Bleiakku Ladestand messen: Ladungsmenge oder Energie mitzählen?

[Paul H. (powl)]

Hi,

ich würde gerne den Ladestand eines Blei-Akkus mit einem Spannungs- und 
Stromsensor überwachen.

Komme ich zu besseren Ergebnissen, wenn ich die ein- und ausfließende 
Energiemenge zähle oder wenn ich die ein- und ausfließende Ladung zähle?

Denkbar wäre auch eine fiktive Größe die auf der Energie- oder 
Ladungsmenge basiert, in die aber noch Einflüsse wie Ladewirkungsgrad 
und Verluste am Innenwiderstand mit einfließen. Bei jeder längeren 
Volladung, also wenn der Akku eine ausreichend lange Zeit am Ladegerät 
hängt, könnte man den Zähler wieder auf 0 (="vollgeladen") setzten.

Die Genauigkeit der Ladestandsschätzung sollte hinter so 5-10% betragen.

lg

[Torsten C. (torsten_c)]

Paul H. schrieb:
> Komme ich zu besseren Ergebnissen, wenn ich die ein- und ausfließende
> Energiemenge zähle oder wenn ich die ein- und ausfließende Ladung zähle?

Ja. Wenn das nicht nötig wäre, würden z.B. die 'Batteriemanager' in 
Kraftfahrzeugen den Aufwand gar nicht erst betreiben.

Allerdings kann man dazu fast beliebig viele Kennlinien und Kennfelder 
ermitteln, vielleicht teilweise selbstlernend, um die Genauigkeit zu 
verbessern.

Bleiakkus reagieren z.B. recht unterschiedlich auf 'Zyklisierung' oder 
Temperatureinflüsse.

Falls sich Randbedingungen ständig ändern, sind 5-10% kein leichtes 
Ziel.

VG Torsten

[Paul H. (powl)]

Du hast jetzt auf eine entweder-oder-Frage ganz klar mit "Ja" 
geantwortet ;-) Danke für deine Ausführung, aber das war mir schon 
vorher ziemlich klar.

Es geht jetzt nur noch darum, ob es geschickter ist entweder nur die 
Ladung zu zählen, also das Integral über die vom Stromsensor gelieferten 
Messwerte zu bilden oder die Energie zu zählen, also das Integral aus 
dem Produkt des Stroms und der Klemmenspannung am Akku zu bilden.

[Torsten C. (torsten_c)]

Bei bekannten und konstanten Randbedingungen reichen für 5-10% 
vielleicht die Amperesekunden.

Keiner kennt Deine Randbedingungen. Also brauchst Du Strom, Spannung, 
Temperatur, deren Historien und ein Software-Batterie-Modell, falls die 
Randbedingungen unbekannt sind.

Die Welt ist nicht schwarzweiss. Kompromisse bei teilweise bekannten 
Randbedingungen sind auch möglich.

[batman (Gast)]

Die Kapazität von Bleiakkus wird ja schon mal nicht in Joule angegeben, 
sondern in Ah. Dazu sind für verschiedene Ströme dann auch die 
jeweiligen (unterschiedlichen) Kapazitäten angegeben. Daraus könnte man 
leicht den jeweiligen Korrekturfaktor ermitteln und beim Integrieren 
einbeziehen. Die Spannung ist dagegen recht konstant und würde nach 
meiner Vermutung weniger zur Präzision beitragen.

[Elektrofan (Gast)]

Angenomen, die dem vollen Akku entnehmbare Ladung ist für konstanten 
Strom, z.B. 20-stündig ("C20"), angegeben.

Entlädt man auf diese Art, erhält man eine von der jeweiligen (langsam 
fallenden) Spannung abhängige Energie (=Zeitintegral von Spannung mal 
Strom).
Entlädt man aber mit z.B. 5 mal so grossem Strom, ist nicht nur die 
entnehmbare Ladung kleiner, sondern zusätzlich auch die Spannung:
Der Akku ist also (noch) viel schneller alle, als es der eigentlich 
entnommenen und gezählten Energie entspricht.

Die fehlende bzw. nicht erfasste Energie wird z.T. im Innenwiderstand 
umgesetzt bzw. ist dem Akku so schnell gar nicht entnehmbar.

Also müsste man den Strom zählen und dabei höhere Ströme stärker 
gewichten.
Und zusätzlich natürlich die Entladeschlussspannung überwachen.