Wann kann Li-Ionen Batterie als 0% angesehen werden?

[A. A. (dieahnungslosen)]

Hallo zusammen,
in meinem IoT-Projekt habe ich Sensor-Boxen gebaut, die einen Xiao ESP32 
C3 beinhalten. Die Boxen sind batteriebetrieben und ich messe die 
Spannung der Batterie (und die Leistung) mithilfe eines INA219. Ich 
würde mir gene in meiner App den aktuellen Batteriestand anzeigen 
lassen, bin mir jedoch unsicher bei der Skalierung. Ab welcher Spannung 
läuft meine Box nichtmehr? <3,3 V da dies die Betriebsspannung des ESP32 
ist? Vielen Dank schonmal für eure Antworten!

[Jörg R. (solar77)]

A. A. schrieb:
> Ab welcher Spannung läuft meine Box nichtmehr?

Labornetzgerät nehmen und ausprobieren.

[A. A. (dieahnungslosen)]

Jörg R. schrieb:
> A. A. schrieb:
>> Ab welcher Spannung läuft meine Box nichtmehr?
>
> Labornetzgerät nehmen und ausprobieren.

Werde ich machen. Aber ist mein Gedankengang richtig, wenn ich die 
SPannung der voll geladenen Batterie (ich denke mal so 4,1 V) als 100% 
und dann die Spannung, ab welcher der ESP32 nicht mehr funktioniert, als 
0 % für meine Skalierung verwende?

[Jörg R. (solar77)]

A. A. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> A. A. schrieb:
>>> Ab welcher Spannung läuft meine Box nichtmehr?
>>
>> Labornetzgerät nehmen und ausprobieren.
>
> Werde ich machen. Aber ist mein Gedankengang richtig, wenn ich die
> SPannung der voll geladenen Batterie (ich denke mal so 4,1 V) als 100%
> und dann die Spannung, ab welcher der ESP32 nicht mehr funktioniert, als
> 0 % für meine Skalierung verwende?

Für Deine Skalierung kannst du es eigentlich so machen. Ein Lithium-Akku 
ist bei ca. 3,3V aber noch nicht leer.

[A. A. (dieahnungslosen)]

Jörg R. schrieb:
> Für Deine Skalierung kannst du es eigentlich so machen. Ein Lithium-Akku
> ist bei ca. 3,3V aber noch nicht leer.

Super, danke dir für die schnelle Antwort!

[Jörg R. (solar77)]

A. A. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Für Deine Skalierung kannst du es eigentlich so machen. Ein Lithium-Akku
>> ist bei ca. 3,3V aber noch nicht leer.
>
> Super, danke dir für die schnelle Antwort!

Nachtrag:

Aber eigentlich brauchst Du dafür ja keine Skalierung in %. Du erkennst 
ja auch nicht wann der Akku noch z.B. 50% hat, denn die Entladekurve ist 
nicht ganz linear.

[Hmmm (hmmm)]

A. A. schrieb:
> Ab welcher Spannung
> läuft meine Box nichtmehr? <3,3 V da dies die Betriebsspannung des ESP32
> ist?

Sicherer Betrieb: Datenblatt befragen.

Glücksspiel: Ausprobieren und hoffen, dass es unter allen Bedingungen 
(insbesondere Temperatur) und auch mit unterschiedlichen Geräten 
funktioniert.

Es ist halt ungünstig, wenn das eine Gerät bis 0% funktioniert, während 
das andere schon bei 5% aussteigt.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

A. A. schrieb:
> Aber ist mein Gedankengang richtig, wenn ich die
> SPannung der voll geladenen Batterie (ich denke mal so 4,1 V) als 100%
> und dann die Spannung, ab welcher der ESP32 nicht mehr funktioniert, als
> 0 % für meine Skalierung verwende?

Der Zusammenhang zwischen Rest-Kapazität und Akkuspannung ist nicht 
linear. Im Anhang ist die Kurve für einen Huawei 800mAh Akku (den gabs 
mal bei Pollin). Der Verlauf hängt vom Akku-Typ ab (Akku-Chemie) und 
auch die Temperatur und die Belastung spielt da mit rein.

Mit linearer Interpolation wird das nur eine Schätzung. Für Stufen von 
25 - 50 - 75 - 100% wird das reichen. Aber mehr nicht.

[Jörg R. (solar77)]

Axel S. schrieb:
> A. A. schrieb:
>> Aber ist mein Gedankengang richtig, wenn ich die
>> SPannung der voll geladenen Batterie (ich denke mal so 4,1 V) als 100%
>> und dann die Spannung, ab welcher der ESP32 nicht mehr funktioniert, als
>> 0 % für meine Skalierung verwende?
>
> Der Zusammenhang zwischen Rest-Kapazität und Akkuspannung ist nicht
> linear. Im Anhang ist die Kurve für einen Huawei 800mAh Akku (den gabs
> mal bei Pollin). Der Verlauf hängt vom Akku-Typ ab (Akku-Chemie) und
> auch die Temperatur und die Belastung spielt da mit rein.
>
> Mit linearer Interpolation wird das nur eine Schätzung. Für Stufen von
> 25 - 50 - 75 - 100% wird das reichen. Aber mehr nicht.

Die Grafik zeigt auch einen neuen Akku. Die Kurve wird sich ändern wenn 
der Akku älter wird, u.a. weil der Innenwiderstand steigt.

[Jens M. (schuchkleisser)]

Wenn das Gerät 0% anzeigt, sollte das unter allen widrigen Umständen und 
Toleranzen sowie inklusive Alterung immer noch zum sauberen Runterfahren 
reichen.

[Manfred P. (pruckelfred)]

Jörg R. schrieb:
> Labornetzgerät nehmen und ausprobieren.

Man darf auch gerne Datenblätter bemühen, für die Masse aller ICs sind 
10% Spannungstoleranz zulässig. Zusätzlich muß man schauen, was der 
vorgelagerte Spannungsregler schluckt und kommt damit auf den Wert, wann 
man abschalten muß.

Ich habe einen Aufbau mit einem AT328, MCP1702-3V3, ADS1115, OLED und 
weiterem Kram. Da zeige ich unterhalb 3,45 Volt eine Warnung und trenne 
unter 3,26 Volt. Das ist die Grenze, wo ich noch sicher kurz über 3,0 
Volt bin und keine kaputten Daten befürchten muß.

A. A. schrieb:
> Aber ist mein Gedankengang richtig, wenn ich die
> SPannung der voll geladenen Batterie (ich denke mal so 4,1 V) als 100%
> und dann die Spannung, ab welcher der ESP32 nicht mehr funktioniert, als
> 0 % für meine Skalierung verwende?

Skalierung im Sinne von xx-Prozent Ladezustand klappt nicht, dafür sind 
die Spannungsverläufe von LiIon zu unterschiedlich und krumm.

Aber, Du hast einen INA219, der sowohl Spannung als auch Strom ziemlich 
genau messen kann. Aus Strom und Zeit lässt sich der Ladezustand 
errechnen, vielleicht finden sich unter "Fuel Gauge" sogar 
Programmbeispiele.

Axel S. schrieb:
> Im Anhang ist die Kurve für einen Huawei 800mAh Akku

Der ist ja ziemlich freundlich, die Spannung fällt halbwegs linear. In 
Deinem Beispiel könnte Ladezustand über Spannung halbwegs klappen. Ich 
kenne andere, wo der mittlere Bereich deutlich flacher ist, je nach 
Hersteller und Last variiert das deutlich.

Jens M. schrieb:
> Wenn das Gerät 0% anzeigt, sollte das unter allen widrigen Umständen und
> Toleranzen sowie inklusive Alterung immer noch zum sauberen Runterfahren
> reichen.

Es kommt auf die Anwendung an. Wenn Daten gespeichert werden, muß man 
definiert runter bevor sie kaputt sind. Werden Daten nur erfasst und 
direkt per Funk gesendet, egal, dann verreckt der ESP, ohne dass 
irgendwas kaputt geht.

[Jens M. (schuchkleisser)]

Manfred P. schrieb:
> Werden Daten nur erfasst und
> direkt per Funk gesendet, egal, dann verreckt der ESP, ohne dass
> irgendwas kaputt geht.

Auch dann gilt: unter allen Umständen inklusive Alterung muss ein LWT 
noch sicher überkommen.
Und je nach Batterie ist es u.U. auch sinnvoll, das man undefinierte 
Zustände verhindert. Sonst geht evtl. was kaputt, läuft aus oder kommt 
nicht mehr sauber hoch nach dem Batteriewechsel.