Hallo,
das wäre jetzt eher eine Frage für das leider noch nicht existierende
Unterforum 'Mathematik und Naturwissenschaften'.
Kann man die Kapazität von Akkus zumindest theoretisch auch in Farad
angeben?
Es gilt ja
1F = (1A * s)/ V
Wenn ein 3,6V-Akku 1000mA/h hätte, könnte man das ja auch so auslegen:
C = (1A * 3600s)/3,6V [F]
= 1000 F
Also hätte der Akku eine Kapazität von 1000 Farad?!
Es ist natürlich klar, dass beim Aufladen je nach Akkutyp mehr oder
weniger viel Energie verloren geht und dass die Akkuspannung nicht
konstant ist, aber das soll hier ausgeklammert werden.
>Wenn ein 3,6V-Akku 1000mA/h hätte, könnte man das ja auch so auslegen:>C = (1A * 3600s)/3,6V [F]> = 1000 F
No, denn die Ladung des Akkus ist ja nicht "pro Volt", da dessen
Spannung im Vergleich zum Kondensator rel. konstant ist.
Jens G. schrieb:> No, denn die Ladung des Akkus ist ja nicht "pro Volt", da dessen> Spannung im Vergleich zum Kondensator rel. konstant ist.
Die einzig wahre Angabe für Leistung in Akkus wäre Wattsekunden...
Nur wenn man erstens die Ladekurve als Ursprungsgerade annähert (wovon
sie in der Realität nicht unerheblich abweicht) und zweitens wenn man
sich darauf einigt nur den Bereich von 3V bis 4.2V zu nutzen. Dann
könnte man auf die Idee kommen in einer ganz kruden Simulation (wenn
man z.B. eine Ladeschaltung oder einen Balancer simulieren will) einen
Akku mal eben schnell behelfsmäßig als Reihenschaltung aus Kondensator
und Widerstand modellieren, das geht aber nur so lange gut wie man nicht
auch Effekte berücksichtigen will die darauf beruhen daß es eben in
Wirklichkeit doch keine Gerade ist. Hab ich in der Vergangenheit schon
mal gemacht, man muss sich aber der Unvollkommenheit dieses kruden
Modells bewußt sein und es nur benutzen wenn man weiß ob man damit
bereits die Antworten bekommen kann nach denen man sucht.
OhWeia schrieb:> Die einzig wahre Angabe für Leistung in Akkus wäre Wattsekunden...
...also in Joule.
Natürlich könnte man auch die in einem Kondensator
gespeicherte Energie in Joule angeben, aber nur
unter zusätzlicher Verwendung der Spannung. Auf gut
Deutsch: Beide Einheiten passen nicht zueinander.
Hallo,
also ich würde nur den Anfangsbereich des voll geladenen Akkus
betrachten.
Aus der Steigung der initialen Entladungkurve kann man einen
vergleichbaren Kondensator berechnen.
Wäre ein Vergleich Powercap vs. Akku z.B. bei UMVs.
Gruß
Michael
Kann man schon, wenn sich der Spannungsverlust im z.B im 100-mV-Bereich
bewegt (Ripple), dann ist es vergleichbar.
Es gab mal tragbare Batterieradios mit D-Röhren (1,2-1,4 V Heizung
direkt, Monozelle oder NiCd), da war beim Netzbetrieb ein NiCd-Akku als
Ladekondensator vorgesehen. Das machte die Heizung komplett brummfrei.
Fabrikate habe ich vergessen.
Gruß - Werner
OhWeia schrieb:> Die einzig wahre Angabe für Leistung in Akkus wäre Wattsekunden...
Du meintest sicherlich Energie oder Arbeit, statt Leistung... Weia...
Michael A. schrieb:> also ich würde nur den Anfangsbereich des voll geladenen Akkus> betrachten
Und was soll das bringen?
Michael A. schrieb:> Aus der Steigung der initialen Entladungkurve kann man einen> vergleichbaren Kondensator berechnen.
Und während dein Akku dann bei 11,8 oder 2,7V (je nach Akkutyp) leer ist
hätte der vergleichbare Kondensator noch mehr als die Hälfte seiner
Kapazität.
Davon abgesehen ist die Entladekurve alles andere als eine Gerade und
schon gar keine die durch den Ursprung geht.
Aber wenn man will kriegt man auch ein Kamel durch ein Nadelöhr.
Besser nicht.
Die Kapazität ist definiert mit C = dQ / dU
Bei den ursprünglichen Akkuformen (Blei, Nickel-Eisen) war es
wünschenswert, dass dU -> 0 ist während des Entladevorgangs.
Erst die relativ neuen Akkutechnologien auf Li-Basis zeigen eine
ausgeprägte Proportionalität zwischen Klemmspannung und (Rest-)Ladung.
Die einzig sinnvolle Neuformulierung der "Kapazität" ist über die
gespeicherte Energie in Wattsekunden, Wattstunden, meinetwegen auch in
Joule oder Newtonmeter.
Angesichts der starken Spannungsabhängigkeit hochkapazitiver
Vielschicht-Kerkos dürfte die Angabe in J/Ws noch kurioser ausgehen, als
die der Kapazität selbst.
Udo S. schrieb:> Davon abgesehen ist die Entladekurve alles andere als eine Gerade und> schon gar keine die durch den Ursprung geht.
Wenn Du so tust als ob bei leerem Akku (3V) immer noch massenhaft
Energie im "Kondensator" ist (die man dann einfach niemals entnimmt),
also kurzerhand die Kurve auf der X-Achse so verschieben daß der linke
nie genutzte Teil dann durch den Ursprung gehen würde (und wenn man die
verbliebenen Beulen auch noch ausbügelt weil sie für die Simulation die
man beabsichtigt zufällig nicht relevant sind) dann wär es eine
Ursprungsgerade und man könnte einen C und einen Innenwiderstand in
Reihe als Modell für den Akku nehmen.
Allerdings wenn einem (wie dem OP in Post 1) versehentlich ein mA/h
rausrutscht ohne daß es beim Schreiben schon weht tut dann sollte man
einen solchen Stunt eher nicht durchführen, dann mangelt es noch ein
bisschen an der nötigen Sicherheit beim Überblick und beim Jonglieren
mit den Größen.
Wenn ich eine Exponentialfunktion genügend stauche, drehe, verzerre usw,
dann nähert sie sich in bestimmten Bereichen einer quadratische
Funktion.
Ergo: schmeissen wir die Expopnentialfunktion weg, machen wir jetzt
alles mit quadratischen Funktionen? ...
Udo S. schrieb:> Ergo: schmeissen wir die Expopnentialfunktion weg, machen wir jetzt> alles mit quadratischen Funktionen? ...
Kommt drauf an was Du annähern willst und wie genau es sein muss. Oft
werden irgendwelche krumme Kurven hinter denen abgrundtief komplexe
Vorgänge und dementsprechend unergründliche Modelle stehen sollten
kurzerhand als Polynom n-ter Ordnung angenähert und man kommt damit
davon +-5% bei Zimmertemperatur.
Thomas schrieb:> OhWeia schrieb:>> Die einzig wahre Angabe für Leistung in Akkus wäre Wattsekunden...>> Du meintest sicherlich Energie oder Arbeit, statt Leistung... Weia...
Oh Weia :D Ja, da hab ich zu schnell losgetippt...
Stefan schrieb:> Kann man die Kapazität von Akkus zumindest theoretisch auch in Farad> angeben?
Ladungsmenge = Kapazität * Spannung
Das heißt, die im Kondensator gespeicherte Ladungsmenge ist direkt
proportional seiner Kapazität und der angelegten Spannung
Bei einem geladenen Akku wird die Ladungsmenge nicht größer wenn die
Spannung steigt.
Bei einem Akku ist diese Beziehung nicht proportional!
Ähnliche gilt bei einer Induktivität mit Eisenkern. Steigt der Strom
über einen bestimmten Wert,
dann läßt sich die in ihr gespeicherte Eergie nicht mehr erhöhen.
Auf dieser Seite gibt es einen guten Vergleich zwischen
Superkondensatoren, Batterien bzw. Akkus und konventionellen
Kondensatoren:
https://www.energie-experten.org/erneuerbare-energien/oekostrom/energiespeicher/superkondensator.html
Wenn man sich auf den Endzustand GELADEN bezieht, dann könnte eine
"Kapazität" angeben,
aber man darf "Ladungsmenge = Kapazität * Spannung" nicht als Gleichung
auffassen, da diese Beziehung bei einem Akku nicht linear ist.
Bei einem Kondensator ist die Kapazität eine Konstante, die nicht von
der Spannung und/oder Ladungsmenge abhängig ist und
damit die Ladungsmenge direkt propotional zur Spannung ist. Man darf
damit rechnen und Ableitungen nach der Zeit durchführen.
GEKU (Gast) schrieb:
Datum: 10.04.2019 17:37
>Ladungsmenge = Kapazität * Spannung>Das heißt, die im Kondensator gespeicherte Ladungsmenge ist direkt>proportional seiner Kapazität und der angelegten Spannung>Bei einem geladenen Akku wird die Ladungsmenge nicht größer wenn die>Spannung steigt.>Bei einem Akku ist diese Beziehung nicht proportional!
Das wird ja immer bunter hier ....
Die Kapazität eines Kondensators ist praktisch eine spezifische
Eigenschaft des Kondensatiors. Und zwar eine Beziehung Ladungsmenge pro
Spannung, die für einen Kondensator immer gleich bleibt (theoretisch).
Sozusagen die spezifische Ladungsmenge.
In einen theoretischen Kondensator könnte man beliebig viel Ladung
reinpumpen, wobei die Spannung dann entsprechend der Kapazitätsbeziehung
linear mit ansteigt. Da gibt's kein absolutes Fassungsvermögen wie beim
Akku.
Beim Akku dagegen gibt's diese Abhängigkeit gar nicht, schon deswegen,
weil Kapazität im Akkubereich ohnehin ein falsch gewählte Begriff ist
(als Oberbegriff dafür bzw. im Sinne von Fassungsvermögen aber ok).
Eigentlich sollte es einfach Ladungsmenge heisen (I*t), aber da der
Begriff etwas sperrig für das gemeine Volk ist, hat sich der Begriff
Kapazität eingebürgert. KApazität bei Akku und bei Kondensator sind also
zwei völlig unterschiedliche Sachverhalte, die nicht wie vom TO
gleichgesetzt werden dürfen.
Jens G. schrieb:> KApazität bei Akku und bei Kondensator sind also> zwei völlig unterschiedliche Sachverhalte, die nicht wie vom TO> gleichgesetzt werden dürfen.
Wie bereits oben gesagt: Die in einem Akku gespeicherte Energie-
menge und die Kapazität eines Kondensators haben zwei völlig
verschiedene Einheiten. Das ist so, als wenn man fragen würde:
Wieviel Volt hat ein Watt?
Jens G. schrieb:> Kapazität ist im Akkubereich ohnehin ein falsch gewählte Begriff> (als Oberbegriff dafür bzw. im Sinne von Fassungsvermögen aber ok).> Eigentlich sollte es einfach Ladungsmenge heisen (I*t), aber da der> Begriff etwas sperrig für das gemeine Volk ist, hat sich der Begriff> Kapazität eingebürgert.
Jdfs. eine Bezeichnung, aber voellig unterschiedliche Bedeutungen.
Jens G. schrieb:> KApazität bei Akku und bei Kondensator sind also> zwei völlig unterschiedliche Sachverhalte, die nicht wie vom TO> gleichgesetzt werden dürfen.
Das liegt einfach daran, daß Akku und Kondensator nicht dasselbe ist.
Ich vergleiche nochmal kurz die fuer den TO relevanten Parameter...
Akkumulator ideal; nichtideal:
Kapazitaet, Konstantspannung(!);| n/ideal variiert Ua von X bis Y.
(Ueberladung & Tiefentladung außen vor: Es gibt leer ---&--- voll.)
Kondensator ideal; nichtideal:
Kapazitaet(.);| n/ideal = begrenzte Spannungsfestigkeit (Energieinhalt
ideal unbegrenzt steigerungsfaehig - via Erhoehung der Spannung.)
Die Eigenschaften der 2 versch. Prinzipien sind so unterschiedlich,
daß eben auch rein_theoretisch nichts "'bei 'rueberkommen kann".
Warum_auch sollten sich deren Eigenschaften nahezu gleichen (oder
auch nur aehneln, so daß der Unsinn etwas schwerer erkennbar waere)?
Es handelt sich einfach um 2 grundverschiedene Dinge dabei - Punkt.
Udo S. schrieb:> Michael A. schrieb:>> Aus der Steigung der initialen Entladungkurve kann man einen>> vergleichbaren Kondensator berechnen.>> Und während dein Akku dann bei 11,8 oder 2,7V (je nach Akkutyp) leer ist> hätte der vergleichbare Kondensator noch mehr als die Hälfte seiner> Kapazität.
Immer noch falsch. Der Kondensator hat dann immer noch die gleiche
Kapazität. Die Kapazität ändert sich nicht bei Ladung oder Entladung
(zumindest für ideale Kondensatoren). Was sich ändert, ist die im
Kondensator noch enthaltene Ladungsmenge. Und die noch enthaltene
Energie.
Die Verwirrung kommt wohl daher, daß bei Akkus von Kapazität
gesprochen wird, obwohl das physikalisch eigentlich eine Ladungsmenge
ist.
Axel S. schrieb:> Immer noch falsch. Der Kondensator hat dann immer noch die gleiche> Kapazität.
Sch... Sorry, das sollte natürlich "Ladung" heissen, nicht Kapazität.
Danke für die Richtigstellung. Vieleicht kann ein Mod das abändern oder
den Nonsens löschen.
Man kann, analog zum differentiellen Widerstand dU/dI von Dioden und
anderen nichtlinearen Bauteilen, eine differentielle Kapazität dQ/dU
definieren, die auf alle (auch nichtlinearen) Ladungsspeicher anwendbar
ist.
Yalu X. schrieb:> eine differentielle Kapazität dQ/dU> definieren, die auf alle (auch nichtlinearen) Ladungsspeicher anwendbar> ist.
Mathematisch kann man viel definieren, aber wozu soll das gut sein? Bei
manchen Akkus nimmt beim Laden, wenn sie voll sind, die Spannung sogar
wieder ab - d.h. deine differentielle Kapazität wird zuerst unendlich
und dann negativ.
Georg
georg schrieb:> Mathematisch kann man viel definieren, aber wozu soll das gut sein? Bei> manchen Akkus nimmt beim Laden, wenn sie voll sind, die Spannung sogar> wieder ab - d.h. deine differentielle Kapazität wird zuerst unendlich> und dann negativ.
Weil diese differenzielle Kapazität die Speicherung der Energie im
elektrischen Feld beschreibt.
Akkumulatoren und Batterien speichern die Energie über chemische
Bindung.
georg schrieb:> Bei> manchen Akkus nimmt beim Laden, wenn sie voll sind, die Spannung sogar> wieder ab
Dann kann man für solche Akkus natürlich dieses Modell nicht benutzen.
Aber zum Beispiel die CCCV-Ladung und Ladeschlusserkennung bei LI-Ion
kann man mit diesem simplen Modell ausreichend gut simulieren oder auch
das Balancen von Li-Ion-Serienschaltungen.
