Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Li-Ion-Batterie an Wechselspannung


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von Johny (Gast)


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Hallo,

der Aufbau meiner Frage kann dem Bild entnommen werden. Die beiden 
Messpunkte (M1, M2) werden jeweils auch gegen Ground gemessen. M1 ist 
damit eine reine Wechselspannung um den Nullpunkt, beispielsweise 9 VAC. 
Die Batterie (Li-Ion, genauer Typ unbekannt) liefert weitere 9 VDC. Die 
Frage lautet jetzt, messe ich an Punkt M2 tatsächlich die überlagerten 
Spannungen oder sorgen irgendwelche (parasitären) Effekte in der 
Li-Ion-Zelle dafür, dass an M2 etwas völlig anderes gemessen wird. Durch 
einen Versuch kann ich es leider nicht einfach nachstellen, da mir die 
Komponenten nicht zur Verfügung stehen. Im Notfall würde ich das aber 
tatsächlich bestellen und nachbauen.

Bin mir bei der Frage leider nicht sicher, in welcher Kategorie sie am 
besten aufgehoben ist. Kann also gerne verschoben werden.

Grüße
Johannes

: Verschoben durch Moderator
von Ralf (Gast)


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Kann man so einfach nicht sagen. Lithium-Ionen Zellen haben eine sog. 
Doppelschichtkapazität, die kann durchaus schon im Bereich von einigen 
mF bis 1F liegen. Je nach Frequenz der Wechselspannung wirkt die mehr 
oder weniger hochohmig.

Aber grundsätzlich gibt es sowieso keine Einzelzellen, die 9V DC 
ausgeben. Das ist also irgendwie eine Batterie, die kann Elektronik drin 
haben (hoffentlich) und damit wird das ganze nochmal komplizierter.

Was ist denn überhaupt der Hintergrund dieses Versuchs?

von Johny (Gast)


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Hallo,

danke schon mal für die Antwort, also die Spannung war wirklich nur 
beispielhaft gewählt. Es kam lediglich die Frage auf, ob man an einer 
Batterie mit Wechselspannung testen kann, ob die Isolation ausreicht 
(z.B. gegen ein Gehäuse).

von Ralf (Gast)


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Soweit mir bekannt ist, werden Isolationsprüfungen üblicherweise mit DC 
durchgeführt. Ich habe bisher noch nie eine AC Isolationsmessung gemacht 
oder gesehen. Soll natürlich nicht heissen, dass es sowas nicht gibt 
ABER in dem Fall kriegst du nicht nur mit der Doppelschichtkapazität der 
Zelle Probleme sondern auch mit den parasitären Kapazitäten dh. du 
würdest nicht beurteilen können, ob ein Isolationsfehlerstrom fließt 
oder ob es sich nur um den kapazitiven Ableitstrom handelt.

Im Übrigen machen wir Isolationstests an unseren Batterien nur jeden Pol 
einzeln gegen Gehäuse (falls leitfähig). Überspannungen sind ein gutes 
Mittel um Zellen zu zerstören, ganz zu schweigen von etwaigen 
Schutzschaltungen. In deinem Schaltplan würde die Batterie auf jeden 
Fall Überspannung sehen. Wieviel Überspannung hängt dann eben wieder von 
der Frequenz ab.

von Lothar M. (zwickel)


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Ralf schrieb:
> In deinem Schaltplan würde die Batterie auf jeden
> Fall Überspannung sehen. Wieviel Überspannung hängt dann eben wieder von
> der Frequenz ab.

Sehe ich ganz anders.

Solange der M2 nicht belastet wird, passiert garnichts. Wenn du an M2 
ein Scope dranhängst, siehtst du die Wechselspannung mit einem 
DC-Offset. Mehr passiert nicht.

Spannend wird es erst, wenn du M2 mit einer Last beaufschlagst.
Dann kommt es ganz auf deren Widerstand an. Aber das wurde hier ja nicht 
angegeben.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Johny schrieb:
> Die Frage lautet jetzt, messe ich an Punkt M2 tatsächlich die
> überlagerten Spannungen oder sorgen irgendwelche (parasitären) Effekte
> in der Li-Ion-Zelle dafür, dass an M2 etwas völlig anderes gemessen wird.
Du misst im Idealfall eine Wechselspannung, die um die Batteriespannung 
ins Positive verschoben ist.

Lothar M. schrieb:
> Spannend wird es erst, wenn du M2 mit einer Last beaufschlagst.
Wobei auch ein Messkopf evtl. schon eine Last darstellt und das 
Messergebnis beeinflusst.

Johny schrieb:
> M1 ist eine reine Wechselspannung um den Nullpunkt, beispielsweise 9 VAC.
Effektivwert oder Spitzenwert?

: Bearbeitet durch Moderator
von Lothar M. (zwickel)


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Lothar M. schrieb:
> Effektivwert oder Spitzenwert?

Völlig wurschd, er hat eben diese VAC plus den Batterie-Offset.

von Ralf (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Sehe ich ganz anders.
>
> Solange der M2 nicht belastet wird, passiert garnichts. Wenn du an M2
> ein Scope dranhängst, siehtst du die Wechselspannung mit einem
> DC-Offset. Mehr passiert nicht.

Mein Fehler. Du hast natürlich recht. Der rechte Teil der Schaltung 
hängt ja in der Luft.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Lothar M. schrieb:
> Völlig wurschd, er hat eben diese VAC plus den Batterie-Offset.
Die Wurst wird aber eher interessant, wenn da ein Widerstand 
angeschlossen wird. Denn dann fließt ab Vss=18V ein Strom "rückwärts" 
durch den Akku...

von Lothar M. (zwickel)


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Lothar M. schrieb:
> Die Wurst wird aber eher interessant, wenn da ein Widerstand...

Ist ja nicht, kann jedenfalls keinen sehen.
Deshalb:
Lothar M. schrieb:
> Spannend wird es erst, wenn du M2 mit einer Last beaufschlagst.

von Johny (Gast)


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Ganz "unbelastet" ist M2 ja nicht, es hängt sowohl die Scope als auch 
irgend eine Art von Isolationswiderstand (zb gegen Gehäuse) dran. Aber 
kann ich davon ausgehen, dass die Li-Ion-Zelle keine frequenzabhängigen 
parasitären Effekte vorweist?

Sinnvoller ist die Messung von Isolationseigenschaften an einer Batterie 
natürlich mit einer DC-Spannung, der Versuch hier ist auch eher 
theoretischer Natur

von Lothar M. (zwickel)


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Johny schrieb:
> Ganz "unbelastet" ist M2 ja nicht, es hängt sowohl die Scope als auch
> irgend eine Art von Isolationswiderstand (zb gegen Gehäuse) dran. Aber
> kann ich davon ausgehen, dass die Li-Ion-Zelle keine frequenzabhängigen
> parasitären Effekte vorweist?

Was glaubst du, wird eine "Last" von >1MΩ mit einem niederohmigen Akku 
machen?

Willst du auf Molekularebene forschen?

Da könntest du genausogut fragen, wie lange dauert es bis sich der Akku 
über den Isolationswiderstand entladen hat.

von michi42 (Gast)


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Hi,

sowas wird gerne bei Batterietests gemacht. Suche mal "komplexe 
Warburg-Impedanz", "EIS Impedanzspektroskopie", Batterie Kleinsignal 
Ersatzschaltbild.
Alledings nimmt da gerne ein Stromquelle statt Spannungsquelle.

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