Dummy Load - Elektronische Last zur Kapazitätsmessung der Akkus

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Aus meiner Sicht ein wichtiger Punkt beim DIY von größeren Akku-Packs: eine genaue Kapazitätsmessung!

Welche Geräte/welchen Aufbau kann man nutzen, um die Kapazität der einzelnen Zellen (oder eines ganzen Akkupacks/Komplettakkus) zu testen?

1. Einfach und günstig (ca. 10-20 Eur, mässig genau)

Die einfachste und günstigste Methode sind wohl high-current-shunts mit Multifunktionsdisplay, welche dann den aktuellen Strom, Spannung, Leistung und schließlich dann die entladene Kapazität messen können. Diese Methode braucht einen externen Hochlastwiderstand, der also bei vorhandener Akkuspannung einen erheblichen Strom im Bereich von 10...50 A verkraften kann. Solch einen Lastwiderstand kann man sich im günstigsten Fall selbst bauen, z.B. aus mehreren parallelen Drähten CrNi 18/10-Stahl (Niro, V2A, V4A) oder besser Kanthaldraht (Flachdraht). Kanthal/Constantan hat den Vorteil eines sehr kleinen Temperaturkoeffizienten, d.h. der Widerstand bleibt auch bei Hitze (der Draht fängt an zu Glühen!) nahezu konstant, während normaler Edelstahl in der Hitze einen höheren Widerstand hat. Im Extremfall, kann man diesen Lastwiderstand in einem großen Topf mit (destilliertem) Wasser versenken, und so noch höher belasten.

Idealerweise benutzt man zur Messung die 4-Leiter Methode, d.h. eine separate Leitung am Akku um die akt. Spannung zu messen und über die andere (dicke) Leitung fließt der Laststrom. So wird die Messung etwas genauer. Diese Geräte sind aber meist keine Präzisionsgeräte, so dass ich mit einem Fehler im Bereich von 1...3% hier durchaus rechnen würde.

Bsp. Gerät:

peacefair PZEM-015 0-200V 50A Battery Load Discharge Capacity Tester 9,50 USD

https://www.alibaba.com/product-detail/peacefair-PZEM-015-0-200V-50A_1600238715020.html?spm=a2700.galleryofferlist.normal_offer.d_title.49016406hvvcLI

2. Dedizierte elektronische Lasten (eher einfacher Art)

Dies sind fertige Geräte, die eine echte elektronische Last über gesteuerte Leistungs-Mosfets erzeugen und damit intern Hitze produzieren, die natürlich abgeführt werden muß. Je nach Leistungsklasse und Genauigkeit, gehen hier die Preise weit auseinander. Im Ggs. zu 1. braucht man hier also keinen externen Lastwiderstand.

Bsp. für einfache Geräte wären:

EBC-A40L Electronic Load, max. 200W/40A (ZKE) ca. 153 USD
0-5V / 0,1-40A, 8 kg
https://www.alibaba.com/product-detail/Electronic-Loading-Lithium-Battery-Charge-Discharge_1600823030618.html?spm=a2700.galleryofferlist.normal_offer.d_image.49016406hvvcLI

oder

Easttester ET5410(A) DC Electronic Load ca. 130 USD
0-150V/ 0-40A/ max. 400W / 4,5 kg
https://german.alibaba.com/product-detail/ET54-series-DC-programmable-electronic-load-1600510088522.html?spm=a2700.pccps_detail.0.0.1c4813a0tEpluL

3. Dedizierte elektronische Lasten (besserer Art)

Aufbau wie 2. aber leistungsfähiger und genauer.

Beispiele wären:

YPSDZ-1600 Electronic Load max. 1600W 300 USD
2,5-100V, 0,5-60A, 200x205x300mm, 9kg
https://www.alibaba.com/product-detail/YPSDZ-1600-2-100V-1600W-1_1600725225099.html?spm=a2700.galleryofferlist.normal_offer.d_title.49016406hvvcLI

oder

Single Channel 150V 500V Programmable DC Electronic Load 15A 30A 40A 60A (nameless) - 260 USD
0-150V/ 0-40(60)A / 200-400W/ 4 kg
https://www.alibaba.com/product-detail/Single-Channel-150V-500V-Programmable-DC_1600758294960.html?spm=a2700.galleryofferlist.normal_offer.d_title.49016406hvvcLI

oder

JK9904 400W programmable DC electronic load 346-384 USD
1-150 V / 0-40 A/ 0,1 - 10.000 Ohm
https://www.alibaba.com/product-detail/New-products-JK9904-400W-programmable-DC_1600519381404.html?spm=a2700.galleryofferlist.normal_offer.d_price.49016406hvvcLI

4. Professionelle Laborgeräte (bis 5kW-Leistung - und mehr - für die meisten unbezahlbar)

Daneben gibt es noch die professionellen Laborgeräte, die sehr hohe Leistungen bieten und tlw. bis 300A (und mehr) Dauerlaststrom verkraften.

Die Geräte liegen denn auch bei einigen 1000 Eur in der Einstiegsklasse und gehen bis weit über 10.000 Eur.

Für die meisten hier, dürften wohl die Geräte unter 1 und 2 ausreichend sein, evtl. noch die der Klasse 3.

Welche Methode nutzt ihr, um die Kapazität eurer Zellen und Akkus zu testen?

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Hallo

Du hast bei deiner Liste das BMS der gebräuchlichen Akkus wie z.B. das Seplos vergessen.

Das verfügt über so eine Funktion und speichert das Ergebnis dauerhaft. Es wird nur ein Ladegerät und eine externe Last benötigt. Bei mir waren das acht Auto Glühbirnen H7, die 2P 4S verschaltet und auf einem Brett mit Nägeln fest gelötet sind.

mit freundlichen Grüßen

Thomas

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So testest Du aber nur das Akkupack und nicht die einzelnen Zellen, oder? Kenne das Seplos nicht, aber es gibt vermutlich auch intelligente Geräte die beim Entladen die Kapazität der einzelnen Zellen testen/schätzen. Mir geht es darum VOR dem Zusammenbau die Einzelkapazitäten der Zellen abzugleichen. Je genauer die Kapazitäten und Innenwiderstände zusammenpassen, desto besser und stabiler wird das ganze Pack.

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Ich nehme den fertigen Akku, sauber top balanciert, Entlade ihn und messe dabei auf der DC Seite Strom, Spannung und Zeit.

Das genügt, mir, außerdem sieht man am entladeende die spannungsdifferez und kann die ziemlich genau abschätzen. Extrem schlechte fallen auf, etwas Differenz kann man mit einer Rundzelle beheben

Ich sehe den Sinn dieser Einzel Kapazität Messerei Für LiFePO nicht.

Anders ist das bei den LiIon Rundzellen.

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@paddy72

Hallo

Von was für Zellen reden wir hier?

Irgendwelchem zusammengewürfeltem Liito Kala Aliexpress Schrott, bei dem keine Zelle wie die Andere ist?

Oder Nkon Markenzellen mit Produktionsdatum vom gleichen Tag, die optisch makellos sind und sich nicht Unterscheiden?

Der Preisunterschied dürfte in etwa den Wert von einfachem Testequipment ausmachen.

mit freundlichen Grüßen

Thomas

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@Thomas: naja, ich meinte das Thema erstmal ganz unabhängig von konkreten Zellen - m.E. sollte jedes DIY-Pack - egal aus welchen Zellen - hinsichtlich der 3 wichtigsten Kriterien gematched werden:

  1. Kapazität

  2. Innenwiderstand

  3. Selbstentladung

Wenn nur eine Zelle hier deutlich abweicht, leidet das ganze Pack. Das sollte bei neuen Grade-A Zellen nicht der Fall sein, kann es aber trotzdem. Man kann es sicherlich machen wie Carolus, aber das ist eher die Hoffnungsmethode 'wird schon gutgehen'. Ja, mit kleinen Abweichungen muß man immer leben, aber ich bin da gerne auf der sicheren Seite und habe die Zellen vorher getestet. Gibt es denn von nkon beim Kauf von Grade-A prismatischen LFP-Zellen auch ein Testprotokoll mit Daten zu Kapazität und IR? Wenn das der Fall ist, könnte man tatsächlich auf die Einzelmessung verzichten. Bei 16 großen Zellen ist das ja auch ein wochenlanger aufwändiger Prozess...

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Dem möchte ich höflich widersprechen. Ich verzichte ja mit meiner Methode nicht auf die Kapamessung, ich mache sie nur anders. Ich denke, dass die Messgenauigkeit der Einzelmessung weder gebraucht wird noch gut funktioniert ( mess mal ein Zelle 3 mal hintereinander).

Aber du kannst mir gerne erläutern, was du mit den Messwerten machst.

Ich verstehe daas "vorher" bit. Aber mit der seriellen methode bin ich soviel schneller, dass ich das Gesamtergebnis habe, bevor du die hälfte der Zellen einzeln getestet hast.

habe ich gerade gekauft, und nichtmal danach gefragt. Die Zellen haben so gleiche Kapazität, dass ich beim nach dem Volladen nichtmal 150 mV Differenz bei 3,5 V/ Zelle hatte.

Das hat sogar der interne balancer des BMS geschafft.

Bin ich Voll dabei.

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150mV ist aber eine ganze Menge, aus meiner Sicht. Wenn die Zellen gut gebalanced waren, sollten die kaum 10mV Differenz haben. Du hast sie also, so wie sie kamen, gleich seriell zusammengeschaltet und das ganze Pack mit BMS vollgeladen? Am Ende hatten die Zellen max. 150 mV Differenz? Naja, schneller geht das auf alle Fälle! :wink:

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Das sind neu gekaufte Zellen wild aus dem Karton,von Nkon. Keine Vorarbeit.

Seriell geschaltet, BMS dran. In 14 Stunden vollgeladen. Balancierung der 150 mV in einer Stunde durchs BMS, ohne weitere Hilfe.

Was ist dir daran nicht schnell genug?

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Ich sage doch, das ist die schnellste Methode (Du hast meinen letzten Satz da wohl falsch verstanden, der bezog sich ja auf Deine Methode) - aber vielleicht nicht die beste / optimale / sauberste? Du weißt ja so nicht, wie groß die Kapa-Unterschiede sind, kannst es über das Delta-U am Ende nur grob schätzen (reicht vielleicht). Ich möchte von vorn herein gar keine Zellen im Pack haben, die evtl. um 3 oder mehr % abweichen. Wenn Deine Zellen bei Ankunft vielleicht alle bei 3,3V waren (+/- 5 mV) und Du am Ende mit 150 mV Delta-U rauskommst, können das durchaus mehr als 5% Differenz sein -je nachdem bei welchen Spannungen die Zellen dann liegen. Das BMS gleicht das sicher irgendwann aus, aber auf Dauer nutzt Du dann bei allen Zellen nur die 95% von möglichen 100% und belastest die schwächste Zelle immer mehr als die anderen. Aber Deine Methode ist natürlich praktikabler und viel einfacher, aber eben mit gewisser Unsicherheit behaftet. Wenn eine Zelle mehr als 5% in der Kapa abweicht, wäre das aus meiner Sicht auch ein Reklamationsgrund.

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Ja , hatte ich. Sorry.

Die richtige Antwort auf deine Frage wäre: ja, nur 150 mV, was bei den 3,5 V pro Zelle kaum Kapazität ist.

Die Zellen sind also sehr schön.

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Welches BMS / Balancer benutzt Du denn und wie genau sind dessen Meßwerte? Gibt es da eine genaue Spezifikation im Datenblatt? Ich traue den BMS und deren 'Künsten' nicht so recht - man braucht sie, aber oft sind sie auch die eigentliche Ursache für Probleme, zumindest bei den billigeren Exemplaren. Und je mehr Elektronik und Software involviert ist, desto größer ist die fehleranfälligkeit. Habe auch schon kleinere Akkupacks ganz ohne BMS gebaut und kontrolliere die Spannungen dann hin und wieder selbst. Bei guter Wahl passender Zellen, gibt es da ganz wenig Balancingaufwand - allerdings ist das für größere Packs definitiv nicht zu empfehlen, da der Mensch meist die größere Fehlerquelle ist :wink:

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Ich benutze bisher nur die einfachen BMS von jbd, mit balancer von 20 mA bis 100 mA. Zusätzlich habe ich en Nachbrenner dafür, Eigenbau, der meistens ausgeschaltet ist. Die meiste balancerarbeit wird nämlich von falsch arbeitenden balancern erzeugt.

Nicht im Datenblatt, eigene Messungen oder ablesen der Bauteile Werte auf den Platinen

Vollkommen unberechtigt. Die meisten Probleme sind hausgemacht.

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