Neues Akkutestcenter in Werkzeug-News

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Hallo Zusammen

In diesem Beitrag will ich Euch meine neue Akku Teststation und in der Folge neue Akkumessungen vorstellen.
Eckdaten:
Spannung bis ca 100V
Strom bis 250A bei ca 15V bzw 120A bei ca 30V
Zweikreisige Wasserkühlung mit Wärmetauscher für etwa 3,5kW Kühlleistung.
Innerer Kühlkreislauf mit eigenem kleinen Kühler für eine Kühlleistung von etwa 1,5kW

Das Gerät ist noch im Prototypenstadium weil ich noch mit kleineren Problemen wie Anzeige "0" bei nicht angeschlossener Quelle sowie ab Werk unzulänglich montierten Transistoren kämpfe die bei Spannungen >70V die Neigung haben durchzugehen.
Die Stromanzeige wurde mit einem Messwiderstand 100A/300mV der Klasse ,05 kalibriert.
Im Gerät befinden sich drei Aluminiumkühlprofile mit je 28 Leistungstransistoren aus einem ehemals defekten Cloos Schweißgerät.
Seite KK komplett.jpg
Zur Wasserumwälzung kommt derzeit noch eine heißwasser- und druckbeständige Zusatzwasserpumpe aus dem KFZ-Bereich zum Einsatz. Eine leistungsfähigere 230V Pumpe, von der ich noch nicht weis ob ich die überhaupt ins Gehäuse bringe, liegt auch schon bereit.
Für die interne Entwärmung ist ein Kühler mit kombiniertem Ausgleichsbehälter eingebaut. Darunter ist der Wärmetauscher für den Anschluß an eine äußere Kühlwasserversorgung montiert.
In der Frontplatte befinden sch bereits die Anschlüsse für externe Sollwertvorgabe sowie Messanschlüsse. Weiters ein Schalter zum Aktivieren und deaktivieren des Stromflusses sowie einer zum Umschalten von interne auf externe Sollwertvorgabe. Ein weiterer für die Vorwahl des internen Sollwertes 100/200A wird auch noch eingebaut.
Frontplatte.jpg

Zusätzlich angedacht(in der Mitte) ist eine einstellbare Abschaltschwelle mit der eine versehentliche Tiefentladung verhindert werden kann sowie der, zwischenzeitlich schon vermisste, Einbau eines Spannungsmessers.
Links befindet sich ein als Temperaturanzeiger missbrauchter Temperaturregler der auch eine Übertemperaturabschaltung vornehmen kann wenn er mit dem darüber befindlichen Wahlschalter auf den richtigen Sensor geschaltet ist. Damit kann ich derzeit (noch) einen Kühlkörper, den Vor- und Rücklauf des inneren sowie den Vor- und Rücklauf des äußeren Wasserkreislaufes anwählen. Eine Erweiterung der Anzeige für
die beiden anderen Kühlprofile ist schon geplant.


PS
 
Das ist ja ein süßes kleines Gerät geworden. :)

Wie planst Du die Messwerterfassung? Hast Du einen Datenlogger oder eine Messwerterfassungskarte für den PC?

Sehe ich das richtig, dass die Transistoren einfach mit dicken Anschlussdrähten als Stromverteilerwiderstände parallel angeschlossen sind (also sich einen gemeinsamen Shunt-Widerstand teilen)? Ich kenne das bei größeren elektronischen Lasten sonst nur mit einer eigenen Regelschleife für jeden Transistor.
So musst Du natürlich ein wenig Vorsicht walten lassen und die SOA-Kurve nicht ganz ausnutzen. Denn ganz symmetrisch ist die Belastung natürlich nicht.

130 W pro Transistor klingen dafür aber ambitioniert. Was für Typen verbaust Du da?

Und die wichtigste Frage: Zittern die Akkus schon vor Angst bei dem Anblick der Anlage? :mrgreen:
 
Hallo Dev

Lass uns die angesprochenen Punkte im Akkuquälthread weiterdiskutieren. Dort hatte ich ja schon mit dem Werdegang begonnen.

PS
 
Hi PS!

Super gemacht und trotz einiger Rückschläge voll durchgezogen. :top:

Gruß!
 
Moin,
Hab das ganze Projekt uns Vorgänger nicht so ganz verfolgt.
Aber ich stell mir Grade die frage was genau willst du testen bei den Akkus? Ist für mich nicht ganz ersichtlich oder bin ich Grade nur blind?

Sorry das ich frage wäre aber schön eine Antwort zu erhalten.
 
Du hast dich aber sehr viel Mühe gegeben! Es ist schon was sowas zusammenzustellen.
Misst du den Stromfluß durch die Sicherung und ähnliche Stellen, da es über ein Zangenmeter zu kompliziert wäre? Werden da die verschiedene Wiederstandswerten auch paralell nachgemessen, und dazugerechnet?
Und noch zwei Dinge die mich interessieren würden:
1.Wann schalten die Akkus von sich selbst aus?
2.Planst du villeicht auch LAngzeitmessungen bezüglich die Kapazitätsverluste? Also zum Beispiel um die prozentuale Verluste nach sagen wir mal 50 auf und Entladungen. (Ohne Extrembelastung.) Das wäre auch ein wichtiger Faktor was man aus der Datenblatt nicht auslesen kann.
Oder haben die Zellenhersteller dazu öffentlich erreichbare Dokumente?
 
Danke für das Lob.
Das mit der Strommessung in den Akkus kommt daher weil ich mal wissen wollte welchen Strom mein Winkelschleifer zieht. Das ziehe ichseither so durch. Brauchen tu ich das für die Messungen mit der Senke nicht wirklich.
Ich versuche für Vergleichsmessungen bzw Lasttests mit einer Maschine in den Akkus immer eine Stelle zu finden über der möglichst viel Spannung abfällt. Da bringe ich dann Messanschlüsse an. Bei den Bosch Akkus bleibt da nur noch die Sicherung, da die übrigen Leiter so große Querschnitte haben, dass da mit meinen Möglichkeiten nichts mehr sinnvoll messbar ist. Wobei die Messung über der Sicherung aufgrund des sehr großen Widerstandsdriftes auch nicht mehr sinnvoll ist. Bei den LiHD geht das recht komfortabel, da ich dort anstelle der Sicherung einen Manganinstreifen einbauen konnte welcher auch recht genau arbeitet.
Die eigentliche Strommessung für die Ergebnisse findet in der Stromsenke statt. Für die Kalibration deren Anzeige habe ich einige Messwiderstände. Vier mit 25A 300mV sowie einen mit 100A 300mV. Jeweils mit 0,05% Genauigkeit. Das sollte reichen. :mrgreen:

1. Von selbst abschalten tun nahezu keine Akkus. So was habe ich bislang nur in Ryobi Akkus von Mr Ditschy und einem 25,2V Akku von Milwaukee gesehen. Die Anderen haben maximal eine Sicherung. Wobei... Metabo schaltet bei ungewissen Akkuzuständen den an den Kontakten messbaren Temperatursensor weg. Das könnte man als Abschaltkriterium auswerten. Ob das andere auch so ähnlich machen weis ich derzeit(noch) nicht.

2. Das wäre mir derzeit zu aufwändig, da dazu automatisiertes Equipment notwendig ist. Eine Teilautomatisierung habe ich vor. Aber nur zur Erstellung von Diagrammen und wegen der Abschaltung bei drohender Unterspannung.
Zur Ermittlung der Alterung haben die Hersteller meist ein Diagramm in den Datenblättern aus dem hervorgeht wieviel Restkapazität nach 200 - 500 Entladungen noch vorhanden ist.

PS
 
Hi
Noch ein Nachtrag.

-Zoli- schrieb:
Oder haben die Zellenhersteller dazu öffentlich erreichbare Dokumente?
In dem verlinkten Datenblatt auf Seite 8 und 9 je ein Diagramm welches die verbleibende Restkapazitäten bei 7,5A bzw 15A Entladestrom aufzeigt. Demnach verliert die dort angegebene Zelle bei 500 Entladungen mit 15A etwa 1/3 an verfügbarer Kapazität.
Bei meinem 6,2Ah Akku kann ich trotz grober Mißhandlungen noch kaum etwas feststellen.

PS
 
Eigentlich steht da 60% nach 500 Entladung.
Also man sollte einfach eine Tabelle zusammenstellen, mit Werkzeughersteller-Zellenhersteller paarung,
Wo diese Daten drin sind, und dann bräuchte man keine eigene Prüfungen durchführen.
Nur steht auf dem Datenblatt "Geheim", also weiß nicht wie leich ist es diese Tabelle zusammenzusammeln.
Dann bräuchte man noch die Information, ob eine Zellentausch durchzuführen ist oder nicht, und hätte man
eine schöne Wegweiser bezüglich den verborgene Aspekte der Akkutechnologie, was beim Kauf sehr hilfreich sein
könnte. Sowas ist mir momentan noch nicht bekannt.(Gut, ich bin nicht der Akkuwerkzeugmaniaker der imer nach solche Sachen sucht)
Betriebe könnten damit auch einfach ausrechnen was das Ding in der Wirklichkeit kostet, und welche Hersteller die
beste sind.(Oder welche Serie von dem.)
 
Vielleicht wirst du hier fündig: http://www.werkzeug-news.de/forum/viewtopic.php?p=355976#p355976

Das mit den Zyklenzahlen macht aber nur begrenzt Sinn. Das sind Laborergebnisse, bei denen eine fixe Belastung gefahren wird, du hast in der Praxis aber eine Streuung, verschiedenste Belastungen, verschiedene Ladehübe und Temperaturen, vor allem auch kalendrische Alterung. Für die Praxis sind das einfach Hausnummern die nicht viel mit dem Einsatz auf der Baustelle oder zuhause zu tun haben.

Und der Vergleich zwischen den Zellen verschiedener Hersteller, sind eigentlich meist recht ähnlich. Das wissen auch die Hersteller und verbauen verschiedene Zellen im "gleichen" Akku. Und mir wär das auch egal ob ich jetzt eine Samsung SDI 25R, eine Sony VTC5, LG HE4 oder eine Sanyo UR18650NSX bekomme, das sind alles gute Zellen, ein "wer hat den besten 5.0Ah Akku" ist nicht so interessant. Eher "was können die 5.0Ah Akkus". Für Werkzeugakkus gibt es quasi keine NoName Zellen. Interessanter ist eben welche Packdesigns gibt es (mit welchen Zellen), machen die für meine Anwendung Sinn (brauche ich kleines Gewicht, hohe Leistung oder hohe Kapazität). Deshalb wird hier auch viel zerlegt und getestet (wie viel besser sind 20700 Zellen, macht ein Milwaukee 9.0 für meine Anwendung Sinn, was kann man von welchen Zellen erwarten.)
 
Ausser villeicht bei Akkuwinkelschleifer werden die Zellen denke ich nicht oft bis zur Grenze gebracht. Also eine mittlere Entladungswert reicht schon. Gibt es wirklich kein Unterschied im Zykluszahlen?
Und in die Älterungswerten ohne Gebrauch?
Und die Selbstentladung im Akkupack fehlt noch, das könnte aber nur Powersupply ausmessen, da es hat nicht nur mit der Zelle zu tun.
 
Ich habe mal die einzelnen Akkutests von hier in jeweils eigene Threads verschoben und diesen Thread etwas bereinigt. Kommentare zu den einzelnen Tests bitte auch bei den jeweiligen Akkutests anhängen. Allgemeine Fragen und Kommentare zu der neuen "Testmaschine" könnt ihr hier diskutieren.
 
Wenn man keine Probleme hat macht man sich welche. :twisted: :zunge:

Ich bekam sehr günstig einen defekten LEDscheinwerfer bei dem sich, bedingt durch eine bescheidene elektrische Konzeption gepaart mit minderbemittelter Montage etwa 70 der 400 verbauten LEDs ins Reich des Sondermülls verabschiedet hatten.
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Ich hab die defekten LEDs durch einfach Widerstände ersetzt was nun dem verbleibenden Rest für die Stromaufteilung zugute kommen sollte. Den Strahler hatte ich, auch zwecks Test nun immer in meinem Bastelreich am Leuchten.
Mir fiel dann bei einem erneuten Akkutest auf, dass meine Stromsenke beim Einschalten nicht mehr nahezu Null anzeigte sondern irgendwo zwischen -4 und +11A "hin und her schwebte". Auch der augenblicklich gemessene Wert lag je nach vorangegangenem Kalibrierversuch in selber Größenordnung mehr oder weniger daneben. :cry:
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Irgendwann realisierte ich, dass am extra Messwiderstand eine Wechselspannung messbar ist. Zwar nur Millivolt, aber mehr Messe ich am Messwiderstand eh nicht. Daraufhin hab ich den Oszi angeschlossen...
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Nach etlichen Versuchen, inkl. Umstricken der Messschaltung, kam dann zutage, dass der Fehler durch den LED-Strahler verursacht wird :evil:
Nach "Licht aus" und neu kalibrieren bin ich nun mit den Messergebnissen endlich wieder zufrieden.
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PS
 
Wie war das mit den Problemen? :?
Am Freitag wollte ich, wie der Schwabe sagt, noch "gschwind" an einem Eneracer die Strommessstrecke neu kalibrieren. Dazu brauchts, für ein sinnvolles Messergebnis einen Messstrom von wenigstens 10A. Was liegt also näher als den Akku an die Stromsenke zu hängen und den Strom auf exakt 10A zu justieren.
Also fluchs an die Senke, den Akku vor die Senke gestellt, die bereitliegende Leitung mit den Kontaktmessern an den Akku gesteckt...
Warum funkt denn das gleich beim Einstecken?
Der doofe Scheinwerfer ist doch aus...
Da kam auch schon Rauch aus der Senke :shock: :shock:

Was war passiert?
Ich hab geschwind die Kontaktmesser so eingesteckt wie sie da lagen. Nämlich so wie am zuletzt getesteten Metabo Akku.
Und der hat Plus und Minus gegenüber dem Bosch vertauscht :zunge:

Als Ergebnis hats an mehreren der als Emmitterwiderstände dienenden lackierten Konstantandrähten den Lack teilweise runtergebrannt. Natürlich nur weil die zugehörigen Transistoren mit Kurzschluß durchlegiert sind.
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Mal sehen wie ich das mit dem Draht wieder fixe. Ich habe ja eigentlich noch das Glück, dass keiner "geschwind" durchgebrannt ist.
Die Transistoren sind kein Problem. Bei deren Tausch bin ich ja mittlerweile geübt :D
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Jetzt werde ich wohl doch auch den schon früher gehegten Gedanken umsetzen und noch eine Verpolschutzdiode sowie eine Sicherung mit einbauen.

PS
 
powersupply schrieb:
Ich bekam sehr günstig einen defekten LEDscheinwerfer bei dem sich, bedingt durch eine bescheidene elektrische Konzeption gepaart mit minderbemittelter Montage etwa 70 der 400 verbauten LEDs ins Reich des Sondermülls verabschiedet hatten.

Nach etlichen Versuchen, inkl. Umstricken der Messschaltung, kam dann zutage, dass der Fehler durch den LED-Strahler verursacht wird

Warum nimmst du eine aktive, elektrische Last, deren Eigenleben du nicht kennst?

Wenn du etwas sprichwörtlich verheizen willst, nimm z.B. Halogenlampen - die gibt es in fast jeder für dich nötigen Stückelung. Oder sind die dir zu nichtlinear?
 
Wenn du zur Reparatur noch Widerstandsdraht brauchst, sag Bescheid :mrgreen:

Gruss Jürgen
 
Hi

Grüß dich. Der Widerstandsdraht, den Du noch hast ist der Falsche. Von dem hätte ich selbst auch noch ein paar Meter.
Die Aluelemente sind auch schon wieder restauriert. Ich muss die Kiste eigentlich nur wieder zusammensetzen, testen und neu kalibrieren. Bei der "Gelegenheit" der Reparatur habe ich auch gleich das bislang stabilste Panel mit Messanschlüssen für die Emitter versehen.
Zum anschließenden Testen habe ich auch schon wieder neue Akkus die ich präsentieren muss.

Aber trotzdem Danke für den Wink mit dem Zaunpfahl :bierchen:

PS
 
Spricht eigentlich irgendetwas dagegen, eine Schmelzsicherung mit in den Lastpfad zu setzen, die bei Verpolungen oder anderen Katastrophalen Kurzschlüssen wenigstens Beschädigungen am Gerät verhindert?

Dass das was hinreichend niederohmiges sein muss, ist schon klar, aber gefühlt sollte eine 100 A NH-Sicherung nicht sonderlich stören, oder? In Baugröße 00 hat die einen Innenwiderstand von ca. 0,8 mOhm. Dazu kommen natürlich noch die Kontaktstellen zum Anschluss. Da Du aber insgesamt 60 mOhm zu verteilen hast, wäre das wohl machbar.

Ob Deine Halbleiter ein Schmelzintegral haben, das größer ist als das einer 100 A Sicherung, müsstest Du natürlich vorher einmal prüfen. :shock:
 
Hi

Danke fürs Mitdenken.
In diese Richtung hatte ich auch schon überlegt. Nur brauche ich keinen Schutz gegen Überstrom sondern gegen Dummheit bzw Verpolung und "mal gschwind". :crazy:
Die Transistoren halten über die Basis in Rückwärtsrichtung nur ein paar wenige Volt aus und legieren dann, gottseidank, schnell durch. Das dürfte auch der Grund sein weswegen auf jedem Kühlelement nur jeweils ein paar wenige gestorben sind.
Ich hab mir daher zwischenzeitlich einen Sicherungshalter für Streifensicherungen, wie sie auch in Staplern eingebaut sind, besorgt und muss mir noch eine Position für den Einbau sowie die Position einer Verpolschutzdiode festlegen. Dann fließt im Verpolungfall der gesamte Strom über die Diode und die Sicherung. Wenn die Quelle dann stark genug ist löst auch die Sicherung irgendwann aus. Wenn nicht muss eben die Quelle aufgeben. :allesgut:
Die Alternative wäre wohl ein zwischengeschaltetes Gleichstromschütz welches nur bei korrekter Polung zuschaltet. So ist es zumindest bei meiner kleinen Stromsenke realisiert.

PS
 
Moin

So, jetzt werde ich die Kiste das zweite mal wieder zusammensetzen. :cry:
Nachdem eigentlich alles lief und kalibriert war geht das leidige Transistorsterben bei höheren Spannungen wieder los. :evil:
Ich hab nun auch vom ersten Kühlmodul eine Flachbandleitung herausgeführt an der ich den Spannungsabfall aller Emitterwiderstände messen kann. Daran habe ich mit Erschrecken festgestellt, dass die Transistoren dort strommäßig übelst auseinanderliegen. Während bei 45V die mit dem geringsten Strom bei 200mA waren lag der mit dem meisten Strom schon bei 600mA.
Bei 78V und 10A hatte ich dann im Warmen Zustand 200mA zu 800mA. Beim Versuch mit 15A zu messen hats im mittleren Modul wieder einen durchlegiert. Das war seltsamerweise aber immer am kältesten. Zumindest dort wo ich den Temperaturfühler angebracht habe.
Jetzt gehe ich auch nochmal die Sache mit den ungleichen Strömen im ersten Modul an und vergrößere dort an den betreffenden Transistoren die Basiswiderstände. Bei dem mit dem höchsten STom ist der auffallend niedrig im Vergleich zu den Anderen.

PS
 
Thema: Neues Akkutestcenter in Werkzeug-News

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