Hallo, ich suche eine Referenzspannungsquelle mit folgenden Eigenschaften: - Spannungsbereich einstellbar von ungefähr 8 bis 13V. - Die Spannung muss über einen Zeitbereich von mehreren Stunden absolut stabil sein, also Schwankungen von 1mV ist schon viel zu viel. - Der Temperaturbereich interessiert primär bei Zimmertemperatur (15 bis 30 Grad) - Die Spannung sollte möglichst rauscharm sein, da damit Ströme zum Verbraucher von wenigen uA gemessen werden müssen - Eingangspannung steht nach belieben zur Verfügung - Ausgangsseitig sollte ein Strom um die 50mA zur Verfügung stehen Folgendes will ich versuchen: Es geht darum die Selbstentladung von Lithium-Akkuzellen zu bestimmen. Der Selbstentladestrom liegt in der Größenordnung von uA wenn die Zelle i.O. ist. Die Schaltung möchte ich wie folgt aufbauen: An die Referenzspannung wird ein Spannungsteiler angeschlossen. Am Abgriff des Spannungsteilers muss einstellbar über die Spannungsreferenz eine Spannung von 3 bis 4,2V anliegen. Daran wird die Lithiumzelle angeschlossen. Der Spannungsteiler hat einen Gesamtwiderstand von 150 bis 250 Ohm. Der Hintergrund wieso ich einen Spannungsteiler einsetze, ist der dass ich eine Spannungsquelle benötige die den Akku sowohl auf- als auch entladen kann, bis die Zellenladung ausgeglichen ist und genau auf der eingestellten Spannung liegt. Zum Schluss fließt dann fast kein Strom mehr. Eben nur noch der Strom, der die Selbstentladung der Zelle ausgleicht. Dieser liegt im uA Bereich. Bereits Spannungsschwankungen von 1mV führen zu Strömen in diesem Bereich, die Schwankungen müssen also möglichst im 0,1mV oder niedriger liegen. Hat jemand eine Idee für so eine Spannungsreferenz?
Dirk schrieb: > Hat jemand eine Idee für so eine Spannungsreferenz? Referenzen liefern selten mehr als 10 mA. -> was Du suchst heißt "SMU = Source Meter" z.B. Keithley 2400. Die Zellenspannung ist auch Temperaturabhängig. Eine Temperaturänderung kann einen Leckstrom simulieren. -> zumindest die Zelle muß genau temperiert werden. Gruß Anja
Anja schrieb: > Keithley 2400 Anja schrieb: > Referenzen liefern selten mehr als 10 mA. > -> was Du suchst heißt "SMU = Source Meter" z.B. Keithley 2400. > > Die Zellenspannung ist auch Temperaturabhängig. > Eine Temperaturänderung kann einen Leckstrom simulieren. > -> zumindest die Zelle muß genau temperiert werden. > > Gruß Anja Hi, ok die Referenz könnte auch weniger Strom liefern, wenn ich keinen Spannungsteiler verwende. Dann würde ich mich auf einen (rel. hochohmigen) Widerstand parallel zur Zelle beschränken. Vor dem Anschließen der Zelle stelle ich die Referenz-Spannung genau auf den Wert den der Akku hat, dann fließen nur noch 0,x mA. Das Keithley scheint ja genau das richtige zu sein, aber für mein Projekt leider zu teuer. Mit der Temperaturabhängigkeit der Zelle hast du recht, aber eines nach dem anderen. Meine aktuelle Referenz driftet ganz wenig innerhalb von einer halben Stunde um 1mV was die Messung schon unmöglich macht. Ich wäre ja froh erst mal das Problem lösen zu können. Grüße Dirk
Dirk schrieb: > Meine aktuelle Referenz driftet > ganz wenig innerhalb von einer halben Stunde um 1mV Dann nimm doch einfach die Referenz mit der Du die Abweichung von 1mV bestimmen konntest. An das Naheliegende denkt man immer erst zuletzt.
Hallo, ohne Spannungsteiler (der auch wieder einen Temperaturgang hat) und mit weniger Strom tut es auch eine günstigere Quelle. Z.B. hier: https://www.ianjohnston.com/index.php/onlineshop/handheld-precision-digital-voltage-source-2-mini-detail Da am Ausgang ein Operationsverstärker ist kann diese Referenz auch etwas Strom aufnehmen. Gruß Anja
Anja schrieb: > ohne Spannungsteiler (der auch wieder einen Temperaturgang hat) und mit > weniger Strom tut es auch eine günstigere Quelle. Z.B. hier: > https://www.ianjohnston.com/index.php/onlineshop/handheld-precision-digital-voltage-source-2-mini-detail Hallo Anja, hast Du Erfahrung mit dem PDVS2mini 20bit? Ich vermute Du hättest die technischen Möglichkeiten das Teil zu testen.
Ich bin halt ein Miesmacher und mache mal folgende Abschätzung: 1µAh sind 1 Millionstel der Amperestunden einer 1000-mAh-Zelle. anders : ein µA entlädt den Akku einer normalen 18650-Li-Zelle in einer Stunde um ein Millionstel. Da wird sich auch die Spannung an der Zelle in der Stunde nur um etwa ein Millionstel ändern, also um etwa 3µV je µA Entladestrom. Das passt zahlenmäßig irgendwie nicht zum Machbaren. Da ist auch die Temperaturabhängigkeit der Zellenspannung deutlich höher als die Entladungsdrift. Für Deine Schaltungsidee würde ein hochkonstantes Spannungs-IC reichen, das durch Beschaltung genau auf die Zellenspannung justierbar ist. wenige ppm Konstanz je Grad müsste es aber auf jeden Fall haben. Die paar µA Erhaltungsstrom zwischen IC und Zelle würde das IC locker liefern. solche Schaltungen liefern gerne einige hundert µA ohne Problem Mir fällt als erster Einstieg ein AD584 von analog devices ein, dort wird es aber auch Spannungsquellen geben, die justierbar sind.
Dieter schrieb: > > Dann nimm doch einfach die Referenz mit der Du die Abweichung von 1mV > bestimmen konntest. An das Naheliegende denkt man immer erst zuletzt. Wie meinst du das? Das hab ich mit meinem Multimeter gemessen. D.h. ich hab zuerst einen externen Entladestrom beim Akku gemessen. Dann die Spannungsquelle kontrolliert und dort festgestellt, dass diese langsam fällt und dadurch den Akku-Entladestrom generiert hat.
Sehr wenig Drift hätte z.B. ein AD584 als Referenz. Es ist auch einer Verstellung der Referenz mit externen Widerständen möglich.
Jörg R. schrieb: > hast Du Erfahrung mit dem PDVS2mini 20bit? Nein habe ich nicht. Es gibt aber eine Diskussion auf EEVBLOG. https://www.eevblog.com/forum/metrology/ian-johnston-pdvs2/msg1196493/#msg1196493 https://www.eevblog.com/forum/metrology/new-pdvs2mini-dc-voltage-reference-from-ian-johnston-reviewed/msg2647110/#msg2647110 Gruß Anja
Dirk schrieb: > Dieter schrieb: >> >> Dann nimm doch einfach die Referenz mit der Du die Abweichung von 1mV >> bestimmen konntest. An das Naheliegende denkt man immer erst zuletzt. > > Wie meinst du das? Das hab ich mit meinem Multimeter gemessen. Welches Multimeter? .... Wenn es für die Messung taugt, dann hat es üblicherweise auch eine interne, ausreichend stabile Referenzspannungsquelle.
Das Standardvorgehen fuer drift ist ueber laengere Zeitraeume zu messen. Ich wuerd die Spannung mit einem Fet Spannungsfolger entkoppeln, Spannungsteiler, ADC. Erscheint mir nicht allzu schwierig. Aber es gibt ja Fet OpAmps mit Eingnagsstroemen bis fA hinunter. Da war mal einer, welcher die Selbst Entladung eines Folienkondensers ueber mehrere Monate gemessen hat. Zum Vergleich der Dielektrika. Ja, der Typ war Fruehaufsteher. Thermostatisierte, trockene Umgebung, Messstrom gegen Null mit JFet sourcefolger und und .. spannend
Henrik V. schrieb: > Welches Multimeter? .... Wenn es für die Messung taugt, dann hat es > üblicherweise auch eine interne, ausreichend stabile > Referenzspannungsquelle. Achso, naja die Spannungsmessung ist nur so ungefähr, das letzte Digit entspricht 1mV. Die Spannung wird ja nur am Anfang angepasst, dann gibt es einen Ladungsausgleich und irgendwann stellt sich dann der Selbstentladeausgleichstrom ein. Dass meine jetzige Spannungsquelle so viel gedriftet ist, dass ich es messen konnte war Zufall. Interessant ist für mich auch primär der Strom und da geht die Anzeige bis auf 0,1 uA hinunter. Gemessen werden müssen dann 10er bis 100er uA Werte. Anja schrieb: > Hallo, > > ohne Spannungsteiler (der auch wieder einen Temperaturgang hat) und mit > weniger Strom tut es auch eine günstigere Quelle. Z.B. hier: > https://www.ianjohnston.com/index.php/onlineshop/handheld-precision-digital-voltage-source-2-mini-detail > > Da am Ausgang ein Operationsverstärker ist kann diese Referenz auch > etwas Strom aufnehmen. > > Gruß Anja Cool, ohne den Links bisher gefolgt zu sein macht das Gerät einen guten Eindruck. Ich überlege ob ich nicht den dort verwendeten: "Based on the industry standard LM399AH (0.5 ppm/degC) voltage reference" LM399 für meine Zwecke direkt verwenden kann.... Hier mal ein paar Daten zu einem Gerät welches extra für die Selbstentladungsmessung gebaut wurde: https://www.all-electronics.de/elektronik-entwicklung/selbstentladung-li-ionen-akkus-messen.html https://www.keysight.com/de/de/product/BT2191A/self-discharge-measurement-system.html For cell designers and cell users evaluating cells for user in their designs: - 1-Channel Self-Discharge Measurement System - 0.025% current measurement accuracy for discharge currents up to 10 mA - 0.0016% cell voltage measurement accuracy for cell voltages up to 4.5V - ± 10 μVpk source voltage stability (typical). - System accurately measures self-discharge current in minutes or hours. Software for instrument control, graphing of results, data logging and storage.
Dirk schrieb: > Dass meine jetzige Spannungsquelle so > viel gedriftet ist, dass ich es messen konnte war Zufall. Was macht dich eigentlichs o sicher, dass deine Referenzspannungsquelle gedriftet ist und nicht dein Multimeter? Denn auch dein Multimeter darf nicht driften - denn ansonsten misst du Mist und eben einen Drift wo vielleicht gar keiner ist. Ist dein Multimeter überhaupt so präzise? Meist liegt die Ungenauigkeit im Bereich einzelner Digits; eine Abweichung von einem Digit ist daher absolut plausibel - auch ohne Drift.
kleiner Hinweis, seit einigen Jahren verursachen Polarisationseffekte bei LiIo auch nach Tagen und Wochen noch Spannungsänderungen der Zelle die solche Messungen gerne mal versauen.
Das Prinzip der Messung ist so genial einfach, da muß man erst mal draufkommen! Das regt mich zu einem einfachen Sortiergerät für "normale", also nicht hochwertige Akkus, an: Als Referenz nimmt man die Akkuspannung selbst und speichert sie per Tastendruck analog in einem guten Kondensator (Sample & Hold oder Integrator & Komparator). Der Strom in den Kondensator wird mit einem µA-Meter gemessen. Eine analoge Speicherzeit über Tage ist machbar. Digital gehts auch: ADC als Eingabe, Speichern, DAC als Ausgabe, an dem das µA-Meter hängt. Die genaue Zellenspannung ist hierbei uninteressant, es kommt auf den Strom an.
Dirk schrieb: > Meine aktuelle Referenz driftet > ganz wenig innerhalb von einer halben Stunde um 1mV was die Messung > schon unmöglich macht. Ich wäre ja froh erst mal das Problem lösen zu > können. Ich glaube, du solltest deine Probleme noch mal sortieren. Du willst hier Messungen im Sub-mA/mV-Bereich machen und hast offensichtlich nicht einmal Ausrüstung für mA/mV. Es wurde ja schon gefragt, woher du eigentlich weißt, wer für deine derzeitigen Driften (nicht!) verantwortlich ist. Bevor du dich also um Referenzspannungsquellen - deine jetzige magst du ja nicht nennen - kümmerst, solltest du erst mal checken, was du mit deinen augenblicklichen Mitteln tatsächlich messen kannst! Gruß Rainer
Dirk schrieb: > LM399 für meine Zwecke direkt verwenden kann.... Der LM399 ist nur die halbe Miete. Entscheident ist wie Du von den ca 7V auf Deine Zellenspannung (ohne Drift) kommst. Ein normaler Spannungsteiler mit 50 ppm/K Metallfilm-Widerständen ist Faktor 100 schlechter als die Referenz. Noch schlimmer wird es wenn ein Poti im Signalpfad sitzt. Ian verwendet einen hochstabilen und hochlinearen 20 Bit DAC um die Spannung zu teilen. Aber der kostet halt... Gruß Anja
Rainer V. schrieb: > Ich glaube, du solltest deine Probleme noch mal sortieren. Du willst > hier Messungen im Sub-mA/mV-Bereich machen und hast offensichtlich nicht > einmal Ausrüstung für mA/mV. Es wurde ja schon gefragt, woher du > eigentlich weißt, wer für deine derzeitigen Driften (nicht!) > verantwortlich ist. Bevor du dich also um Referenzspannungsquellen - > deine jetzige magst du ja nicht nennen - kümmerst, solltest du erst mal > checken, was du mit deinen augenblicklichen Mitteln tatsächlich messen > kannst! > Gruß Rainer Stefan S. schrieb: > Was macht dich eigentlichs o sicher, dass deine Referenzspannungsquelle > gedriftet ist und nicht dein Multimeter? > > Denn auch dein Multimeter darf nicht driften - denn ansonsten misst du > Mist und eben einen Drift wo vielleicht gar keiner ist. > > Ist dein Multimeter überhaupt so präzise? Meist liegt die Ungenauigkeit > im Bereich einzelner Digits; eine Abweichung von einem Digit ist daher > absolut plausibel - auch ohne Drift. Hi, ich gehe es mal der Reihe nach durch. Ich sehe es so: - Meßgerät zur Spannungsmessung ausreichend? Spielt keine Rolle, da die Spannung nicht so genau eingestellt werden muss, sie muss stabil sein! - Driftet das Meßgerät? Nein, wenn ich eine neue und gute Akkuzelle messe, messe ich jeden Tag bis auf's Millivolt den gleichen Wert. - Reicht das Meßgerät für die Strommessung aus? Ja absolut. Aber das ist nicht so schwierig, denn es geht hier nicht um Millionste Nachkommastelle, sondern es steht ein Messbereich bis 400,0 uA zur Verfügung, also 4 Stellen zum Erfassen von Strömen von einigen bis einigen Zehn oder einigen hundert uA. - Es ist übrigens ein Fluke, also kein Billigartikel. Chris R. schrieb: > kleiner Hinweis, seit einigen Jahren verursachen > Polarisationseffekte > bei LiIo auch nach Tagen und Wochen noch Spannungsänderungen der Zelle > die solche Messungen gerne mal versauen. Polarisation bedeutet: Die Verarmung an Ladungsträgern in der dünnen Schicht des Elektrolyten nahe einer Elektrode. Ist das richtig? Falls ja glaube ich, dass so ein Effekt hier nicht auftritt, da dazu die Ströme zu gering sind, es geht ja lediglich um den Ausgleich der Selbstentladung. Man muss die Zelle zuvor aber liegen lassen. Es etwas anderes ist es bei der Messung des Innenwiderstandes, z.B. mit einer plötzlichen starken Belastung. Deshalb setzt man dort Wechselspannung ein. Aber ich kann mich auch täuschen. Werner H. schrieb: > Das Prinzip der Messung ist so genial einfach, da muß man erst mal > draufkommen! > Das regt mich zu einem einfachen Sortiergerät für "normale", also nicht > hochwertige Akkus, an: > Als Referenz nimmt man die Akkuspannung selbst und speichert sie per > Tastendruck analog in einem guten Kondensator (Sample & Hold oder > Integrator & Komparator). Der Strom in den Kondensator wird mit einem > µA-Meter gemessen. Eine analoge Speicherzeit über Tage ist machbar. > Digital gehts auch: ADC als Eingabe, Speichern, DAC als Ausgabe, an dem > das µA-Meter hängt. > Die genaue Zellenspannung ist hierbei uninteressant, es kommt auf den > Strom an. Ich schreib morgen noch was dazu, ich kam da nämlich auf eine ganz ähnliche Idee. Und mache morgen dazu eine Messung. Anja schrieb: > Der LM399 ist nur die halbe Miete. > > Entscheident ist wie Du von den ca 7V auf Deine Zellenspannung (ohne > Drift) kommst. Ein normaler Spannungsteiler mit 50 ppm/K > Metallfilm-Widerständen ist Faktor 100 schlechter als die Referenz. Noch > schlimmer wird es wenn ein Poti im Signalpfad sitzt. > > Ian verwendet einen hochstabilen und hochlinearen 20 Bit DAC um die > Spannung zu teilen. Aber der kostet halt... > > Gruß Anja Ich bin da im Moment noch am Grübeln. Weil eigentlich geht es ja nur darum über einen Zeitbereich von einigen Stunden alles stabil zu halten. Auch hier schreib ich morgen noch was dazu. Jedenfalls vielen Dank für den vielen sinnvollen Input! Grüße Dirk
Hallo Dirk, welche Impedanz hat denn Dein (geheimes) Fluke-Messgerät? Sind es 10 MOhm oder vielleicht 3 Zehnerpotenzen mehr? Beträgt der für Dich maßgebliche Messbereich 20V? Wieviel Stellen löst das Gerät auf? P.S.: Vorsicht mit den Empfehlungen von Anja. Du landest dann automatisch bei den teuersten Komponenten, wenn Du ihren Empfehlungen folgst, was Anja immer sehr suggestiv macht. Es geht aber immer billiger! Ihr Hinweis auf den TK von 50ppm/K ist irreführend: > Entscheident ist wie Du von den ca 7V auf Deine Zellenspannung (ohne > Drift) kommst. Ein normaler Spannungsteiler mit 50 ppm/K Metallfilm- > Widerständen ist Faktor 100 schlechter als die Referenz. Beim Halbieren oder ungefähren Halbieren von 7V ist nicht der Temperaturkoeffizient der Einzelwiderstände maßgeblich, sondern die sogenannte Ratiostabilität. Das heißt, wenn sich beide Widerstände synchron um den gleichen relativen Wert verändern, bleibt das Ratio und damit die Ausgangsspannung stabil. Ein bisschen Suche in der Aufbewahrungsbox mit Standard-Yageo-10k-Metallfilmwiderständen könnte Dein Problem schon lösen. Man kann Probleme mit viel Geld lösen, aber auch mit List und Tücke. Es muss kein Vishay VHP-Doppelwiderstand sein mit bei Vollmond von Jungfrauen versiegelten hermetischen Gehäusen zum Preis des Bruttosozialprodukts von Nicaragua. Beitrag "PTB auf der Maker Faire - Halbzeitbericht" Für mich stellt sich die Frage, ob Du messen kannst, ob zumindest Deine Referenz stabil ist. Verlinkt habe ich eine Referenz mit 10V-Ausgang, die aufgrund ihrer Bauweise genau dem von Anja angedrohte Szenario entspricht. Trotz Verwendung von Yageo-Metallfilmwiderständen in der Ausführung mit 25 ppm/K zeigt der 10V-Ausgang einen Temperaturkoeffizienten von weniger als 1 ppm/Kelvin. Die Langfristdrift betrug über die letzten Jahre 3 ppm/Jahr aufwärts (gemessen am PTB-Stand bei mehreren "Maker Fair"-Veranstaltungen. Das teuerste bei der Referenz war übrigens mit 10 Euro das Kunststoffgehäuse. :)
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Dirk schrieb: > Ich bin da im Moment noch am Grübeln. Weil eigentlich geht es ja nur > darum über einen Zeitbereich von einigen Stunden alles stabil zu halten. Du sprichst da "etwas" ganz gelassen aus, das alles andere als trivial ist. Und lass dir nicht einreden, dass es vor allem immer erst um List und Tücke geht. Geht es nicht! Und eigentlich geht es eben "ja nicht nur um...". Bleibt zu hoffen, dass deine Grübeleien etwas fruchten... Gruß Rainer
Peter M. schrieb: > Für mich stellt sich die Frage, ... was der Kerl eigentlich will. Diverse Kommentare auf eine recht wirre Eingangsfrage und ich begreife das Ziel trotzdem noch immer nicht.
Peter M. schrieb: > P.S.: Vorsicht mit den Empfehlungen von Anja. Du landest dann > automatisch bei den teuersten Komponenten, wenn Du ihren Empfehlungen > folgst, was Anja immer sehr suggestiv macht. Es geht aber immer > billiger! Respekt, und zugegeben, du hattest Glück mit "Billig" (siehe deine Referenzen zur PTB), aber nachbausicher und langfristig repruduzierbar ist das für andere nicht unbedingt. Billiger geht immer, das ist der Grund für die fortlaufend schlechter werdende Qualität. Nur meine Meinung: Anjas Tipps sind nachbausicher(-isch) besser, aber nicht notwendigerweise billig. Zankt euch bitte nicht, ihr beide -als verdiente "Voltnutz"- habt beide eure eigenen, verschiedenen Erfahrungen und Qualitäten. Keiner von euch sagt etwas unrechtes. Bleibt gesund!
Werner H. schrieb: > Das Prinzip der Messung ist so genial einfach, da muß man erst mal > draufkommen! > Das regt mich zu einem einfachen Sortiergerät für "normale", also nicht > hochwertige Akkus, an: > Als Referenz nimmt man die Akkuspannung selbst und speichert sie per > Tastendruck analog in einem guten Kondensator (Sample & Hold oder > Integrator & Komparator). Der Strom in den Kondensator wird mit einem > µA-Meter gemessen. Eine analoge Speicherzeit über Tage ist machbar. > Digital gehts auch: ADC als Eingabe, Speichern, DAC als Ausgabe, an dem > das µA-Meter hängt. > Die genaue Zellenspannung ist hierbei uninteressant, es kommt auf den > Strom an. Hi und @all Vielen dank für die vielen Tipps! Ich hab nun eine Lösung gefunden die für mich ausreicht. Als Referenz habe ich gestern eine neue Zelle mit sehr geringer Selbstentladung verwendet. Zu dieser habe ich die zu testende Zelle (8 Jahre im harten Fahrradakku-Einsatz) bei ungefähr identischer Zellspannung parallel geschlossen und über Nacht liegen lassen. Heute dann die Verbindung aufgetrennt und geprüft ob weiterhin ein Ausgleichsstrom zwischen den Zellen fließt. Ja und zwar sehr gleichmäßige 12,3 uA ohne Zappeln und so weiter. Die nächsten Schritte werden sein, dass ich als Referenz Primärzellen verwende, Testweise Alkali und Lithium, die 10 Jahre ohne Nennenswerten Kapazitätsverlust gelagert werden können. Entsprechend in Reihe schalten, bis ich auf ca. 4 V komme (mit ggf. notwendiger Entladung auf den Spannungswert). Nun werden alle Zellen in einem möglichst gleichmäßig temperierten Raum für ein paar Tage gelagert. Zum Schluss aufgetrennt und die Ausgleichsströme verglichen. Damit hat sich das Problem Referenzspannung für mich im Moment erst mal gelöst. Vergleichen werden ich dann noch die Spannung vor/nach 30-Tage-Selbstentladung. An eine Sache hänge ich aber noch: Chris R. schrieb: > kleiner Hinweis, seit einigen Jahren verursachen Polarisationseffekte > bei LiIo auch nach Tagen und Wochen noch Spannungsänderungen der Zelle > die solche Messungen gerne mal versauen. Weißt du ob sich die Polarisationsschicht (also Ladungsträgerverarmung) durch Anlegen von externem Wechselstrom auflöst?
Dirk schrieb: > Heute > dann die Verbindung aufgetrennt und geprüft ob weiterhin ein > Ausgleichsstrom zwischen den Zellen fließt. Wie soll denn ein Ausgleichsstrom fließen wenn die Verbindung aufgetrennt ist? Dirk schrieb: > Nun werden alle Zellen in einem möglichst gleichmäßig temperierten Raum > für ein paar Tage gelagert. Zum Schluss aufgetrennt und die > Ausgleichsströme verglichen. Und welche Erkenntnisse gewinnst Du daraus? Peter M. schrieb: > P.S.: Vorsicht mit den Empfehlungen von Anja. Du landest dann > automatisch bei den teuersten Komponenten, wenn Du ihren Empfehlungen > folgst, was Anja immer sehr suggestiv macht. Ich denke (Referenz)Anja hat hier im Forum einen guten Ruf….zurecht! > Es geht aber immer billiger! Billiger ist genau das richtige Wort.
Peter M. schrieb: > Das teuerste bei der Referenz war übrigens mit 10 Euro das > Kunststoffgehäuse. :) Dirk schrieb: > Das Keithley scheint ja genau das richtige zu sein, aber für mein > Projekt leider zu teuer Immer wieder das Geschwurbel über "zu teuer". Wenn man Keithley braucht, dann hilft kein Trick...wenn man sein Problem dann doch anders gelöst hat, dann ist es ja gut. Die momentane Lösung des TO jetzt hat mich jetzt aber doch überrascht. Trotzdem bin ich froh, dass das Problem gelöst wurde :-) Gruß Rainer
Jörg R. schrieb: > Dirk schrieb: >> Nun werden alle Zellen in einem möglichst gleichmäßig temperierten Raum >> für ein paar Tage gelagert. Zum Schluss aufgetrennt und die >> Ausgleichsströme verglichen. > > Und welche Erkenntnisse gewinnst Du daraus? Es geht um den Einsatz in einem Fahrradakku, in meinem Fall einen 10S7P, also 10 Blöcke a 7 parallelen Zellen in Serie . Wenn ein Akku älter wird, fangen die Zellenblöcke an auseinander zu laufen. Also der eine Block hat dann z.B. 4,1V, ein anderer 3,8V usw. Das belastet die eh schon schwachen Zellen noch mal stärker, wodurch der Akku noch schneller abbaut. Zudem sinkt die Reichweite wenn nicht alle Zellenblöcke gleich aufgeladen sind. Es gibt zwar einen Balancer (BMS) der es etwas ausgleicht, aber das ist irgendwann nicht mehr ausreichend. Der einzige Grund warum dies passiert ist nach meinem Kenntnisstand die Selbstentladung. Die Serienschaltung sorgt dafür, dass durch alle Blöcke der gleiche Lade-/Entladestrom fließt. Und die Parallelschaltung, dass letztlich jede Zelle im Block die gleiche Spannung hält. Selbst wenn die Kapazität von einzelnen Zellen sinkt, wird dennoch mit der gleichen Ah geladen/entladen und die Zellen dürften nicht driften. Wenn jemand eine andere Erklärung hat, gerne hier schreiben! Jedenfalls um eben die Ursache des Dis-Balancing zu beseitigen, müssen die entsprechenden Zellen aussortiert werden. Das will ich können ohne wochenlang den Akku nicht verwenden zu können.
Einfach ein LM323 mit einstellbarer Spannung. Reicht vollkommen aus und liefert eine absolut stabile Spannung (selber gemessen).
Hall Rainer V., Rainer V. schrieb: > Peter M. schrieb: >> Das teuerste bei der Referenz war übrigens mit 10 Euro das >> Kunststoffgehäuse. :) > Immer wieder das Geschwurbel über "zu teuer". entschuldige Rainer V., ich nage am Hungertuch. Muß jetzt noch schnell zu Edeka den Abfallcontainer auf Eßbares prüfen. Bis später!
Dirk schrieb: > Und die Parallelschaltung, dass > letztlich jede Zelle im Block die gleiche Spannung hält. Selbst wenn die > Kapazität von einzelnen Zellen sinkt, wird dennoch mit der gleichen Ah > geladen/entladen und die Zellen dürften nicht driften. Wie kommst du da drauf? Gerade auch bei Parallelschaltung ist es bald soweit, dass die Zellen sich gegenseitig entladen! Und hier ist es noch wichtiger, dass die Zellen die gleiche Spannung haben...aber eben schon beim Zusammenbau. Im Betrieb wird das alles nur schlechter. Und deshalb macht es für mich auch nur Sinn, neben einem präzisen Balancieren, nachlassende Zellen schleunigst aus dem Pack zu nehmen. Die kann man dann immer noch in seine Taschenlampe stecken. Es gilt wie überall bei Teamwork, der Schlechteste bestimmt die Leistung Aller... Gruß Rainer
Dirk schrieb: > Der Hintergrund wieso ich einen Spannungsteiler einsetze, ist der dass > ich eine Spannungsquelle benötige die den Akku sowohl auf- als auch > entladen kann, bis die Zellenladung ausgeglichen ist und genau auf der > eingestellten Spannung liegt. > > Zum Schluss fließt dann fast kein Strom mehr. Eben nur noch der Strom, > der die Selbstentladung der Zelle ausgleicht. Soweit die Theorie. In der Praxis wirst du es aber mit Diffusionsvorgängen innerhalb des Elektrolyten und innerhalb der Elektrodenmassen zu tun bekommen, durch die die EMK im stromlosen Zustand erst schnell und mit der Zeit immer langsamer sinkt. Das ist dann aber noch keine Selbstentladung, sondern lediglich eine Umverteilung von Ladungsträgern. Ähnliche Effekte beobachtet man auch bei Kondensatoren, je nach Dielektrilkum in unterschiedlichem Ausmaß, wobei es sich aber um Polarisationseffekte des Dielektrikums handelt, die durch die Wärmebewegung der Moleküle ermöglicht bzw. unterstützt werden. Auch die "Erholung" von chemischen Spannungsquellen nach einer starken Entladung und die Wiederkehr von teilweise gefährlichen Spannungen an "entladenen" Kondensatoren beruht auf diesen Effekten, - nur eben mit umgekehrtem Vorzeichen.
Irgendwie macht es keinen Sinn einen Strom messen zu wollen, denn die Selbstentladung einer Batterie geschieht innerhalb dieser Selbst, da gibt es nichts zu messen. Wenn du eine externe Last hast, hat die einen Verbrauch, welche ohne Batterie gemessen werden kann.
Rainer V. schrieb: > Dirk schrieb: >> Und die Parallelschaltung, dass >> letztlich jede Zelle im Block die gleiche Spannung hält. Selbst wenn die >> Kapazität von einzelnen Zellen sinkt, wird dennoch mit der gleichen Ah >> geladen/entladen und die Zellen dürften nicht driften. > > Wie kommst du da drauf? Gerade auch bei Parallelschaltung ist es bald > soweit, dass die Zellen sich gegenseitig entladen! Und hier ist es noch > wichtiger, dass die Zellen die gleiche Spannung haben...aber eben schon > beim Zusammenbau. Im Betrieb wird das alles nur schlechter. Und deshalb > macht es für mich auch nur Sinn, neben einem präzisen Balancieren, > nachlassende Zellen schleunigst aus dem Pack zu nehmen. "sich Gegenseitig entladen" Ja und zwar durch Selbstentladung einer oder mehrerer Zellen. Die Zellen werden ja durch die Parallelschaltung auf der gleichen Spannung gehalten. Die Spannungen entsprechen auch immer relativ genau dem gleichen Ladezustand. Also z.B. bei 4,0 V 80% und bei 3,4 V 10-15%. Nimmt die Kapazität ab ändert sich daran nicht viel. Der Coulomb-Wirkungsgrad beträgt auch nahe 100%. Werden also z.B. 1Ah entladen und danach wieder 1Ah aufgeladen, ist es erst mal egal ob da kapazitätsarme Zellen dabei sind. Die Probleme fangen erst bei den anderen Problemen an, wie die Selbstentladung oder Wärmeentwicklung. Und kann es auch sein, dass das BMS ein Problem rein bringt wo ohne das BMS keines wäre. Und zwar erkennt es unterschiedliche Spannungen während des Ladens, versucht diese auszugleichen, was dann das Auseinanderlaufen verstärkt. Z.B. da der Innenwiderstand des schwächeren Zellenblocks höher liegt, steigt die Ladespannung mehr an und das BMS wirkt dem entgegen und lädt genau den schwachen Block dann letztlich weniger als die besseren. So ein BMS von einem Fahrradakku ist ja leider kein richtiges Batteriemanagment. "nachlassende Zellen schleunigst aus dem Pack zu nehmen" Stimmt, nur nach welchen Kriterien, nach Kapazitätsverlust, Innenwiderstand, Selbstentladung prüfst du dies? Grüße Dirk
Hp M. schrieb: > In der Praxis wirst du es aber mit Diffusionsvorgängen innerhalb des > Elektrolyten und innerhalb der Elektrodenmassen zu tun bekommen, durch > die die EMK im stromlosen Zustand erst schnell und mit der Zeit immer > langsamer sinkt. > Das ist dann aber noch keine Selbstentladung, sondern lediglich eine > Umverteilung von Ladungsträgern. > > Ähnliche Effekte beobachtet man auch bei Kondensatoren, je nach > Dielektrilkum in unterschiedlichem Ausmaß, wobei es sich aber um > Polarisationseffekte des Dielektrikums handelt, die durch die > Wärmebewegung der Moleküle ermöglicht bzw. unterstützt werden. > > Auch die "Erholung" von chemischen Spannungsquellen nach einer starken > Entladung und die Wiederkehr von teilweise gefährlichen Spannungen an > "entladenen" Kondensatoren beruht auf diesen Effekten, - nur eben mit > umgekehrtem Vorzeichen. Stimmt, das ist ein Problem. Deshalb lässt man die Zellen erst mal einen Tag liegen und sorgt für eine möglichst stabile Temperatur. Und beobachtet bei der Messung selbst auch mehrere Stunden. Ich würde mich dafür interessieren, ob man die Polarisationseffekte durch Anlegen einer kleinen Wechselspannung reduzieren kann. Also on man die Ladungsträgerverarmungsschicht um die Elektroden damit auflösen kann. Oder ob das Problem bei modernen Lithiumzellen eh nicht mehr in's Gewicht fällt. Ich habe gelesen, dass man mit dem Aufbau der Zelle, dem Effekt gut entgegen wirken kann.
Purzel H. schrieb: > Irgendwie macht es keinen Sinn einen Strom messen zu wollen, denn die > Selbstentladung einer Batterie geschieht innerhalb dieser Selbst, da > gibt es nichts zu messen. Wenn du eine externe Last hast, hat die einen > Verbrauch, welche ohne Batterie gemessen werden kann. Man misst deshalb auch den "Erhaltungsstrom", der die Selbstentladung gerade so ausgleicht.
Dirk schrieb: > Ich würde mich > dafür interessieren, ob man die Polarisationseffekte durch Anlegen einer > kleinen Wechselspannung reduzieren kann. Also on man die > Ladungsträgerverarmungsschicht um die Elektroden damit auflösen kann. > Oder ob das Problem bei modernen Lithiumzellen eh nicht mehr in's > Gewicht fällt. Ich habe gelesen, dass man mit dem Aufbau der Zelle, dem > Effekt gut entgegen wirken kann. Nein das funktioniert oft leider nicht und gerade bei ganz modernen Zellen wird es wieder schlimmer. Vor 3-10 Jahren war Polarisation bei guten Li Zellen gar kein Thema mehr.
Anja schrieb: > Die Zellenspannung ist auch Temperaturabhängig. Das liest man immer wieder. Ich glaube, da schreibt jeder von einem anderen ab. Jedenfalls habe ich im Netz keine verläßlichen Angaben über die Temperaturabhängigkeit der Zellenspannung gefunden. Ich habe das mal selbst an einer LiMn-Zelle nachgemessen: Messung bei 25°C 4,114V. Dann lange im Thermoschrank bei 45°C gebacken und 4,117V gemessen. Also mit 3mV/20K fast kein Unterschied! Das hängt sicherlich auch mit der Zellchemie zusammen. Vielleicht hat ja jemand verläßliche Infos.
Meine Messung an einem LiPo Akku (2Ah) ergab 4,135/25°C ,4,138/50°C . Also mit 3mV/25K fast kein Unterschied bei kurzzeitigen Temperaturänderungen. Bei andauernden Temperaturänderungen kommen wohl andere Effekte hinzu.
Hermann W. schrieb: > Anja schrieb: >> Die Zellenspannung ist auch Temperaturabhängig. > > Das liest man immer wieder. Ich glaube, da schreibt jeder von einem > anderen ab. Jedenfalls habe ich im Netz keine verläßlichen Angaben über > die Temperaturabhängigkeit der Zellenspannung gefunden. > Ich habe das mal selbst an einer LiMn-Zelle nachgemessen: Messung bei > 25°C 4,114V. Dann lange im Thermoschrank bei 45°C gebacken und 4,117V > gemessen. Also mit 3mV/20K fast kein Unterschied! > Das hängt sicherlich auch mit der Zellchemie zusammen. Vielleicht hat ja > jemand verläßliche Infos. Das kommt wohl weil man gerne mal die Referenzkapazität für SOC-OCV Messung bei der jeweiligen Prüftemperatur bestimmt. Nachdem der Innenwiderstand aber wirklich temperaturabhängig ist ändert sich diese Kapazität wenn man nicht gerade mit sehr kleinem Strom misst deutlich. Damit sind die Zellen oft nicht leer und die Kurven verschieben sich entsprechend.
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