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Hardware => Elektronik => Thema gestartet von: Phototipps.com am Juli 20, 2012, 14:13:26

Titel: Proprietäre Akkus auf ihre Leistung testen?
Beitrag von: Phototipps.com am Juli 20, 2012, 14:13:26
Für die Standard-Akkuzellen (diverse Rundzellen, 9V-Block etc) gibt es ja jede Menge an Ladegeräten, mit deren Hilfe man zusätzlich die Leistungsfähigkeit der Akkus prüfen kann. Wie aber schafft man eine solche Überprüfung all der vielen proprietären Akkus? Ich meine damit Akkus von Handys, Kameras, Notebooks, MP3-Player etc.
Titel: Re: Proprietäre Akkus auf ihre Leistung testen?
Beitrag von: Wildfoot am Juli 20, 2012, 17:00:42
Das Ermitteln einer Akku-/Batteriekapazität ist sowieso eine sehr heikle und komplexe Angelegenheit.

Im Grunde muss man die Zelle dazu mal voll aufladen und dann mittels eines konstanten Stromes bis zu einer gewissen Minimum-Spannung entladen. Danach lässt sich aus dem Strom und der für die Entladung benötigten Zeit die aktuelle Kapazität der Zelle errechnen.
Die Minimum-Spannung sollte nicht unterschritten werden, da die Zelle sonst Schaden nimmt.

Die Werte für den Entladestrom sowie für die Minimum-Spannung sind allerdings sehr vom Zellen-Type abhängig und können nicht einfach für alle Zellen gleich gesetzt werden. Wenn man Glück hat, findet man dazu Herstellerangaben, ansonsten hat man als Privatmann eh keine Chance die Kapazität selbst nach zu prüfen.

Ein(e) Akku/Batterie ist ein chemisches Element, und das bedeutet, es braucht für die Ladung genauso wie auch für die Entladung Zeit für die chemischen Prozesse im Inneren. Darum ist der max. zulässige Entladestom sowie auch der max. zulässige Ladestrom streng begrenzt.
Auf jeder Zelle sollte drauf stehen, wie hoch der max. zulässige Entladestom sein darf. Plausibles Beispiel dazu, dass man Zellen nicht kurz schliessen sollte, weiss jeder. Dass es aber noch über den Kurzschlussfall hinaus geht, das wissen dann nurmehr die wenigsten. ;)
Und das beste Mittel, um seine Akkus schnellst möglich zu zerstören, sind Schnellladegeräte. Die gehen mit so einem hohen Strom an die Zellen, dass die schon nach wenigen "Ladezyklen" (wohl eher Zerstörzyklen) komplett defekt sind.

Und aus genau all diesen Gründen gebe ich auch absolut keinen Pfifferling auf die von diesen so tollen Ladegeräten ermittelten Kapazitätsangaben, kennen die doch längst nicht alle Herstellerangaben für alle Zellen.

So, wenn du nun also von deinen Akkus die Kapazität ermitteln möchtest, müsstest du erst mal die Herstellerangaben zum Entladestrom und zur Minimal-Spannung finden. Wenn du die hast, dann brauchst du ein Gerät, welches dir deinen vollen Akku mit dem besagten Entladestrom bis hin zur Minimal-Spannung entläd und dabei die dafür benötigte Zeit aufschreibt.
Die Kapazität berechnet sich dann ganz einfach zu: C=I*t
So einfach auch die Formel ist, so aufwändig und kompliziert sind die dazu benötigten Werte zu ermitteln. ;)

Gruss Wildfoot
Titel: Re: Proprietäre Akkus auf ihre Leistung testen?
Beitrag von: Phototipps.com am Juli 20, 2012, 20:14:17
Danke, Wildfoot, für diese Expertise; ein wenig hab ich ja nachvollziehen können, bei manchem bin ich dann mangels technischem Verständnis ausgestiegen.  ;)

Aber ich stelle meine Frage jetzt anders: wie weiß ich, ob der Akku sein ( ? natürliches ? ) Ende erreicht hat?

Klar, ich könnte jetzt jeden Akku meiner DSLR voll aufladen und checken, wie viele Bilder ich damit schießen kann (in der Annahme, dass die Bedingungen über die Foto-Sessions in etwas gleich sein werden) und daraufhin die größten Ausreißer entsorgen. Aber einerseits dauert das bei über 10 Akkus auch seine Zeit, weil selbst die schwächsten Akkus mitunter einige hundert Bilder durchhalten - und andererseits weiß ich dann auch nicht, ob ein frischer Akku nicht doch doppelt so viele Bilder schaffen würde.
Titel: Re: Proprietäre Akkus auf ihre Leistung testen?
Beitrag von: Wildfoot am Juli 20, 2012, 20:39:13
Nun ich fürchte, ohne jegliche Zusatzhilfsmittel, wie zum Beispiel einem Multimeter, wird dir da garkein anderer Weg als jenen von dir beschrieben übrigbleiben.

Was sind das den für Akku-Typen, Li-Ion? Und was haben sie denn für Nennwerte (Spannung, Kapazität)? Oder nenn mal die eineindeutige Akku-Typen-Nr. (wie z.B. BTP-34A1).

Gruss Wildfoot
Titel: Re: Proprietäre Akkus auf ihre Leistung testen?
Beitrag von: Phototipps.com am Juli 20, 2012, 20:58:33
Hmm ...

Im Grunde genommen wollte ich mich nicht auf einen bestimmten Akku beziehen sondern generell. Aber bei dem, den ich gerade selber im Auge habe, handelt es sich um den folgenden Typ:

Canon BP-511/BP-511A (Li-Ionen)

Von diesem habe ich mehrere Modelle rumliegen (die meisten sind Nachbauten):

7.2V/1350mAh
7.4V/1390mAh
7.4V/1600mAh

Bei letzterem vermute ich eher ein gewisses Schönreden, wobei ich damals die Erfahrung machen durfte, dass die (gefühlt) tatsächlich länger gehalten haben als der Originale (= Zeile 1). Ob das allerdings mit der Kapazität und nicht mit der höheren Spannung zu tun hat, weiß ich nicht.
Titel: Re: Proprietäre Akkus auf ihre Leistung testen?
Beitrag von: Wildfoot am Juli 20, 2012, 21:58:23
Also der 3. Akku sollte, gegenüber dem 1., schon deutlich länger halten (bei gleicher Last). Hat dieser doch immerhin fast 20% Mehrkapazität und die etwas höhere Spannung.

Aber wie gesagt, ohne Zusatz-Equipment kommst du hier wohl nicht um den Praxis-Simulationstest herum.
Ansonsten könntest du da mal einen Widerstand als Last dranhängen und schauen, wie lange es dauert, bis die Akkus eine gewisse Spannung unterschreiten.

Bei Li-Ionen Akkus weiss ich jetzt zum Beispiel, dass die "Voll aufgeladen Spannung" etwa 10 bis 15% über der Nennspannung liegt. Das heisst, wenn du deine Akkus hier mal von der Kamera voll aufladen lässt, dann solltest du da etwa 8.172 bzw. 8.362V messen können.

Hmm....
*****grübel****  (Das könnten sogar standard Li-Ion Zellen sein?)

Der Last-Widerstand würde ich so dimensionieren, dass er etwa einen Strom von 1/4tel der Nennkapazität zieht: 340mA / 400mA
U=R*I ==> R=U/I  ==>7.2/0.34=21.18Ohm bzw. 7.4/0.4=18.5
Hier würde ich nun mit nur einem Lastwiederstand arbeiten, nämlich einem 22Ohm (und mind. 2.5W, der Widerstand wird nämlich heiss :) )

Die Minimal-Spannung bei Li-Ion Akkus sollte die 86% der Nennspannung nicht unterschreiten, somit müsstest du den Vorgang dann spätestens bei 6.192 bzw. 6.364V abbrechen.

(Auch das könnte wieder auf standard Li-Ion Zellen hindeuten?)

Also zusammengefasst, du brauchst ein Multimeter, einen 22Ohm 2.5W Widerstand und etwas Geduld. Dann lade die Akkus voll auf, entlade sie über den Widerstand und schaue, welcher wie lange durchhält, bis er die etwa 6.2 oder 6.4V unterschreitet.
Ein neuer Akku müsste dazu etwa 4h halten, ältere weniger lang. Wenn du den Widerstand kleiner wählst kannst du diese Zeit verkürzen, aber ob deine Akkus so freude haben? Gut zumindest bis 12Ohm sehe ich keine Probleme, das wären dann noch 2h für einen neuen Akku. ;)

Gruss Wildfoot
Titel: Re: Proprietäre Akkus auf ihre Leistung testen?
Beitrag von: enjoy am Juli 21, 2012, 08:57:10
http://www.elv.de/elv-akku-lade-center-alc-8500-2-expert-inkl-pc-software-chargeprofessional-vierleiter-ri-messkabel-temperaturfuehler-und-usb-kabel-1-6-m.html
damit könnte es auch gehen
Titel: Re: Proprietäre Akkus auf ihre Leistung testen?
Beitrag von: Don Manuel am Juli 21, 2012, 09:19:32
Wow! Der Preis hat mich zunächst etwas erschreckt, aber die Leistungen dieses Gerätes klingen mir als Laien sehr fein. Bin gespannt, was unser Elektronik-Experte Wildfoot dazu sagt...
Titel: Re: Proprietäre Akkus auf ihre Leistung testen?
Beitrag von: Phototipps.com am Juli 21, 2012, 10:09:37
Mich hat nicht nur der Preis dieses Ladegerätes abgeschreckt. Ich frage mich viel mehr, WIE ich damit meine Kamera-Akkus aufladen soll. Ich kann doch nicht gut stundenlang 4 Elektroden an den Akku hinhalten ...  :)

Zudem: für den Preis bekomme ich locker 36 neue Akkus ... :D

@ Wildfoot:

So wissenschaftlich wollte ich es eigentlich gar nicht angehen. Aber dazu eine Frage: Wie viel täte so eine Schaltung wohl kosten, die Deine Messung durchführt? Ich meine: so ein Ladegerät könnte ja problemlos einen passenden Widerstand verbaut haben, den man mit einem Knopfdruck aktiviert - und nebenbei könnte das Ladegerät dann messen, wie hoch die Spannung des Akkus beträgt (muss es ja sowieso, um ein Überladen zu verhindern). Das sollte doch keine Unsummen verschlingen, oder? Das können doch maximal Cent-Beträge sein, solche Bauteile im Ladegerät zu integrieren.

Naja: Ist nun mal nicht, womit ich mich doch dazu entschließen werde, die Akkus zu entsorgen ... ::)
Titel: Re: Proprietäre Akkus auf ihre Leistung testen?
Beitrag von: Wildfoot am Juli 21, 2012, 21:08:13
Tja, dieses Ladegerät ist schon "Schoggi"? Sprich, dieses Ladegerät ist sicher in der Lage, die Akkus richtig zu behandeln und zu analysieren. Aber natürlich ist der Preis auch goldig. Somit ist dieses Gerät für professionelle Werkstätten und Elektro-Freaks sicher das richtige Tool, aber für private ist es etwas überdimensioniert. ;)
Und so ein Gerät setzt natürlich voraus, dass man eine gewisse Elektro-Grundausrüstung wie Kabel mit Bananenstecker oder Krokodilklemmen hat. Dann muss man auch nicht stundenlang selber den Draht an den Akku halten. ;)

Nur etwas sehe ich jetzt gerade:
Zitat
Super-Schnellladung: Ja

Ich hoffe doch sehr, diesen Müll lässt sich deaktivieren; sonst wäre das Gerät gerade durchgefallen.  ::)


Zu der Frage mit der integrierten Messung.
Die Bauteile selbst sind nicht teuer. Der Widerstand kostet vielleicht 2 bis 3€. Aber wenn es schon in einem Ladegerät integriert sein soll, dann kommt da besser ein Leistungs-MOSFET oder das Pendant im Bipolar Sektor zum Einsatz (warum siehe später). Die Preise für diese Bauteile bleiben irgendwo zwischen 2 bis 3€, jedoch kommt nun noch ein Alu-Kühlkörper dazu (max. wohl irgendwo bei 5€).
Das Messinstrument kostet, je nach Ausführung, 20 bis 40€ im Maximum. Dann brauchts eine Strom-Regelschaltung, welche dafür sorgt, dass der Entladestom über die Entladezeit hinweg konstant bleibt. Um das zu erreichen muss man, da die Akku-Spannung ja mit der Zeit abfällt, den Lastwiderstand ändern. Und genau da kommt nun der Leistungs-MOSFET zum Zug. Das ist hier dann nämlich unser elektronisch einstellbarer Lastwiderstand. ;)
Auch diese Schaltung wird nicht all zu viel kosten, das ist nicht das Problem. Als Beispiel, ich bekam an der FH im Fach Elektronik genau die Aufgabe, so ein Akku-Kapazitäts-Messgerät für ein Akku-Pack bestehend aus zwei AA Akkus zu bauen. Preisvorgabe war unter 50.- SFr. zu bleiben, und es klappte.

Das Problem aber ist, du willst was universelles, und da fängt die Problematik dann an. Soviele verschiedene Akku-Typen mit nochmehr verschiedenen Eckwerten mit nur einem Gerät korrekt abhandeln zu können braucht dann schon eine richtig aufwändige Elektronik. Das geht dann, wie du gesehen hast, auch gut ins Geld.

Gruss Wildfoot
 
Titel: Re: Proprietäre Akkus auf ihre Leistung testen?
Beitrag von: Phototipps.com am Juli 21, 2012, 21:26:26
@ Wildfoot:

Wegen Schnellladung: Irgendwie habe ich persönlich die Erfahrung gemacht, dass mein Schnelllader für herkömmliche AA- und AAA-Akkus die Zellen deutlich schonender behandelt als mein "normales" Ladegerät. Jedenfalls sind die Akkus beim Schnelllader gerade mal etwas über handwarm (ich schätze so etwa 40, vielleicht 45 Grad), wohingegen ich beim Langsamlader das Gefühl habe, mir die Finger zu verbrennen, sobald ich die Akkus rausnehme. Und von daher denke ich mir, dass das nicht gerade gut für die Akkus sein kann. Aber vermutlich kommt es auch auf die Qualität des Laders an, da wird schon mal ein sehr guter Schnelllader besser sein als ein schlechter Langsamlader ...  :)

Wegen dem Integrieren: das Ladegerät für meine Kamera-Akkus kann eh nur diesen einen Typ von Akku laden - da wäre es also nicht verkehrt, eine halbwegs brauchbare Schaltung zu integrieren, die über den Zustand des Akkus bescheid geben kann. Allerdings: wenn das dann gleich mal zig Euro mehr kostet ...  ::)
Bei ein paar Cent oder meintetwegen bei ein paar wenigen Euro würde ich sowas schon befürworten. Denn heute habe ich ja überhaupt keine Chance, selber zu erkennen, wie gut oder schlecht es um den Kamera-Akku bestellt ist.
Titel: Re: Proprietäre Akkus auf ihre Leistung testen?
Beitrag von: Wildfoot am Juli 21, 2012, 21:58:22
Ne, also wenn die Akkus beim Laden heiss werden, dann ist sicher nicht gut. Hier würde ich demfall mal über einen Austausch des Ladegeräts nachdenken.

Lediglich beim Laden von Blei-Akkus kann es zum "Kochen" des Akkus kommen. Das ist kurz vor Lade-Ende, wenn die Spannung der Zellen schon gut hoch ist und der Lader mit der treibenden Spannung für die restliche Ladung noch etwas höher gehen muss, da kann sich dann vom Elektrolyt (Wasser + Salzsäure) etwas Wasser zersetzen. Dadurch entsteht dann Knallgas, welches durch die Ventile des Pb-Akkus abgeführt wird, darum haben nämlich die Pb-Akkus auch genau diese Ventile obendrauf. ;)

Aber bei allen anderen Akku-Typen ist Hitze fehl am Platz. Warm dürfen sie werden, aber nicht heiss! Wobei aber natürlich nicht immer nur der Lader Schuld sein kann, eine defekte Zelle kann auch bei korrekter Ladeweise heiss werden. Das könnte also auchnoch ein Grund für deine heissen Zellen sein. ;)

Gruss Wildfoot