Hallo,
Man liest auf Datenblättern von Akkus z.B.:
Innenwiderstand Ri=25mOhm (1000Hz)
Meine Frage(n): (zugegeben sehr speziell!)
Warum wird der Ri bei 1000Hz gemessen, und nicht bei Gleichstrom.
Wird der Ri beim Laden oder bei Last gemessen?
Wird im zweiten Fall dann die Last mit 1000Hz geschaltet, oder wie soll das funktionieren?
Bei welchen Bedingungen wird gemessen? (Ladezustand, Temperatur…)
Vielleicht weiß ja jemand eine Antwort.
Bin aber auch für eine „Teilantwort dankbar“
Viele Grüße, Fourseasons
Hallo!
Man liest auf Datenblättern von Akkus z.B.: Innenwiderstand Ri=25mOhm (1000Hz)
Warum wird der Ri bei 1000Hz gemessen, und nicht bei Gleichstrom.
Der Innenwiderstand ist komplex und deshalb frequenzabhängig.
Wird der Ri beim Laden oder bei Last gemessen?
Die Angabe eines einzigen Wertes des Innenwiderstands macht nur bei voll geladenem Akku Sinn und wird dann unter Last gemessen. Bei Entladung steigt der Innenwiderstand.
Wird im zweiten Fall dann die Last mit 1000Hz geschaltet, oder wie soll das funktionieren?
Im allgemeinen wird statisch gemessen. Man mißt die Spannung am geladenen, unbelasteten Akku und sodann die Spannung am mit Nennstrom belasteten Akku. Aus der Differenz der beiden Spannungen und dem Laststrom erhält man Ri = delta U / Ilast. Der so ermittelte Innenwiderstand wird etwas kleiner sein als der Betrag des komplexen Innenwiderstands bei 1.000 Hz. Wer unbedingt möchte, kann anstelle der ohmschen Last per Festwiderstand eine gesteuerte Last nehmen und den Laststrom mit 1 kHz modulieren. Der dynamische Innenwiderstand des Akkus ist von Interesse, wenn man dynamische Lastverhältnisse hat.
Bei welchen Bedingungen wird gemessen? (Ladezustand, Temperatur…)
Während man für Ladung, Entladung und Lagerung bestimmte zulässige Temperaturbereiche angibt, wird man für einen bestimmten Wert des Innenwiderstands auch eine bestimmte Temperatur angeben, z. B. 20°C. Außerdem gilt der Wert nur für einen fabrikfrischen, voll geladenen Akku. Je nach Art und Bauart des Akkus muß man für reproduzierbare Werte auch noch das Umgebungsmedium, dessen Druck und Feuchtigkeitsgehalt sowie die Einbaulage des Akkus festlegen. Für NiMh-Zellen spielt die Einbaulage und das Umgebungsmedium keine Rolle, solange es nicht aggressiv ist, aber durchaus der Druck. Im Normalfall geht man von Luft mit 1013 hPa bei 50% rel. Feuchte aus und kümmert sich nicht weiter darum. Es gibt aber Anwendungen, in denen solche Feinheiten eine Rolle spielen, z. B. in einer Atmosphäre mit hohem Druck oder wechselndem Druck.
Gruß
Wolfgang
Hallo!
Hallo Wolfgang,
wieder was dazugelernt, - danke für die schnelle und gute Erklärung!
Im allgemeinen wird statisch gemessen. Man mißt die Spannung
am geladenen, unbelasteten Akku und sodann die Spannung am mit
Nennstrom belasteten Akku.
Die statische Meßmethode ist mir bekannt.
Nur hätte ich die Spannungsdifferenz bei zwei unterschiedlichen Lasten gemessen und nicht „ohne Last“, weil ich mir einbilde, daß die Spannung dann stabiler definiert ist.
Was ist denn bei einem Akku der Nennstrom?
Ist das die volle Kapazität, oder ein fünftel oder…
(Ich nehme an daß Ri bei zu hoher Last nicht mehr linear ist)
Gruß Klaus
(Fourseasons)
Hallo Klaus!
Was ist denn bei einem Akku der Nennstrom?
Der Nennstrom ist der Strom, für den die Angabe der Akkukapazität gilt.
Dabei wird z. B. angegeben: 2.100 mAh nach 16 Stunden Ladung mit 0,1 C und Entladung mit 0,2 C.
Soll heißen: 16 Stunden Ladung mit Konstantstrom von 210 mA und Entladung mit Konstantstrom 420 mA bei einer Zellentemperatur von 20°C. Der Entladestrom von 420 mA ist der Nennstrom.
Für andere Entladebedingungen und andere Lademethoden ergibt sich eine andere Kapazität.
Gruß
Wolfgang
Wer unbedingt möchte, kann anstelle der ohmschen Last per
Festwiderstand eine gesteuerte Last nehmen und den Laststrom
mit 1 kHz modulieren. Der dynamische Innenwiderstand des Akkus
ist von Interesse, wenn man dynamische Lastverhältnisse hat.
Ich würde sagen, den Wechselstromwiderstand kann man einfach messen, indem man eine Wechseltromquelle (also normaler AC-Trafo) mit dem Akku verbindet und einen Kondensator dazwischenschaltet, um die Gleichspannung des Akkus wegzufiltern. Bei der Widerstandsberechnung muss man dann halt den Blindwiderstand des Kondensators abziehen. Außerdem kann man ggf. noch einen zusätzlichen Widerstand in den Kreis schalten bzw. muss auch den Innenwiderstand des Netzteils berücksichtigen.
Ich schätze das mach deshalb Sinn, weil sich bei der Prüfung der Ladezustand des Akkus nicht verändert. Bei Gleichspannungsmessung müsste man definieren, ob z.B. der Strom erst mal eine Minute lang fließt, bevor man misst. Und wenn man bereits in der ersten Millisekunde misst, dann ist das wahrscheinlich identisch mit dem Wechselstromwiderstand.
Wer unbedingt möchte, kann anstelle der ohmschen Last per
Festwiderstand eine gesteuerte Last nehmen und den Laststrom
mit 1 kHz modulieren. Der dynamische Innenwiderstand des Akkus
ist von Interesse, wenn man dynamische Lastverhältnisse hat.
Ich würde sagen, den Wechselstromwiderstand kann man einfach
messen…
…den Blindwiderstand des Kondensators
…einen zusätzlichen Widerstand
…den Innenwiderstand des Netzteils
…berücksichtigen.
Wer viel misst…
Es ist mir schon wieder zu kompliziert, auch wenn es Sinn macht!
Hauptsächlich hat mich dieses Thema interessiert, weil ich einen Computer- und Digitalfoto-Club betreue. Zum Vergleichen, wie sich verschiedene (und neuartige) Akkus für z.B. Digitalkameras eignen, halte ich einen Ri-Schrieb über den gesamten Ladezustand für sinnvoll. Das geht ja dann problemlos per Gleichstrom.
Wichtig war mir, zu erfahren, daß die Messung mit beiden Methoden möglich ist, und keine „allzugroßen“ Unterschiede ergibt.
Ich freue mich jedenfalls über die Aufklärung und bin schon wieder etwas g’scheiter!
Gruß Klaus
(Fourseasons)
Hallo Michael!
Ich würde sagen, den Wechselstromwiderstand kann man einfach messen, indem man eine Wechseltromquelle (also :normaler AC-Trafo) mit dem Akku verbindet und einen Kondensator dazwischenschaltet…
Es gibt gewiß viele Möglichkeiten, sich das Leben schwer zu machen und Unsicherheiten in einen Meßaufbau zu bringen. So wird Dir der „normale Trafo“ bei 1 kHz was husten und ein Akku mag es ganz und gar nicht, an Wechselspannung betrieben zu werden.
Ich schätze das mach deshalb Sinn, weil sich bei der Prüfung der Ladezustand des Akkus nicht verändert…
Zur Messung des Innenwiderstands eines beliebigen Zwei- oder Vierpols muß man einen Strom fließen lassen. Sobald ein Akku einen Strom liefert, ist das unabhängig von der Form des Stroms mit einer Entladung verbunden.
Bei Gleichspannungsmessung müsste man definieren, ob z.B. der Strom erst mal eine Minute lang fließt, bevor man :misst.
Warum sollte man solche seltsame Festlegung treffen? Der Innenwiderstand eines Akkus ist komplex, nichtlinear und von allen möglichen Parametern, neben vorhergehendem Ladeverfahren, Ladezustand und Zellentemperatur auch vom Entladestrom abhängig. Bei NiMh-Zellen ist 0,2 C der übliche Meßstrom zur Ermittlung von Zellenkapazität und Innenwiderstand. An diese Vereinbarung muß man sich halten, wenn man Datenblattangaben nachvollziehen möchte. Geht es um Werte für eine bestimmte Anwendung oder ein individuelles Ladeverfahren, muß man die dabei herrschenden Verhältnisse für die Messung verwenden und kann Datenblattangaben nur noch als ungefähren Anhaltspunkt nehmen.
Und wenn man bereits in der ersten Millisekunde misst, dann ist das wahrscheinlich identisch mit dem :Wechselstromwiderstand.
Weil es sich beim Innenwiderstand eines Akkus um keinen ohmschen Widerstand handelt, sind statischer und dynamischer Innenwiderstand verschiedene Stiefel, ergeben also unterschiedliche Meßergebnisse.
Gruß
Wolfgang
Ich würde sagen, den Wechselstromwiderstand kann man einfach messen, indem man eine Wechseltromquelle (also :normaler AC-Trafo) mit dem Akku verbindet und einen Kondensator dazwischenschaltet…
Zur Messung des Innenwiderstands eines beliebigen Zwei- oder
Vierpols muß man einen Strom fließen lassen. Sobald ein Akku
einen Strom liefert, ist das unabhängig von der Form des
Stroms mit einer Entladung verbunden.
Ich nehm jetzt nur mal zu diesem Punkt Stellung: Wenn da ein Kondensator ist, dann kann sich die Batterie nicht entladen (also nicht länger als eine Sinus-Halbwelle), weil kein Gleichanteil vorhanden ist.
Hallo Michael!
Sobald ein Akku einen Strom liefert, ist das unabhängig von der Form des Stroms mit einer Entladung verbunden.
Wenn da ein Kondensator ist, dann kann sich die Batterie nicht entladen (also nicht länger als eine Sinus-:Halbwelle), weil kein Gleichanteil vorhanden ist.
Ganz abgesehen davon, daß auch eine Entladung in Form von Sinus-Halbwellen eben eine Entladung ist, wie kommst Du darauf, daß darin kein Gleichstromanteil enthalten ist? Bei Einweggleichrichtung erhält man einen pulsierenden Strom mit dem Gleichrichtwert = Imax/Pi mit Imax als Scheitelwert.
Wenn man den Innenwiderstand eines Akkus z. B. während der Entladung messen möchte, muß man einen Entladestrom fließen lassen. Weil der Innenwiderstand nichtlinear und u. a. eine Funktion des Entladestroms ist, muß man vorher die Höhe des Entladestroms vereinbaren. An diese Vereinbarung muß man sich halten, andernfalls mißt man Mist. Allgemein gilt: Zu jeder Messung/jedem Meßergebnis gehört eine Meßvorschrift.
Gruß
Wolfgang