Ich frage mich aber, ob ich es als Sink-Regler für kontrollierte
Akku-Entladungsmessungen (Discharge-Kurven und Innenwiderstände)
per sauberem Konstantstrom in verschiedenen Stufen benutzen kann
(0 .. 1A .. soweit möglich; würde auch gerne ~10A
Discharge-Messungen machen). Will soweit keinen teuren Black Box
Akku-Analyser zu erwerben, der ohnehin nicht genau das macht, was
ich will und die anvisierten Leistungsbereiche kaum handle'n
können würde.)
Das Hauptproblem ist ja, einen geeigneten strom-geregelten
Verbraucher zu haben, bzw. überhaupt einen geeigneten sauberen
niederohmigen Verbraucher <1 Ohm mit 30W+ zu haben.
Also Plan: einfach das TNG mit geringer Spannungseinstellung z.B.
0..0.5 V vorwärts in Serie mit dem jeweiligen Akku ( verschiedene
Typen Blei, NiMH, Li ... und Packs 1.2V .. 36V ) schalten, den
Stromkreis kurzschliessen und dann die Entladekurve protokollieren.
Meine Hauptsorge (warum ich es nicht einfach ausprobiere): Kann
ich damit das Gerät killen? Denn es würde ja theoretisch negative
Spannung gegensteuern. Das Gerät wird ja damit "unter der
Gürtellinie" betrieben.
Intern weis ich über das TNG nichts wirklich - aber es hat auf der
Rückseite einen riesigen Kühlkörper, wo ein offensichtlich ein
Längsreglerdings drauf sitzt (in einer Blackbox). Da soll ja die
Verlustleistung (zumindest teilweise - s.u.) hineinbruzeln.
Es ist kein kompliziertes Schaltnetzteil oder so.
Wenn das TNG ungefähr so arbeitet wie ich mir das bei einem
primitiven Gerät vorstelle, könnte die "Strombremse"
funktionieren. Aber das TNG könnte eben auch ableben wenn es
(überhaupt) "von hinten" geschoben wird ... oder spätestens wenn
Hochstrom lawinenartig durchbrechen sollte?
Wenn überhaupt, wie hohe negative Spannungen wird so ein Netzteil
gegensteuern können? Kann mir vorstellen, dass vielleicht aber
einer bestimmten Grenzspannung plötzlich alle Dämme brechen (ggf.
mit einer 2A Sicherung o.ä. absichern)
Um evtl. eine Art automatischer Sicherheits-Schlussspannung (und
ggf. gleichzeitig ein Hochstromnotbremse + weniger Heizung/mehr
Strom zu haben) würde ich auch nach Bedarf entsprechend
dimensionierte hinreichend leere/aufnahmefähige Bleizellen als
Aufnehmer in Gegenrichtung in den Kreis schalten.
Was ist davon zu halten?
Oder wie kann man sonst mit geringem Aufwand solche Messungen gut
machen?
--
Ein zweite ähnliche Frage:
Obige Schaltung treibt ja Strom in der "richtigen" Richtung durchs
Netzteil, nur die Gegenspannung wäre negativ.
Kann/darf man andersherum Strom per Gegen-/Überpannung invers
durch so ein Netzteil zurücktreiben (also im Prinzip das, was
obiger Gegen-Akku macht). Was passiert da mit einer üblichen
Längsreglerschaltung?
Grüsse
Robert
robert wrote:
> Ich frage mich aber, ob ich es als Sink-Regler für kontrollierte
> Akku-Entladungsmessungen (Discharge-Kurven und Innenwiderstände) per
> sauberem Konstantstrom in verschiedenen Stufen benutzen kann (0 .. 1A ..
> soweit möglich; würde auch gerne ~10A Discharge-Messungen machen). Will
> soweit keinen teuren Black Box Akku-Analyser zu erwerben, der ohnehin
> nicht genau das macht, was ich will und die anvisierten
> Leistungsbereiche kaum handle'n können würde.)
>
> Das Hauptproblem ist ja, einen geeigneten strom-geregelten Verbraucher
> zu haben, bzw. überhaupt einen geeigneten sauberen niederohmigen
> Verbraucher <1 Ohm mit 30W+ zu haben.
>
> Also Plan: einfach das TNG mit geringer Spannungseinstellung z.B. 0..0.5
> V vorwärts in Serie mit dem jeweiligen Akku ( verschiedene Typen Blei,
> NiMH, Li ... und Packs 1.2V .. 36V ) schalten, den Stromkreis
> kurzschliessen und dann die Entladekurve protokollieren.
? - Was soll das denn werden?
Eine handelsübliches Regelnetzteil hat doch keinen Push-Pull Ausgang.
> Meine Hauptsorge (warum ich es nicht einfach ausprobiere): Kann ich
> damit das Gerät killen?
Vermutlich nicht. Es wird einfach abschalten bzw. keinen Strom liefern.
> Denn es würde ja theoretisch negative Spannung
> gegensteuern.
Wird es nicht.
> Wenn das TNG ungefähr so arbeitet wie ich mir das bei einem primitiven
> Gerät vorstelle, könnte die "Strombremse" funktionieren.
Wie kommst Du denn auf die Idee?
> Wenn überhaupt, wie hohe negative Spannungen wird so ein Netzteil
> gegensteuern können?
Welche negative Spannung?
Das einzige was 10 Sekunden lang funktioniert, ist das Netzteil auf 0V
einzustellen und mit entsprechender Strombegrenzung umgepolt mit dem
Akku zu verbinden. Dabei wird aber das Netzteil notwendigerweise
umgepolt, was insbesondere die Elko's nicht mögen. Auch die
Verlustleitung ist dann höher als normal, da neben den
Längsreglerverlusten auch noch die Leistung des Akku's verbraten werden
muss.
Mit einer Ni*-Zelle und eine Si-Diode in Reihe mag es vielleicht noch
funktionieren, da bei ein paar hundert Millivolt Umpolung die meisten
Elkos nicht gleich auseinanderfallen. Aber was gescheites ist das nicht.
> Was ist davon zu halten?
Nix.
> Oder wie kann man sonst mit geringem Aufwand solche Messungen gut machen?
Man baue sich eine Stromsenke. Ich könnte wetten, dazu steht was in der FAQ.
Das Prinzip ist immer das gleiche. Man nehme ein n-Kanal FET mit einem
Shunt-Widerstand im Source-Zweig und regle dessen Gate mit einem OPV auf
konstante Spannung am Shunt. (Es braucht also noch eine
Spannungsreferenz.) Klappt hervorragend. Da bei Akkuentladung
Restspannungen von bis zu 0,8V bei Nennstrom sowieso kein Problem
darstellen, braucht es keine negative Versorgung.
Bei geeigneter Kühlung und geeignetem FET sind 10A kein Problem. Das
vorhandene NT kann dann die Regelung versorgen, damit es auch zu Ehren
kommt. Dafür genügen Milliampere.
Marcel
>Wie kommst Du denn auf die Idee?
Ob er in Wirklichkeit Markus heißt? :-)
Ralph.
Klar, der Elko ist spästens also der Spielverderber :-(
Gut dass ich zuerst hier gefragt hab, sonst wär da wohl was
geplatzt...
> Verlustleitung ist dann höher als normal, da neben den
> Längsreglerverlusten auch noch die Leistung des Akku's verbraten werden
> muss.
> Mit einer Ni*-Zelle und eine Si-Diode in Reihe mag es vielleicht noch
> funktionieren, da bei ein paar hundert Millivolt Umpolung die meisten
> Elkos nicht gleich auseinanderfallen. Aber was gescheites ist das nicht.
>
>> Was ist davon zu halten?
>
> Nix.
>
>
>> Oder wie kann man sonst mit geringem Aufwand solche Messungen gut machen?
>
> Man baue sich eine Stromsenke. Ich könnte wetten, dazu steht was in der
> FAQ.
>
> Das Prinzip ist immer das gleiche. Man nehme ein n-Kanal FET mit einem
> Shunt-Widerstand im Source-Zweig und regle dessen Gate mit einem OPV auf
> konstante Spannung am Shunt. (Es braucht also noch eine
> Spannungsreferenz.) Klappt hervorragend. Da bei Akkuentladung
> Restspannungen von bis zu 0,8V bei Nennstrom sowieso kein Problem
> darstellen, braucht es keine negative Versorgung.
> Bei geeigneter Kühlung und geeignetem FET sind 10A kein Problem. Das
> vorhandene NT kann dann die Regelung versorgen, damit es auch zu Ehren
> kommt. Dafür genügen Milliampere.
Mit den 10A und geringer Restspannung meinst Du wohl, wenn - wie
gesagt - ein Gegenakku bei größeren Akkupacks verwendet wird?
Wenn ich die Verlustleistung des TNG bei 30-1 V und 1A = 30W und
die dabei enstehende Hitze an dem großen Kühler mir anschaue, dann
bräuchte ich bei 10A und dem 26V Block (zur Not umständlich in
2x13V zerlegbar) einen herdplattengroßen Kühler für eine nackte
Stromsenke.
Wenn ich aber sowieso mit Blei-Gegenakkus arbeite, wovon genug
hier sind, dann kann ich gleich den Gegenakku bei höherer Spannung
haben als den zu messenden Akkupack! Dat is es. Blei-Gegenakkus
sind wohl die besten Haupt-Sink-Becken. Dann arbeite ich im
normalen positiven Bereich des TNG. Hätt ich gleich drauf kommen
können.
Das sollte für die Messungen bis 1.5A dann die einfachste Lösung
sein ohne aufwändigen Neubau der FET-Stromsenke - und gleichzeitig
das Problem der automatischen Stopp-Entlade-Spannung (durch die
max. Spannung des TNG) für die langdauernden Messungen lösen.
Für die 5..20A brauche ich nur 2 gröbere Gesamtmessungen die nur
~1/2 Stunde dauern - die kann ich erstmal auch mit variabler
Strom- plus Spannungs-messung am laufenden Motor oder Messung
während des Normalbetriebs abschätzen.
Oder gibt es einen einfachen Trick die geregelten 1.5A irgendwie
mit wackligen Verbrauchern definiert zu vervielfachen?
Grüsse
Robert
Nein:
|\ |#-------- Akku +
Ref ------|+\ |#->+
| >----|#--*
+--|-/ |
| |/ |
| |
+--------------*
|
RRR
R R
R R
RRR
|
GND ------------------*----- Akku -
Umin = I * (Rshunt + Rdson)
Uref = I * Rshunt
> Für die 5..20A brauche ich nur 2 gröbere Gesamtmessungen die nur ~1/2
> Stunde dauern - die kann ich erstmal auch mit variabler Strom- plus
> Spannungs-messung am laufenden Motor oder Messung während des
> Normalbetriebs abschätzen.
Ob das genauer als das Datenblatt wird...
> Oder gibt es einen einfachen Trick die geregelten 1.5A irgendwie mit
> wackligen Verbrauchern definiert zu vervielfachen?
Dazu müsste man die Regelschleife des NT erstmal auftrennen.
Marcel
> Wenn ich aber sowieso mit Blei-Gegenakkus arbeite, wovon genug hier
> sind, dann kann ich gleich den Gegenakku bei höherer Spannung haben als
> den zu messenden Akkupack! Dat is es. Blei-Gegenakkus sind wohl die
> besten Haupt-Sink-Becken. Dann arbeite ich im normalen positiven Bereich
> des TNG. Hätt ich gleich drauf kommen können.
Das geht aber nur mit richtig fetten Gegenakkus, weil Bleiakkus sich
beim Laden nicht gerne einen Strom diktieren lassen.
In einen 10Ah Bleiakku bekommst Du beispielsweise nur ganz am Anfang der
Ladung 10A rein. Wenn der Akku halb voll ist, nimmt er vermutlich keine
5A mehr, selbst bei deutlich zu hoher Spannung macht er das nicht.
Ich habe relativ volle 12V Blei-Gel-Akkus schon kurzfristig an 20V
gehängt, die nehmen trotzdem nicht viel mehr Strom, gehen halt nur
schneller kaputt.
Mit NiMH oder NiCD als Gegenakku würde es gehen aber trotzdem bleibt das
alles ziemlich krampfig.
Michael
Danke. Die Prinzip-Schaltung ist klar. Ich meine aber das Problem
dass man für >30W Verlustleistung dann eh doch einen Gegenakku
zusätzlich in den Kreis aufnehmen muss, damit der die Hauptlast
wegfrisst und die Senke nur einen Bruchteil, da man sonst extreme
Kühlung/mehrere Power-FETs braucht.
Beispiel:
-----|Konstant-Stromsenke|-----
| |
+ +
Gegen-Akku 24V Mess-Akku-Pack 31.2V
- -
| |
-------------------------------
Mache ich den Gegen-Akku spannungsmäßig größer z.B. 36V/48V im
obigen Beispiel, dann kann ich dasselbe Expermente mit einer
gewöhnlichen Konstantstrom-/Lade-quelle machen, statt mit einer Senke.
>
>> Für die 5..20A brauche ich nur 2 gröbere Gesamtmessungen die nur ~1/2
>> Stunde dauern - die kann ich erstmal auch mit variabler Strom- plus
>> Spannungs-messung am laufenden Motor oder Messung während des
>> Normalbetriebs abschätzen.
>
> Ob das genauer als das Datenblatt wird...
Es geht um verschiedene komplexe Akku-Packs (z.B. einer aus ~150
NiMH Zellen, AGM-Akkus verschiedenen Alters, refreshtes Zeug etc.
wo nur konkrete Messung zählt, mit zusätzlichen
Widerstandselementen drin, etc.
Während der Messungen müssen u.a. die Einzel-Zellen/Sub-Packs,
extra Widerstände der Verkabelung etc. einzeln abgegriffen werden
um die Zellen dann sortieren zu können, und die Schwachstellen,
und max. Entladung der schlechtesten Zelle etc. sauber aufzuspüren
zu können.
Die Basis-Daten, Sortierungstabelle etc. können alles mit <=1.5A
Messungen ermittelt werden. Die wenigen Hochstrom-Gesamtmessung
dienen dann nur dazu einen "Skalierungfaktor"/Kapazitätsverlust
bei hohem Strom realistisch abzuschätzen - wozu "chinesische
Datenblätter" ja auch nicht viel ehrliches aussagen.
Grüsse
Robert
PS:
Letztens hab ich ein besonders lustiges Datenblatt gesehen :-) :
http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/475000-499999/491322-da-01-en-Akku_6V_10A.pdf
http://www.conrad.de/script/akku_blei_6v-36.sap
Mit dem TNG als Konstantromquelle geht es eh nur um Messungen bis
1.5A, Wenn der Gegenakku jeweils min. doppelte Kap hat, sollte es
kein Problem geben.
Die wenigen Hochstrommessungen mach einfachheitshalber variabel
direkt am Verbraucher - siehe nebenan.
> Ich habe relativ volle 12V Blei-Gel-Akkus schon kurzfristig an 20V
> gehängt, die nehmen trotzdem nicht viel mehr Strom, gehen halt nur
> schneller kaputt.
Und die 20V fallen tatsächlich an den Polklemmen ab?
Dann sind es wohl echte Gel-Akkus - die haben vgl. große
Innenwiderstände - oder recht alte AGM's/Bleivlies.
Korrekte AGM's fressen im Prinzip C/2 oder noch höher - nur tut
das der Lebensdauer und der Gesamtkapazität nicht gut.
> Mit NiMH oder NiCD als Gegenakku würde es gehen aber trotzdem bleibt das
> alles ziemlich krampfig.
Die NiMH's stehen eher zur Messung an - und können auch geteilt
werden. Könnten aber auch gegengeschalten werden.
Finde die Lösung mit den Gegenakkus im Gegenteil sehr elegant. Der
Saft muss nicht verbraten werden, man braucht keine Kühltürme und
keinerlei neue Schaltung.
(-> Stichwort Treibhauseffekt ;-) )
Grüsse
Robert
Das gilt aber auch nur, wenn die Gegenakkus dann auch verwendet und
sowieso wieder entladen werden.
Marcel
>(crosspost; F'up de.sci.ing.elektrotechnik):
>Hier steht ein einfaches altes geregeltes Netzteil Voltcraft
>TNG 30 (0..30V, 1.5A) mit frei justierbarer Strombegrenzung
>(0..1.5A) rum was schon recht lange und mackenfrei lebt und
>möglichst auch weiter leben soll..
Dann unterlasse oben angedachtes besser. Die besseren Netzteile haben
eine antiparalleldiode am Ausgang und die noch besseren eine Sicherung
dazu. Die anderen brennen meist einfach ab.
>
>Ich frage mich aber, ob ich es als Sink-Regler für
>kontrollierte Akku-Entladungsmessungen (Discharge-Kurven und
>Innenwiderstände) per sauberem Konstantstrom in verschiedenen
>Stufen benutzen kann (0 .. 1A .. soweit möglich; würde auch
>gerne ~10A Discharge-Messungen machen). Will soweit keinen
>teuren Black Box Akku-Analyser zu erwerben, der ohnehin nicht
>genau das macht, was ich will und die anvisierten
>Leistungsbereiche kaum handle'n können würde.)
>
>Das Hauptproblem ist ja, einen geeigneten strom-geregelten
>Verbraucher zu haben, bzw. überhaupt einen geeigneten sauberen
>niederohmigen Verbraucher <1 Ohm mit 30W+ zu haben.
>
Nimm einen großen Kühlkörper mit der passenden Zahl an dicken MOSFETs
drauf, einen OPV, zB halber LM358 und einen Stromsensorwiderstand
(Shunt), der bei max. Strom ca. 100mV abfallen lässt. Jetzt noch eine
passende Referenzspannung von 0 bis 100mV einstellbar, Zur Not rote
LED mit passendem Vorwiderstand für 20mA aus externer Quelle, Poti mit
100 Ohm und Vorwiderstand 1k5. Die Ref. kommt an den + Eingang des
OPV, die Spannung vom Shunt an den - Eingang. Der OPV steuert den/die
FETs.
>Also Plan: einfach das TNG mit geringer Spannungseinstellung
>z.B. 0..0.5 V vorwärts in Serie mit dem jeweiligen Akku (
>verschiedene Typen Blei, NiMH, Li ... und Packs 1.2V .. 36V )
>schalten, den Stromkreis kurzschliessen und dann die
>Entladekurve protokollieren.
>
Ein Linearnetzteil muß die Differenz zw. Ausgnagsspannung und
Trafospannung immer verheizen. Manchmal wird das durch
Trafoanzapfungen entschärft, die umgeschaltet werden. Die eingestellte
Ausgangsspannung hätte im Falle des Akkus keinen Effekt auf die
Verlustleistung im Gerät, es würde in jedem Fall überlastet.
Viel zu umständlich, störungsanfällig und ev. auch für deinen
"Gegenakku" schädlich. Was sind schon 30W? Notfalls schraubt man halt
3 Stück 200W FETs nebeneinander auf eine passende Aluplatte
(Gehäuseboden eines schuhschachtelgroßen Alugehäuses), so wie bei
meinem letzten Projekt (Netzteil 100V/2A). Die haben glaub ich, ca.
1,50 pro Stück gekostet. Im Normalbetrieb verheizen sie max. 60W, aber
beim Kurzschluß entlädt sich noch der dicke Elko, bevor die
Umschaltung der Anzapfungen wirksam wird. Die Shunts dienen auch als
Symetrierwiderstände, jeder geht dann über 10k auf den OPV Eingang.
Wenn man keinen passenden großen Kühlkörper hat, dann hilft man eben
mit einem Ventilator nach. So ein P4 Kühlkörper bringt auch 100W weg,
die dicken MOSFETs dürfen auch etwas wärmer werden, als eine CPU.
> Wenn ich aber sowieso mit Blei-Gegenakkus arbeite, wovon genug hier
> sind, dann kann ich gleich den Gegenakku bei höherer Spannung haben als
> den zu messenden Akkupack! Dat is es. Blei-Gegenakkus sind wohl die
> besten Haupt-Sink-Becken. Dann arbeite ich im normalen positiven Bereich
> des TNG. Hätt ich gleich drauf kommen können.
> Das sollte für die Messungen bis 1.5A dann die einfachste Lösung sein
> ohne aufwändigen Neubau der FET-Stromsenke - und gleichzeitig das
> Problem der automatischen Stopp-Entlade-Spannung (durch die max.
> Spannung des TNG) für die langdauernden Messungen lösen.
Da Du scheinbar vom Bau einer richtigen Stromsenke zurückschreckst, hier
noch ein Vorschlag für eine einfachere Variante, die keine Gegenakkus
benötigt:
Statt Gegen-Akku eine Leistungs-Z-Diode verwenden.
Man nehme einen richtig dicken Bipolar-Transistor (2N3055 im
TO3-Gehäuse) und eine 1,3W Zener-Diode zwischen Kollektor und Basis und
natürlich einen dicken Kühlkörper.
Damit sollten zwischen 20 und 50W möglich sein.
Wenn die Leistung dann nicht ausreicht wirds gleich wieder komplizierter.
Michael
Das mit dem spannungsmäßig größeren Gegen-Akku und normaler
Konstantstrom-Quelle funktionierte schon problemlos und sehr
stabil - ggf. Überladeschutz durch einstellen der Höchstspannung
der Quelle. Verwende es schon routinemäßig.
Braucht nix anderes als die eh rumliegenden (Gegen-)Akkus plus 3
Kroko-Kabel. Keine Hitzentwicklung - und mit dem gemessenen Strom
kann man hinterher im E-Roller ein paar Kilometer fahren :-)
Grüsse
Robert
siehe neben an. Das mit dem Gegenakku funktioniert besser als gut
für diesen Leistungsbereich.
Extra bauen/kaufen würde ich im Zusammenhang mit großen
Kühlkörpern nur ein stärkeres (positives) geregeltes Netzteil. Das
hätte dann auch andere Verwendung.
Grüsse
Robert
> Oder wie kann man sonst mit geringem Aufwand solche Messungen gut
> machen?
Am einfachsten geht das eigentlich mit einem
passend dimensionierten Leistungswiderstand.
Wenn Du dann eine mittlere Entladespannung
von z.B. 1,1V pro Zelle annimmst, liegt der
Fehler infolge der Stromänderung bei unter 5%.
Falls Du sowieso die Entladespannung in
regelmässigen Abständen misst und speicherst,
kannst Du z.B. in einer Excel-Tabelle auch
eine Korrekturformel verwenden und so die
Entladekapazität noch genauer messen. Die
Verwendung einer Stromkonstantsenke ist
eigentlich nur was für Leute, die zu faul zum
Rechnen sind und gerade mal (Konstant-)Strom
mit Stunden malnehmen können. :-)
Gruss
Harald
Im groben Prinzip schon. Allerdings kommt ein Lötkoben
typischerweise schon mit 25W aus.
Ich nehm für Kurztests mit höheren Stromen gern
Leistungs-Halogen-Birnchen - auch seriell oder parallel. Die
Kennline derer wirkt auch geringfügig ausgleichend gegen
Spannungsschwankungen.
Das Problem für langdauernde Messungen ist a) dass es mit der
blanken primitiven Schaltung keine Sperre gegen Tiefentladen gibt.
=> gefährlich & teuer. Und b) der schwankende Strom (bis 40% v.a.
am Anfang&Ende) plus integrieren/abschätzen/pi-mal-Daumen nunmal
keine "amtlichen" Kurven liefert. Die Kapazitäten/Kurven werden
üblicherweise für bestimmte konstante Ströme/Bruchteile vom C-Wert
angegeben. Und c) kann man den Strom auch nur recht grob regeln -
je nachdem welche Lastwiderstände grad greifbar sind.
Das mit dem Gegenakku bei höherer geht bei weitem am einfachsten,
sichersten und saubersten über einen weiten Wertebereich.
Grüsse
Robert