Hallo an das Forum,
habe hier ein paar billige 18650er, deren tatsächliche Kapazität ich
ermitteln möchte. Ohne jetzt eine Konstantstromquelle aufbauen zu
wollen, kann man auch einfach einen fixen Widerstandswert nehmen (z.B.
33 Ohm), jede Sekunde die Spannung über ihm messen und das dann
sekündlich diese (milli)Amperesekunden aufsummieren? Weil dann bräuchte
ich nur ein Relay, den Widerstand und einen uC mit ADC.
Die Annahme ist dich gerechtfertigt, dass der Strom innerhalb dieses
Messintervalles gleich bleibt, oder?
Flip B. schrieb:> Man kann sogar mit ganz wenig mathematik einfach nur den zeitpunkt> msssen, an dem die zelle leer wurde.
Das ist nicht sonderlich genau.
@TE: Ja das geht, aber den Widerstand eher groß wählen, damit der
Kontaktwiderstand vom Relais keine Rolle mehr spielt.
Die Messintervalle müssen kurz sein.
Wenn du dir die Kennlinie eines Akkus anguckst, dann ist die Energie des
Akkus die Fläche unter dem Graphen. Du musst also integrieren.
Bei einem streng monoton fallenden Graphen ist es fürchterlich ungenau,
immer Summe(Strom*Spannung) zu bilden. Guck dir mal die keplersche
Faßformel an.
Waldfee schrieb:> Hallo an das Forum,>> habe hier ein paar billige 18650er, deren tatsächliche Kapazität ich> ermitteln möchte. Ohne jetzt eine Konstantstromquelle aufbauen zu> wollen, kann man auch einfach einen fixen Widerstandswert nehmen (z.B.> 33 Ohm), jede Sekunde die Spannung über ihm messen und das dann> sekündlich diese (milli)Amperesekunden aufsummieren?
Jep. Im Prinzip genau so habe ich das gerade eben für meinen Bedarf
aufgebaut: Beitrag "Projekt Li-Ion Akkutester"> Weil dann bräuchte> ich nur ein Relay, den Widerstand und einen uC mit ADC.> Die Annahme ist dich gerechtfertigt, dass der Strom innerhalb dieses> Messintervalles gleich bleibt, oder?
Wenn du nicht auf 0.1% Meßgenauigkeit aus bist, dann ist das gar kein
Problem. Ich messe sogar nur alle 10 Sekunden. Da bricht die
Akkuspannung nur um ein paar mV ein zwischen zwei Messungen und der
Strom ändert sich auch dem entsprechend wenig.
Die einfachste Methode ist:
Widerstand und eine Uhr, die mit einer 1,5V-Batterie läuft, an den Akku
anschließen. Ist der Akku leer, bleibt die Uhr stehen.
Wenn man sich noch mehr Aufwand machen will, kann man die
Spannungsmessung noch auf Ausreißer überprüfen.
Sascha schrieb:> Bei einem streng monoton fallenden Graphen ist es fürchterlich ungenau
Wie fürchetrlich ungenau?
Wenn du die Kapazität auf 1% oder genauer bestimmen willst, dann machst
du das bestimmt auch im Klimaschrank? Und berücksichtigst den
Innenwiderstand, sowie alle Parameter die ihn beeinflussen?
Genauer als 5% ist bei sowas doch völlig sinnlos.
Der Andere schrieb:> Wenn man sich noch mehr Aufwand machen will, kann man die> Spannungsmessung noch auf Ausreißer überprüfen.>> Sascha schrieb:>> Bei einem streng monoton fallenden Graphen ist es fürchterlich ungenau>> Wie fürchetrlich ungenau?> Wenn du die Kapazität auf 1% oder genauer bestimmen willst, dann machst> du das bestimmt auch im Klimaschrank? Und berücksichtigst den> Innenwiderstand, sowie alle Parameter die ihn beeinflussen?>> Genauer als 5% ist bei sowas doch völlig sinnlos.
Ja, wenn man sich denn sicher sein kann dass es auch 5% sind.
Andernfalls sollte man so einfache Maßnahmen wie richtiges integrieren
einfach umsetzen, kostet praktisch nix und macht Alles besser.
@Dietrich: Dein Ernst? Wann bleibt die Uhr stehen, bei 0,8V? Bei 1V?
Abgesehen davon dass das keiner genau sagen kann, was machst du dann mit
dem Akku noch? Der ist dann nur noch als Briefbeschwerer zu gebrauchen.
Der Andere schrieb:> Dietrich L. schrieb:>> Ist der Akku leer, bleibt die Uhr stehen.>> Und der Akku ggf. am Arsch. Super Methode :-(
Abgesehen vom wahrscheinlichen Nahtod des Akkus fließt während der
Entladung ein ständig sinkender Strom. Man kann also niemals (Zeit x
Strom) rechnen. Keine gute Idee...
Sascha schrieb:> @Dietrich: Dein Ernst? Wann bleibt die Uhr stehen, bei 0,8V? Bei 1V?> Abgesehen davon dass das keiner genau sagen kann, was machst du dann mit> dem Akku noch? Der ist dann nur noch als Briefbeschwerer zu gebrauchen.
Naja, HiTech ist das nicht, aber zum Grobabschätzen reicht es.
Natürlich darf man keine Akkus damit messen, die Tiefentladung nicht
verkraften.
Ich sehe gerade: die Waldfee wollte 18650er messen. Da passt es ja
sowieso nicht.
Aber bei NiCd oder NiMH müsste das schon einigermaßen gut gehen.
Gruß Dietrich
Sascha schrieb:> Der Andere schrieb:>> Sascha schrieb:>>> Bei einem streng monoton fallenden Graphen ist es fürchterlich ungenau>>>> Wie fürchetrlich ungenau?>> Wenn du die Kapazität auf 1% oder genauer bestimmen willst, dann machst>> du das bestimmt auch im Klimaschrank? Und berücksichtigst den>> Innenwiderstand, sowie alle Parameter die ihn beeinflussen?>>>> Genauer als 5% ist bei sowas doch völlig sinnlos.>> Ja, wenn man sich denn sicher sein kann dass es auch 5% sind.> Andernfalls sollte man so einfache Maßnahmen wie richtiges integrieren> einfach umsetzen, kostet praktisch nix und macht Alles besser.
Vollkommener Blödsinn. Für jedes Meßintervall hat man zwei Meßwerte.
Einen vom linken Rand, einen vom rechten Rand. Bei der Entladung des
Akkus wird (abgesehen von Meßfehlern) der Wert vom linken Rand größer
oder gleich dem Wert vom rechten Rand sein. Man kann jetzt 3
verschiedene Rechnungen machen:
1. man rechnet für das gesamte Intervall mit dem Wert vom linken Rand.
Dadurch bekommt man einen insgesamt zu großen Wert.
2. man rechnet für das gesamte Intervall mit dem Wert vom rechten Rand.
Dadurch bekommt man einen insgesamt zu kleinen Wert. Das ist die Methode
mit der ich den AVR im o.g. Akkutester rechnen lasse.
3. man nimmt an, daß sich der Wert innerhalb des Intervalls linear
ändert und rechnet mit dem Mittelwert.
Ich hab jetzt einfach mal ein kleines Perl-Skript gehackt, das alle drei
Varianten implementiert und das log von der Entladung eines 800mAh Akkus
von Pollin verwendet. Der Akku wurde mit 15R Lastwiderstand entladen,
was etwas über 3 Stunden gedauert hat (1096 Meßwerte):
1
/tmp $./akku.pl <akku_800mAh_15R.log
2
Akku-Kapazität oberer Grenzwert: 0.73822 Ah
3
Akku-Kapazität linear gemittelt: 0.73813 Ah
4
Akku-Kapazität unterer Grenzwert: 0.73804 Ah
5
Akku-Kapazität vom Akkutester: 0.7388 Ah
6
Toleranzband: 0.025 %
Was sehen wir hier: das Toleranzband zwischen oberem und unterem
Grenzwert ist nur 0.025% breit. Egal, wo in diesem Band der wahre Wert
liegt, der Fehler ist nie größer als 0.025%.
Der Wert, den der Akkutester selber auswirft, ist minimal größer. Warum?
Zum einen weil das Perl-Skript das erste Meßintervall nicht verwendet
(dafür ist der linke Meßwert nicht bekannt). Zum zweiten sind die
Spannungswerte aus dem Log gerundet. Zum dritten rechnet der AVR nur mit
single precision float, Perl aber mit double.
Andererseits hat der ADC im AVR nur 10 Bit. Schon die Meßwerte im Log
gaukeln eine höhere Auflösung vor, als der ADC tatsächlich hat
(allerdings ist das nur ein bißchen gemogelt, denn es werden 10
ADC-Meßwerte gemittelt; der Mittelwert hat also eine höhere
Auflösung).
Fazit: für Entladungen über 3 Stunden ist der Fehler aus der nicht-
perfekten Integration komplett vernachlässigbar, selbst bei 10 Sekunden
Meßintervallen. Für Hochstromentladung < 1 Stunde wird der Fehler sicher
etwas größer, aber der ADC_Fehler wird auch hier überwiegen. Ganz zu
schweigen von der Toleranz des Lastwiderstands.
Nachtrag:
ich habe das Skript mal noch so geändert, daß es das erste 10-Sekunden
Intervall doch mit berücksichtigt und einfach annimmt der Strom wäre
innerhalb dieses Intervalls konstant geblieben. Dann stimmen alle Werte
ausgesprochen gut überein:
Simpel schrieb:> LM317 als Konstantstromsenke. Mit dem µC die Zeit messen bis per> ADC die> min. Entladespannung erkannt wird, dann abschalten. Strom*Zeit...> Fertig.
Die Frage des TO ging in die Richtung, ob er OHNE
Konstantstromquelle(Senke) und OHNE µC die Kapazität ermitteln kann.
Die Frage hat Axel Schwenke schon richtig beantwortet. Im Prinzip kam
der Lösungsweg sogar vom TO selber, Axel hat ihn bestätigt und
erläutert, wie er es macht...
Warum schlägst du jetzt ausgerechnet das vor, was der TO nicht wollte?
Vor einiger Zeit hatte ich auch Kapazitätsmessungen an Akkus gemacht.
Den konstanten Entladestrom habe ich so realisiert:
Ich habe eine Reihenschaltung aus dem zu messenden Akku, einem
Labornetzteil, einer Last-Glühbirne und einem Schalter gesteckt. Am
Labornetzteil den gewünschten Entladestrom eingestellt und den Prüfakku
mit dem Voltmeter überwacht.
Den Stromkreis habe ich nach Erreichen der Entladeschlußspannung
getrennt und mit der Entladezeit mal konstantem Entladestrom die
Kapazität errechnet.
Sieht auf den ersten Blick eher wie eine Ladeschaltung aus, arbeitet
aber tatsächlich als Entladeschaltung und liefert auch plausible Werte.
Grüße
Richard
Okay, ein kleines Followup:
Hab es jetzt mit der ursprünglich besprochenen Methode aufgebaut und
gemessen, evtl. werde ich es morgen als Gegenüberstellung doch mit einer
Konstantstromsenke versuchen, auch wenn mir die einfache Methode doch
sehr zusagt.
Es handelt sich um 'UltraFire'(Die Schlechtesten der Schlechtesten) mit
sagenhaften 5800mAh, Panasonic, Sony und Co. sollten sich schämen ;)
Habe immerhin keine sandgefüllten Leergehäuse erhalten, 325mAh(!) sind
dann doch etwas enttäuschend.
Bin gespannt wie die Markenakkus abschneiden werden.
Richard H. schrieb:> einer Last-Glühbirne und einem Schalter gesteckt. Am> Labornetzteil den gewünschten Entladestrom eingestellt und den Prüfakku> mit dem Voltmeter überwacht.
Hallo, warum hast Du eine Glühbirne verwendet? Konntest Du dann sehen,
wenn die Batterie alle ist, weil dann die Glühbirne ausgegangen war?
Axel Schw. schrieb:
"...aber der ADC_Fehler wird auch hier überwiegen. Ganz zu
schweigen von der Toleranz des Lastwiderstands."
Eben.
Bevor man Handstände statistischer Natur macht und damit eine Präzision
vorgaukelt, die von Seiten der Meßmethode und deren Toleranz schon
obsolet ist, sollte man bei Letzterer beginnen die Basis für Genauigkeit
zu legen.
Mit Konstantstrom hat man z.B. schonmal die quadratische Abhäbgigkeit
der Wärmeleistung am Wid. in Bezug zur sinkenden Akkuspannung weg, was
wohl der meßtechnisch gravierendste Bug im System sein dürfte. Und ein
317 + Shunt ist wirklich kein Hexenwerk in Relation zum Vorteil, den er
hierbei bringt.
Allerdings, wenn es nur um die vergleichende Pi*Daumen-Abschätzung
zwischen ein paar Zellen untereinander geht und die Absolutwerte nicht
relevant sind, reicht dafür auch die Widerstandsmethode. Da würd ich
auch keinen unnötigen act machen.
Cord C. schrieb:> Hallo, warum hast Du eine Glühbirne verwendet? Konntest Du dann sehen,> wenn die Batterie alle ist, weil dann die Glühbirne ausgegangen war?
Die Glühbirne verbrät den Entladestrom.
Könnte man auch mit einem Lastwiderstand machen, aber Glühbirnen waren
vorhanden, einen Lastwiderstand hätte ich erst beschaffen müssen.
Den Entladezustand des Akkus überwache ich mit einem Voltmeter am Akku.
Grüße
Richard
Simpel schrieb:> Axel Schw. schrieb:>> "...aber der ADC_Fehler wird auch hier überwiegen. Ganz zu> schweigen von der Toleranz des Lastwiderstands.">> Eben.> Bevor man Handstände statistischer Natur macht und damit eine Präzision> vorgaukelt, die von Seiten der Meßmethode und deren Toleranz schon> obsolet ist, sollte man bei Letzterer beginnen die Basis für Genauigkeit> zu legen.
Falls das nicht klar geworden sein sollte: ich gebe oben die Kapazität
des Akkus nicht deswegen mit 4 oder gar 5 Nachkommastellen an, weil ich
diese Präzision zu erhalten glaube oder gar benötige.
Das einzige worum es mir ging, war die Aussage zu widerlegen daß man
durch das Summieren aller paar Sekunden irgendwelche Einbußen an
Genauigkeit hat.
> Mit Konstantstrom hat man z.B. schonmal die quadratische Abhäbgigkeit> der Wärmeleistung am Wid. in Bezug zur sinkenden Akkuspannung weg, was> wohl der meßtechnisch gravierendste Bug im System sein dürfte.
Das ist kein Fehler, sondern eine Designentscheidung. Leistungswider-
stände verwenden typischerweise eine Widerstandslegierung die einen
relativ gemütlichen Tempco hat. 2W Drahtwiderstände mit 15R wie sie
bspw. Reichelt für €0,36 verkloppt, haben 150ppm/K. Wenn man so einen
Widerstand mit 65K Übertemperatur betreibt, gibt das gerade mal 1%
Abweichung. Über den gesamten Entladezeitraum fällt die Spannung von
knapp über 4V auf 3V, was einer Leistungsänderung um Faktor 1.8
entspricht. Der relative Fehler aus dem Tempco des Widerstands ist also
nicht mal 0.5%.
> Und ein 317 + Shunt ist wirklich kein Hexenwerk in Relation> zum Vorteil, den er hierbei bringt.
Der Vorteil ist keiner. Und der Nachteil ist offensichtlich: ein
Widerstand darf viel heißer werden, braucht also keinen Kühlkörper.
Das gravierendste Problem allerdings: ein LM317 wird als Konstant-
stromquelle zum Entladen eines Akkus bei 3V schon deutlich außerhalb
seiner Specs betrieben. Denn 1.2V fallen schon am Meßwiderstand ab,
bleiben nur 1.8V Dropspannung für den LM317.
Richard H. schrieb:> Die Glühbirne verbrät den Entladestrom....> Den Entladezustand des Akkus überwache ich mit einem Voltmeter am Akku.
Damit weisst du aber nichts über die Akku-Kapazität, weil der Strom
durch die Glühbirne keineswegs konstant ist, und bei deiner Messmethode
sogar völlig unbekannt.
Georg
Georg schrieb:> Damit weisst du aber nichts über die Akku-Kapazität, weil der Strom> durch die Glühbirne keineswegs konstant ist, und bei deiner Messmethode> sogar völlig unbekannt.
Der Strom bei meiner Methode ist mir sehr gut bekannt und er ist auch
sehr konstant.
Georg schrieb:> Damit weisst du aber nichts über die Akku-Kapazität, weil der Strom> durch die Glühbirne keineswegs konstant ist, und bei deiner Messmethode> sogar völlig unbekannt.
Was glaubst du wohl, warum Richard schrieb:
Richard H. schrieb:> Am Labornetzteil den gewünschten Entladestrom eingestellt> und den Prüfakku mit dem Voltmeter überwacht.
:-)
Ich habe eine Konstantstromquelle als künstliche Last hergestellt. Die
1,6V der als "Referenzspannung" verwendeten LED werden als
Betriebsspannung für ein Quarzuhrwerk verwendet.
Die Zelle 18650 ist mit einem Lade-entlademodul (1€ beim Chinesen)
gekoppelt.
Zur Beginn der Entladung wird die Uhr auf Null gestellt und die
Stromquelle eingeschaltet.
Für das Entladeende sorgt das Modul. Wenn dieses abschaltet bleibt die
Uhr stehen und man kann dann die Entladezeit ablesen und die Ah
berechnen.
( im moment fehlt mir die Zeit, Schaltbild kommt vielleicht später)
Für die Ausmessung der Kapazität einer einzelne NiMh-Zelle bis hin zu
einer 12V-Batterie habe ich mir ein kleines Gerät gebaut:
Konstante, gnadenlose 1A (umschaltbar auch auf 0,5A - falls kleinere
Zellen ausgemessen werden sollen) werden in umgekehrter Richtung durch
die Zelle bzw. Zellen (je nach Schalterstellung) gejagt, bis die
Zellenspannung pro Zelle nur noch 1V beträgt - dann fällt das Relais ab.
Alles wird stromlos.
An dem Relaiskontakt war zuvor eine Uhr (220V) angeschlossen. Die läuft
dann nicht mehr weiter. Ich brauche dann nur noch, irgendwann mal, die
Stunden von der Uhr ablesen und mit 1 oder 0,5 multiplizieren, dann habe
ich die Kapazität der Zelle bzw. Zellen ermittelt. Das funktioniert gut,
vor allen Dingen, sehr genau. Die Zellen werden auch nicht tiefentladen.
Mit einem Transistor (2N3055) und wenigen Bauteilen zusätzlich läßt sich
ein genauer Konstantstrom einrichten.
Eine bzw. zwei 12V-Sofitten liegen dabei im Strompfad und zeigen durch
ihr Leuchten den Stromfluß an. Ein Zeigermeßgerät mißt die
Zellenspannung bzw. durchschnittliche Zellenspannung, falls mehreren
Zellen entladen/geprüft werden.
