Innenwiderstand von Li-Ion Zellen messen

Walther Gast #3399854
Lesenswert?
• ▲
▼ 
Hallo zusammen,

meine Frage ist, wie ich am besten den Innenwiderstand von Li-Ion Zellen 
(18650) messe. Gerne auch den Widerstand eines ganzen Packs.
Grundsätzlich würde ich die Leerlaufspannung messen und die Spannung bei 
einem definierten Lade- oder Enladestrom. Damit kann ich mir in der 
Theorie die Spannung ja genau ausrechnen.

Nun habe ich da aber Zweifel: Einerseits ist der Innenwiderstand ja eine 
komplexe Größe. Bei zu kurzen Strompulsen messe ich also ungewollt den 
imaginären Anteil mit. Wenn ich dagegen die Strompulse zu lange mache, 
steigt bzw. sinkt die Spannung ja dadurch, dass der Akku ge- bzw. 
entladen wird. Gibt es also eine bessere Methode oder einen optimalen 
Zeitpunkt zum abtasten der Spannung? Bauchmäßig würde ich z.B. mit 1A 
Laden und nach 10-100ms messen.

Panasonic stellte jüngst ein Verfahren vor, bei dem der Innenwiderstand 
beim Laden mit einem dem Ladestrom überlagerten Puls-Strom ermittelt 
wird. Falls jemand dazu mehr weiß (Stromstärke/Frequenz) wäre das 
natürlich besonders interessant.
Beitrag melden Bearbeiten Thread verschieben Thread sperren Anmeldepflicht aktivieren Anpinnen Thread löschen Thread mit anderem zusammenführen Markierten Text zitieren Antwort Antwort mit Zitat
Klaus R. #3399968
Lesenswert?
• ▲
▼ 
Walther schrieb:
> Falls jemand dazu mehr weiß (Stromstärke/Frequenz) wäre das
> natürlich besonders interessant.

Wenn Du die Li-Ion Zellen selbst einsetzt, dann kennst Du doch in der 
Regel die Anforderungen was Stromstärke/Frequenz betrifft.

> Einerseits ist der Innenwiderstand ja eine komplexe Größe.
Aber sicher nicht mit induktivem und kapazitivem Anteil.

Bei impulsförmigen Belastungen wirkt sich ein Ladekondensator positiv 
aus.
Gruss Klaus.
Beitrag melden Bearbeiten Löschen Markierten Text zitieren Antwort Antwort mit Zitat
Walther Gast #3400041
Lesenswert?
• ▲
▼ 
Klaus Ra. schrieb:
> Wenn Du die Li-Ion Zellen selbst einsetzt, dann kennst Du doch in der
> Regel die Anforderungen was Stromstärke/Frequenz betrifft.

Ich meinte die Frequenz und Stromstärke, die Panasonic aufmoduliert.

Klaus Ra. schrieb:
> Aber sicher nicht mit induktivem und kapazitivem Anteil.
Doch eigentlich schon. Zitat: "Das Problem ist also der Innenwiderstand 
der Akkuzelle, der sehr komplex ist und sich aus vielen verschiedenen 
Einzelwiderständen zusammensetzt wie z.B. dem ohmschen Widerstand der 
Elektroden, des Elektrolyten oder der Anschlüsse. Dazu kommt ein 
kapazitiver Anteil durch die Doppelschichtkapazität an den Elektroden 
sowie ein induktiver Anteil."
Quelle: 
http://www.elektroniknet.de/power/energiespeicher/artikel/102720/

Klaus Ra. schrieb:
> Bei impulsförmigen Belastungen wirkt sich ein Ladekondensator positiv
> aus.
Wieso? Wenn im Ersatzschaltbild der C parallel zum Ri und der Zelle ist, 
sollte doch im ersten Moment der C den Strom ableiten, ohne dass die 
Spannung am Ri abfällt. Also müsste ich warten, bis er geladen ist. Oder 
habe ich da einen Denkfehler?
Beitrag melden Bearbeiten Löschen Markierten Text zitieren Antwort Antwort mit Zitat
Udo S. #3400046
Lesenswert?
• ▲
▼ 
Zu viel Theorie und zu wenig ausprobieren.
belaste doch mal einen Akku mit Rechteckimpulsen (Mosfet, 
Rechteckgenerator, Shunt, Oszi) und schaue was rauskommt.
Dann siehst du an der Anstiegszeit wie lange du warten musst bis das 
System eingeschwungen ist.
Ich tippe jetzt mal das dauert weniger als 1ms.

Zum Messen der Spannung muss man eh kurz das Laden unterbrechen, also 
was solls.
Beitrag melden Bearbeiten Löschen Markierten Text zitieren Antwort Antwort mit Zitat
Dr. S. #3400093
Lesenswert?
• ▲
▼ 
Ich würde Udo recht geben, miss einfach mal was die Spannung macht, wenn 
du mit einem Strompuls belastest.

Für noch mehr Theorie:
http://www.kit.edu/downloads/Forschen-Intranet/05_Klotz_WorkshopLIB_CF_ANM_100610.pdf

Das Stichwort ist elektrochemische Impedanzspektroskopie, da wird 
zwischen 10mHz und ein paar kHz gemessen. 10mHz ^= 100s

Klaus Ra. schrieb:
>> Einerseits ist der Innenwiderstand ja eine komplexe Größe.
> Aber sicher nicht mit induktivem und kapazitivem Anteil.

Sogar noch abgefahreneres Zeug, wie zB die Warburg-Impedanz.
Beitrag melden Bearbeiten Löschen Markierten Text zitieren Antwort Antwort mit Zitat
Klaus R. #3400141
Lesenswert?
• ▲
▼ 
Walther schrieb:
> Klaus Ra. schrieb:
>> Bei impulsförmigen Belastungen wirkt sich ein Ladekondensator positiv
>> aus.
> Wieso? Wenn im Ersatzschaltbild der C parallel zum Ri und der Zelle ist,
> sollte doch im ersten Moment der C den Strom ableiten, ohne dass die
> Spannung am Ri abfällt. Also müsste ich warten, bis er geladen ist. Oder
> habe ich da einen Denkfehler?

Das mit dem Ladekondensator ist wie bei jedem gewöhnlichen Netzteil 
gemeint. Bei gewöhnlichen Netzteilen ist es sogar noch krasser. Da wird 
ein Wechselstrom mittels Brückengleichrichter in pulsierenden 
Gleichstrom gewandelt. Damit der Strom zu einem gleichförmigen 
Gleichstrom wird setzt man Ladekondensatoren ein. Sind die dann 
aufgeladen, überbrücken sie die Spannungslücken über fast 100ms und 
liefern für Impulse den nötigen Strom.

Dieser Elko hat einen ESR von 27 mOhm
http://www.reichelt.de/ELKOS-SMD-Lowest-ESR-PXA/2/index.html?&ACTION=2&LA=2&GROUPID=4341

Und dieser Kerko hat fast keinen ESR
http://www.reichelt.de/Vielschicht-SMD-G1210-High-Cap/X5R-G1210-100/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=107459&GROUPID=5155&artnr=X5R-G1210+100

Wenn Du den Innenwiderstand der Akkuzelle kennst, dann kannst Du ja mit 
LTSpice testen welche Ladekapazität welchen Ripple erzeugt.
Gruss Klaus.
Beitrag melden Bearbeiten Löschen Markierten Text zitieren Antwort Antwort mit Zitat
Walther Gast #3402923
Lesenswert?
• ▲
▼ 
Hallo nochmal,

inzwischen habe ich einfach mal ein paar Messungen gemacht. Ein MOSFET 
schaltet. Schaltet verschiedene Ladeströme zu und ich sehe mir den 
Verlauf an. Bisher habe ich nur das abschalten betrachtet und meine 
Befürchtung hat sich bestätigt:

Abhängig vom Zeitpunkt der Messung erhalte ich völlig unterschiedliche 
Ergebnisse. In den ersten 8µs bildet sich ein sehr starker Überschwinger 
nach unten aus. Nach einigen 100µs erreicht die Spannung ein Maximum, 
also das delta ein Minimum. In den darauf folgenden Millisekunden und 
Sekunden sinkt die Spannung kontinuierlich. Wenn ich das Delta_U nach 
ca. 2ms messe, komme ich meistens auf einen Wert, der Nahe an den 
tatsächlichen Wert herankommt (zumindest den Wert, den ein Spezielles 
Messgerät ermittelt). Nach ein paar Millisekunden mehr oder gar nach 
Sekunden ist das Delta_U bereits deutlich größer. Je nach Temperatur 
verschiebt sich auch noch der ideale Messzeitpunkt. Mit diesem Verfahren 
muss man nach meiner Ansicht mit mindestens 20% Toleranz rechnen. Wenn 
man den Messzeitpunkt gar nicht berücksichtigt sogar mit 100%!
Beitrag melden Bearbeiten Löschen Markierten Text zitieren Antwort Antwort mit Zitat
Thread beobachten

Antwort schreiben

Bitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben.

Bestehender Account

oder

Mit Google-Account einloggen

Noch kein Account?

Die Registrierung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.

Jetzt registrieren