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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Akku-Innenwiderstand messen


Autor: Helmut Hofmann (Gast)
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Hallo,

wie kann ich den Innenwiderstand eines NC-Akkus während einer 
Schnellladung messen, um den passenden Ladestrom einstellen zu können?? 
(wie bei Schulze-Ladegeräten)


Helmut

Autor: Mike (Gast)
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Hallo,

Wozu brauchst Du den Innenwiederstand, Normal ist bei NC 
Konstantstromladen angesagt, mit Stromquelle Strom vorgeben und auf 
Spannungsgratienten warten (delta peak). Die Spannung die sich am Akku 
einstellt ist abhängig vom Innenwiderstand aber für das Laden nicht 
wichtig. Den passenden Ladestrom ermittelst Du aus der Kapazität.

Gruß Mike

Autor: Helmut Hofmann (Gast)
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Danke Mike für die rasche Antwort.
Es geht um folgendes Problem. Ich habe ein Schnellladegerät mit einem 
At90S4433 gebaut, mit dem NC-Akkus (1-16) mit 4C oder noch schneller 
geladen werden können. Schaltung und Programm für Konstantstromladung 
sind fertig und funktionieren gut. Nur werden die Akkus (z.B AR500 von 
Sanyo bei konstanten 2,0A ladestrom) gegen Ende der ladung relativ warm. 
Gegen Ende der Ladung steigt auch der Innenwiderstand der Akkus. Um eine 
rasche, aber auch schonende Ladung zu ermöglichen, brauche ich die 
Innenwiderstandsmessung zur Ladestromanpassung. Bei den Ladegeräten von 
Schulze-Elektronik wird diese Technik praktiziert und die Akkus erwärmen 
sich  zum Ladeende hin nur gering.
Ein möglicher Ansatz wäre eine Ladeunterbrechung und kurzfistige 
Entladung mit konstantem Strom sowie Messung des Spannungsabfalls. 
Dieser Spaanungsabfall ist jedoch auch von der Zellenzahl abhängig und 
die muß bei meinem "Automatikladegerät" nicht eingegeben werden.

Vielleicht ist dir eine einfachere Lösung bekannt

Gruß  Helmut

Autor: sascha (Gast)
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Wenn du verschiedene Ladeströme nimmst, hast du ja auch verschiedene 
Spannungen am Akku. Durch die Werte kannst du den Innenwiderstand 
bestimmen. Im aktuellen ELV-Heft ist ein Meßgerät für 
Innenwiderstands-Messung für Akkus drin.


Mfg Sascha

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Ich würde mal sagen, das geht gar nicht.

Der Innenwiderstand ist nämlich stark vom Ladezustand abhängig. Ein 
voller Akku ist niederohmig und ein fast entladener hochohmig.

Du must also den Akku voll aufladen, erst dann kannst Du auch den 
Innenwiderstand im geladenen Zustand messen.



Peter

Autor: Siegfried (Gast)
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... und genau dieser Effekt soll wohl Messtechnisch nachgewiesen werden, 
oder?

Der Innenwiderstand lässt sich doch bestimmten, wenn die exakte Spannung 
am Akku über Sense-Leitungen abgegriffen wird (ähnlich den 
Labor-Netzteilen mit 4 Buchsen pro Ausgang).

D.h. kurze Ladepause (z.B. 1 Sek.),
Leerlaufspannung messen (UL),
kurzer Ladestromimpuls (z.B. 0,1 Sek.) mit bekanntem Strom (IL),
Spannung während dem Stromimpuls am Akku messen und auswerten (US).

Der Innenwiderstand ist dann (US-UL)/IL

Siegfried

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
Versuche es mal mit "Reflexladung", da bleiben die Akkus auch bei 4C 
noch kalt. Wie fein löst du denn überhaup die Akkuspannung auf. Sage 
jetzt bitte nicht 50mV da kannst du das Teil gleich in die Tonne legen. 
Profis lösen 2V mit 12 Bit auf um eine saubere Abschaltung zu bekommen.
Es sind auch fertige Chips bis 4C zu bekommen. Nicht ganz billig aber 
top. Die Dinger nennen sich ICS 1700 und
ICS 1702. Seit ich meine Akkus damit lade habe ich schon über lange Zeit 
kaum Powerverluste. Das soll aber jetzt auch nicht bedeuten die Akkus 
gingen nicht mehr kaputt, dem ist nicht so, aber sie halten deutlich 
länger.
Gruss Uwe

Autor: Tina (Gast)
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Hi, werde des Thema nochmal aufgreifen,

wie schaltet ihr denn euere NiMH oder NiCD akkus ab?
wenn ich einfach überprüfe ob die spannung etwas abfällt gegen ladeende, 
dann ist diese auswertung ja nicht resistent gegen evtl rauschen.

falls ich 3 messwerte aufnehme (pro sekunde einen) und überprüfe ob die 
messwerte kontinuierlich fallen habe ich des gleiche problem.

meine messwerte nehme ich mit einer genauigkeit von 2.5mV auf. wobei ich 
vorher noch einen 1zu10 teiler drin habe.... um die akkuspannung auf uC 
handliche werte zu veringern. wird das zu ungenau?

also, wie dedektiert ihr den ladeschluss

bin für jeden tip dankbar;-)

grüße
tina

Autor: Fasti (Gast)
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Hi!

Wenn du mittels -dU oder dU/dT abschalten willst musst du die Spannung 
vor allem bei NiMH wesentlich genauer messen können. Bei NiMH liegt die 
Schaltschwelle meines Wissens irgendwo bei 7mV. Bei einer Auflösung von 
nur 2,5mV wird das detektieren sehr schwer. 1mV Auflösung oder sogar 
weniger sollten es schon sein und wenn möglich auch noch "rauschfrei".

Grüße

Fasti

Autor: Tina (Gast)
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hmm das ist schlecht,

wäre es evtl möglich nach meinem 1 zu 10 teiler die änderung nochmal 
über einen op zu verstärken..... des sollte doch ohne weiteres möglich 
sein.

und was meinst du mit "rauschfrei" nochmal einen R-C glied nach den 
teiler?

es muss doch leute geben die sowas schonmal auf einem atmega16 oder so 
implementiert haben......

danke danke

grüße

Autor: Sascha Focus (sascha_focus) Benutzerseite
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Hi,

nicht mit nem AVR aber mit einem dsPIC30. Von diesem nutze ich den int. 
A/D Wandler(12Bit). Spannungsteiler 1:8, 8mV pro Bit. Bei NICD nutze ich 
einen Peak von 1% und bei NIMH 0.5%. Das funtioniert wunderbar. Akkus 
werden zwar warm aber nicht heiß.

Gruß Sascha

Autor: Tina (Gast)
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Ok... habe nun nochmal bissi nachgedacht.... wäre doch toll keinen 
spannungsteiler nehmen zu müssen, sondern einfach z-dioden die einem 
eine gewisse spannung abschneidet.....
durch die einsparung des spannungsteilers wird doch die messung 
genauer....

also z.B.:

Akkuspannung beträt 8.4V.... über eine Z-diode mit 7.2V bleibt 1.2V 
über.... un die kann man dann mit den 2.5mV auflösen...

Ich werde des mal näher untersuchen, gefällt mir bis jetzt ganz gut

einwände?

grüße und danke
tina

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Tina wrote:
> falls ich 3 messwerte aufnehme (pro sekunde einen) und überprüfe ob die
> messwerte kontinuierlich fallen habe ich des gleiche problem.

Schau dir mal den Programmteil hier an, Rauschen wird mit 
Mittelwertbildung unterdrückt, drei aufeinanderfolgende Messungen werden 
immer heftiges Rauschen haben.

http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial:_ADC

[edit: Unsinn rausgeschmissen ;)]

- wiebel

Autor: Sascha Focus (sascha_focus) Benutzerseite
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Tina wrote:
> Ok... habe nun nochmal bissi nachgedacht.... wäre doch toll keinen
> spannungsteiler nehmen zu müssen, sondern einfach z-dioden die einem
> eine gewisse spannung abschneidet.....
> durch die einsparung des spannungsteilers wird doch die messung
> genauer....
>
> also z.B.:
>
> Akkuspannung beträt 8.4V.... über eine Z-diode mit 7.2V bleibt 1.2V
> über.... un die kann man dann mit den 2.5mV auflösen...
>
> Ich werde des mal näher untersuchen, gefällt mir bis jetzt ganz gut
>
> einwände?
>
> grüße und danke
> tina

Mit der Z-Diode ist ne schlechte Idee und unnötig. Besser wäre ein 
umschaltbarer Spannungsteiler zur Messbereichsumschaltung. Natürlich 
entsprechend zur Zellenzahl. Ist günstiger und funktioniert auch.
Z.B bei einer NIMH Zelle ein Peak von 7mV. Dieser summiert bei 
entsprechnder Zellezahl.

Gruß Sascha

Autor: tripledot (Gast)
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Um eine extrem gute Auflösung zu bekommen, kann man auch einen 
Operationsverstärker als Subtrahierer benutzen.

Am Ende hat man dann ein vorher festzulegendes, kleines Messfenster (zB 
2V) und schiebt dann mit einer Hilfsspannung dieses Messfenster nach 
oben oder unten.
Nachteil: Man braucht neben einem ADC zusätzlich noch einen DAC.

Mit dieser Methode kommt man auch mit "kleinen" ADCs auf sehr gute 
Auflösung.

Die Genauigkeit ist dann ein weiteres Thema.

Autor: Tina (Gast)
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Hallo Sascha,

habe mal deinen Tipp mit den eigenen Spannungsteiler befolgt.
Habe für einen NiCD Akku mit 6 Zellen einen Spannungsteiler von 4,7K und 
18K
Weiterhin 2.5mV auflösung vom ADC


somit habe ich eine genauigkeit von 12 mV

wenn nun eine Zelle bei 7mV -du voll ist, dann sind dass 6*7mV= 42mV
in den ersten 5 Minuten deaktiviere ich die Abschalteautomatik.
soweit so gut, leider schaltet der Akku nach ca 10 minuten bei 1C 
ladestrom ab!


Ich mache 20 Messwerte und bilde den Mittelwert.

evlt sollte ich doch mal die möglichkeit des Differenzierers in betracht 
ziehen.
Oder hat evtl jemand noch einen einfachen tipp.

Grüße
Tina

Autor: Nobi (Gast)
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Hallo,

Ich hab mir nen Akkulader mit nem Atmega16 aufgebaut.

Ich nutze den internen 10Bit AD Wandler mit der eingebauten 2,56V 
Referenz und bekomme somit eine Auflösung von 2.5mV.
Ich mess Die Werte direkt so schnell der Prozessor es zulässt im 
Interrupt, und habe dann noch zur Glättung einen digitalen PT1 Tiefpass 
1.Ordnung programmiert.

Geladen wird mit einer ziemlich exakten geregelten Konstantstromquelle.
(P-FET mit OpAmp (I-Regler))
Am Abschaltkriterium hab ich dann ein bischen rumgespielt, und hab jetzt 
2 Kriterien gefunden.

Zum einen mess ich immer Die Zeit, die für einen Spannungsanstieg beim 
Laden um 5mv benötigt wird, und die Zeit seit der letzten Änderung der 
Messspannung.

Ist die Zeit seit der letzten Spannungsänderung größer wie der Akku für 
den letzten Anstieg um 5mV gebraucht hat, und die Spannung vom maximum 
um > 3mV abgefallen, dann schalte ich ab.

Zum anderen lässt sich kontrollieren, ob sich insbesonders bei kleinen 
Ladeströmen noch eine Änderung an der Ladespannung einstellt.
Ist die 5mV Zeit um, und ändert sich die Spannung seit mehr als 5 sec 
überhaupt nicht mehr, dann wird bereits bei einem Spannugsrückgang von 
1mv abgeschaltet.

Durch die Mittelung der Messspannung mittels PT1 Glied können auch 
Messwerte die etwas genauer sind als die Quantisierung des 10Bit AD- 
Wandlers es eigentlich hergibt entstehen (1mV).

Also Quasi eine Kombination von dI unhd dI² Abschaltung.

Autor: Nobi (Gast)
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Nobi schrieb:
> Also Quasi eine Kombination von dI unhd dI² Abschaltung.

Meinte Natürlich -dU und d²U Abschaltung

Autor: 900ss D. (900ss)
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Ich finde es schon interessant aber hast du mal geprüft, wann das letzte 
Posting zu dem Thema war? ;-)

Autor: Nobi (Gast)
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Haste Recht,
aber hier war schon mal 5 Jahre Pause, und kam nochmal ne interessante 
Diskussion zustande! ;-)

Autor: Bernd Stein (bernd_stein)
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Uwe schrieb:
> Hi!
> Versuche es mal mit "Reflexladung", da bleiben die Akkus auch bei 4C
> noch kalt.
...
> Die Dinger nennen sich ICS 1700 und
> ICS 1702.
...

Das Problem ist nur das diese nicht mehr hergestellt werden.

Bernd_Stein

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