドリフトした場合、バランスを取り続けても、失われた容量や増加した抵抗は修復されません。

6. 負荷時の電圧低下を確認する

開放電圧はバッテリーの状態の一部のみを示します。弱い LiPo バッテリーは、静止状態では正常に見えても、電流が流れると電圧が下がりすぎることがあります。

制御された負荷テストの場合:

1. 既知の充電状態にあるバッテリーから始めます。

2. 安静時のパックとセルの電圧を記録します。

3. バッテリーの連続電流定格内の安定した負荷を加えてください。

4. 電流、負荷電圧、個々のセル電圧、温度を記録します。

5. 負荷を取り外し、電圧の回復を観察します。

6. 結果を以前の記録または同じモデルの正常なバッテリーと比較します。

電圧低下は次のように表すことができます。

電圧低下 = 静止電圧 − 負荷電圧

すべての LiPo バッテリーに許容できる単一の電圧低下数値はありません。結果は、容量、放電電流、セルの設計、充電状態、温度、配線、コネクタの抵抗によって異なります。

最も有用な証拠は、バッテリー自体のベースラインからの変化です。同じ電流下でパックの低下が大きくなった場合、デバイスの低電圧カットオフに早く到達した場合、または 1 つのセルが他のセルより大幅に速く低下した場合、そのパックは疑わしいと考えられます。

テスト電流をパックの指定された連続制限内に維持してください。容量と放電定格が許容電流をどのように決定するかわからない場合は、「 LiPo バッテリーの C 定格を確認してください。 負荷テストを行う前に、

バッテリーが膨張したり、異臭がしたり、過度に熱くなったり、電圧が不安定になったりした場合は、テストを中止してください。

7. LiPo バッテリーの容量をテストする

容量テストでは、定義された条件下でバッテリーがどれだけの充電量を供給できるかを測定します。電圧だけから容量を推定するよりも便利です。

損傷のないバッテリーの場合:

1. 正しい LiPo プログラムと電圧制限で充電してください。

2. 放置して試験温度に戻します。

3. 互換性のあるバッテリー アナライザーを使用して、既知の電流で放電します。

4. そのバッテリーに指定された放電カットオフで停止します。

5. 供給された容量を mAh で記録します。

6. 結果を定格容量および以前のテスト結果と比較します。

容量保持率は次のように計算できます。

容量維持率(%) = 放電容量の実測値 ÷ 参考容量 × 100

理想的には、バッテリーが新品のときに同じテスト条件で測定された容量を基準とすべきです。印刷された定格は、製造公差、放電率、温度、カットオフ電圧のすべてが結果に影響を与える可能性があるため、あまり正確ではありません。

80% の容量レベルは、経年劣化の基準としてバッテリーのサイクル寿命仕様で一般的に使用されます。これを普遍的な安全しきい値として扱うべきではありません。

容量が 85% のバッテリーは、厳しい実行時間要件を持つ医療、ドローン、またはバックアップ電源アプリケーションにはすでに適していない可能性があります。別の低需要デバイスは、80% 未満の機能のままである可​​能性があります。適切な置換ポイントは、アプリケーションの実行時間と信頼性の基準によって異なります。

より大きな容量の読み取り値を得るために、指定されたカットオフ値を下回って放電を継続しないでください。

8. LiPo バッテリーの内部抵抗を測定する

内部抵抗は、電流を供給する際の電圧降下とバッテリーの発熱量に影響します。

多くの高度な LiPo 充電器とバッテリー アナライザーは、パックと個々のセルの抵抗値を測定します。有用な比較については、以下を参照してください。

• 同じ充電器またはアナライザーを使用する

• 同じコネクタとアダプタを使用する

• 同様の充電状態でテストする

• 同様の温度でテストする

• バッテリーを一定期間休ませる

• コネクタの接点を清潔かつ安全に保つ

すべての良好な LiPo バッテリーとすべての不良バッテリーを区別する普遍的な内部抵抗値はありません。セルのサイズ、容量、構造、温度、充電状態、ワイヤ、コネクタ、測定方法はすべて結果に影響します。

代わりにトレンドに焦点を当てます。

• 抵抗はバッテリーの元の値から大幅に増加しましたか?

• 1 つのセルが他のセルよりも一貫してはるかに高いですか?

• 高い抵抗は電圧低下の増加に対応しますか?

• 以前は正常に処理されていた負荷がかかると、バッテリーが発熱しますか?

バッテリーは、内部抵抗が増加するため、高電流デバイスでは性能が低下しても、低い放電率でも定格容量の多くを供給できます。したがって、容量と抵抗を一緒に評価する必要があります。

9. 自己放電と温度の確認

損傷のないバッテリーを充電して休ませた後、パックと個々のセルの電圧を記録します。すべての機器から外して安全に保管し、24 時間または 48 時間などの定義された期間後に再度測定します。

次の場合、バッテリーに内部問題がある可能性があります。

• 同等のバッテリーよりもはるかに早く電圧が低下します

• 1 つのセルが他のセルよりも著しく早く低下します

• 接続を外すとバッテリーが温かくなります

• 保護回路が繰り返し停止する

• デバイスの負荷が変わらない場合でもランタイムが低下する

監視を長くすると結果が改善される可能性がありますが、発熱、膨張、漏れ、臭気、または不安定な電圧が発生したバッテリーのテストを継続しないでください。

LiPo バッテリーが不良かどうかを見分ける方法

電圧だけから判断するのではなく、すべてのテスト結果を組み合わせて使用​​してください。

LiPo バッテリーは、使用を中止する前に電気的に消耗する必要はありません。物理的な損傷は安全上の欠陥です。容量の低下、高抵抗、早期カットオフ、過度のたるみなども性能上の欠陥であり、交換が必要となる場合もあります。

バッテリーを廃棄した後は、端子を保護し、正しい手順に従ってバッテリーを取り外してください。 リチウムポリマー電池を適切にリサイクルまたは廃棄する.

一般的な LiPo バッテリーのテスト結果が意味するもの

電圧は正常に見えますが、動作時間が非常に短いです

バッテリーが使用可能な容量を失っている可能性があります。また、内部抵抗が増加し、デバイスが早期に低電圧カットオフに達する可能性があります。

制御された容量テストを実行し、負荷時の電圧を比較します。開回路電圧だけではバッテリーの状態を確認できません。

1 つのセルが他のセルよりも低い

一時的な小さな差異は、通常の残高チャージにより修正される場合があります。同じセルが繰り返し低くなったり、負荷により垂れ下がったり、より高い抵抗を示したりする場合、そのセルは他のセルよりも弱いと考えられます。

DIY 修理としてパックを開けたり、弱いセルを交換したりしないでください。

充電器に「接続切断」と表示される

このメッセージは次のことを示している可能性があります。

• アダプタが緩んでいるか、互換性がない

• 極性が間違っています

• コネクタまたはワイヤの損傷

• 充電器の設定が間違っている

• オープン保護回路

• 内部接続障害

バッテリーを取り外し、アクセス可能なコネクタと配線を検査します。充電器モード、セル数、アダプターが正しいことを確認してください。

既知の互換性のある機器でエラーが継続する場合は、保護回路をブリッジしたり、内部タブを再接続するためにパックを開けたりしないでください。

LiPo バッテリーが充電されない

充電できないバッテリーは自動的に修復できません。考えられる原因には、充電器の不一致、ケーブルの損傷、保護機能の作動、セル電圧の非常に低い、過剰な不均衡、または内部障害が含まれます。

互換性があることがわかっている充電器、ケーブル、バッテリー設定でのみテストしてください。充電器がバッテリーを拒否し続ける場合は、停止してください。試行を繰り返すと、根本的な問題が解決されずにストレスが増大する可能性があります。

死んだLiPoバッテリーを復活させることはできますか?

切れた LiPo バッテリーを復活させるための普遍的な安全な DIY 方法はありません。

「死亡」とは、いくつかの異なる状態を表す場合があります。

• 放電しているがそれ以外は正常なバッテリー

• 出力を遮断した保護回路

• 充電器の許容電圧範囲を下回るセル

• コネクタまたは内部接続の破損

• 弱い細胞または内部損傷した細胞

• 永久に容量が失われるバッテリー

互換性のある充電器は通常、指定された範囲内で正常に放電したバッテリーを再充電します。ただし、LiPo 充電器がパックを拒否した場合は、NiMH または鉛酸モードに切り替えて電圧を強制的に加えないでください。

以下も避けてください。

• 別のバッテリーからジャンプスタートする

• 非安定化電源の適用

• PCM または BMS のバイパス

• 短絡保護端子

• ポーチを開けると

• 使用済みパック内の弱いセルを 1 つ交換する

• バッテリーを繰り返し充電すると発熱したり、バランスが崩れたりします

バッテリーは、安全でない回復試行後に一時的に充電を受け入れても、内部に損傷が残っている可能性があります。一時的な電圧の回復は、安全性や信頼性を証明するものではありません。

指定された電圧範囲を下回るバッテリーについては、バッテリーまたはデバイスのメーカーに評価を依頼してください。バッテリーの履歴や状態が不明な場合は、通常、交換が責任ある選択となります。

結論

LiPo バッテリーを確実にテストするには、その物理的状態を検査し、安静時のパックとセルの電圧を測定し、負荷下での性能を観察し、使用可能な容量と内部抵抗を確認し、自己放電と温度を監視します。

健全なパックは物理的に無傷であり、セルのバランスを適切に保ち、過剰な電圧低下や発熱を伴うことなく期待される電流を供給し、アプリケーションに十分な容量を保持します。不良パックには、単なる 1 つの異常な電圧測定値ではなく、物理的な損傷や再現性のある電気的異常が見られます。

交換が必要な場合は、元の化学的性質、セル数、容量、電流能力、寸法、コネクタ、極性、および保護要件を一致させてください。 ZERNEが提供する リチウムポリマー電池は 標準およびカスタマイズされたデバイス要件に対応していますが、すべての交換設計はデバイスの実際の負荷、充電、温度、実行時の条件下で検証する必要があります。

よくある質問

マルチメーターはLiPoバッテリーが不良かどうかを判断できますか?

マルチメータは、間違ったパック電圧、逆極性、および一部の開回路故障を識別できます。使用可能な容量、現実的な条件下での内部抵抗、または電流供給性能を直接測定することはできません。電圧の測定値をセルバランス、負荷、容量、温度のテストと組み合わせます。

LiPo バッテリーが不良であることを意味する電圧は何ですか?

すべての LiPo バッテリーが不良であることを単一の電圧で証明することはできません。多くの従来の LiPo セルでは、3.0 V がセル製造元によって指定された一般的な放電カットオフです。静止時にセルが指定範囲を大幅に下回っている場合は重大な警告であるため、強制充電しないでください。

化学薬品、保護回路、および高電圧 LiPo 設計では異なる制限が使用される可能性があるため、バッテリーの仕様を常に確認してください。

LiPoバッテリーの内部抵抗はどうやって調べるのですか？

互換性のある充電器、バッテリー アナライザー、または抵抗計を使用してください。一定の温度と充電状態でテストし、その読み取り値をバッテリーの以前の値および同じパック内の他のセルと比較します。通常は、一般的なミリオーム制限よりも傾向またはセル間の差の方が役立ちます。

LiPo バッテリーはどのくらいの頻度でテストする必要がありますか?

バッテリーが新しいときにベースラインを確立し、実行時間が減少したり、セルバランスが変化したり、電圧低下が増加したり、バッテリーに異常な熱、衝撃、過放電が発生したときに再テストします。重要な機器で使用されるバッテリーは、文書化された検査および交換スケジュールに従う必要があります。

アンバランスなLiPoバッテリーは修理できますか?

正常なパックのわずかな不均衡は、互換性のある充電器を使用して通常のバランス充電によって修正される可能性があります。不均衡が繰り返し発生する場合は、セルの容量、抵抗、または自己放電が異なる可能性があります。バランス充電ではこの経年劣化を元に戻すことはできません。