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Akku Pflege - CBA IV Entladegerät


frank-s

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Die Saison geht so langsam wieder los und es ist an der Zeit, dass ich mich um meine Akkus kümmere. In dem Zusammenhang dachte ich mir, dass es vielleicht für den Einen oder Anderen von Interesse sein könnte was ich da so treibe 8-). Ich bin eigentlich ganz gut mit Ladegeräten ausgerüstet, mein Problem bis dato war aber das Entladen mit etwas höheren Strömen. Mein Schulze Lader kann max. 50W und das auch nur, wenn die Leistung an eine Auto Batterie abgeführt wird. Ich habe mich also nach einem Entlader mit etwas höherer Entladeleistung umgeschaut, um eine vernünftige Analyse meiner Akkus betreiben zu können. Bei meiner Recherche bin ich auf den West Mountain Radio CBA IV gestoßen.

Das Gerät ist wie folgt spezifiziert:

Max. Entladeleistung 150W

Max. Entladestrom 40 A

Mit einem 8051 Microcontroller werden Strom und Spannung sowie optional die Temperatur überwacht. Die Auflösung beträgt 10 bit. Die Leistung wird mit einem PWM- gesteuerten MOS-FET Transistor in Wärme umgewandelt. Das Gerät wird mit einer USB Schnittstelle an einen PC angeschlossen.

Preis: 170,-€ (hüstel :nerv:)

Man kann die Entladeleistung mit einem zusätzlichen Verstärker auf bis zu 2000W erhöhen, ein 500W Verstärker (der Kleinste) Kostet schlappe 730$, doppelplushüstel, das lasse ich dann lieber.

So sieht die Kiste (nach kleiner Modifikation) aus:

 

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Die Modifikation hat folgenden Hintergrund: bei meinem ersten Entladevorgang mit neuen LiPo Akkus, 2-S 3700mAh, mit einem Entladestrom von 17,7A, einen höheren Strom lässt das Gerät nicht zu, ist der Entlader nach ca. 2/3 des Vorgangs aufgrund von interner Überhitzung ausgestiegen. Grummel-Grummel-Grummel.

Zum Glück lässt sich das Gehäuse mit einer Schraube von unten öffnen. Nach einer kurzen "Analyse" bin ich zu dem Schluss gekommen, dass man die Elektronik besser auch noch im Gehäuse kühlt. Die MOS FETs sind direkt auf den Kühlkörper geschraubt, der mit einem Lüfter zwangsgekühlt wird, soweit so gut. Die Wärmeabstrahlung in das Gehäuse wird aber nur über Konvektion durch die schmalen Schlitze abgeführt, das reich offenbar nicht. Ich habe also zusätzlich einen kleinen Lüfter auf das Gehäuse gesetzt und auf einer Seite die jeden zweiten Steg zwischen den Lüftungsschlitzen entfernt. So gekühlt steigt das Gerät nicht mehr aus. Füße in Form von 6-Kant Stehbolzen mussten auch noch dran, damit der Lüfter ausreichen Platz zur Aufstellfläche hat. Hier die Ansicht von unten:

 

picture.php?albumid=558&pictureid=14238

 

Nachdem die Hardware optimiert wurde jetzt ein kurzer Blick auf die mitgelieferte Software. Installieren lies sich das Programm auf meinem Windows 7 Laptop problemlos. Startet man die Software erscheint eine Eingabemaske:

 

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Alle gängigen Akku Typen sind hinterlegt und über den Knopf Detect wird bei korrekter Angabe des Akku Typs auch die Zellenzahl erkannt. Man möchte noch die Kapazität, die Entladeschlussspannung sowie den Entladestrom angeben. Mit dem Knopf Start geht es dann los. Während des Entladevorgangs wird graphisch die entnommene Kapazität in Ah über der Akkuspannung angezeigt. Als horizontale Linie wird die Abschaltspannung (Entladeschlussspannung) mitgeführt:

 

picture.php?albumid=558&pictureid=14240

 

Am Ende eines Zyklus poppt ein Fenster auf und meldet die gesamt entnommenen Kapazität in Ah und Wh sowie "was mit dem Akku noch los ist" in %, d.h. das Verhältnis von entnommener Kapazität zur Nennkapazität.

Soweit bin ich ganz zufrieden mit dem Gerät. Die Entladekurven lassen speichern, es ist möglich Etiketten zu drucken und man kann die Werte als txt Dokument exportieren, um sie z.B. in Excel weiter zu bearbeiten. Ein bisschen mehr Leistung wäre schön, ist aber nicht zu bezahlen (siehe oben).

Zur Ladetechnik die ich verwende: Einmal habe ich ein Schulze next 7.36-8 in Benutzung. Sicher ein High End Lader, aber nicht ohne Tücken. Für meinen Geschmack ist das Gerät ein bisschen zu viel am analysieren und bestimmt danach die Ladeparameter. Ich fühle mich da bisweilen ein wenig bevormundet. Das Gerät hat dafür eine Fülle von Einstellmöglichkeiten, jede Menge Fenster zur Auswertung und einen hohen Bedienkomfort (finde ich).

Als neustes Ladegerät habe ich ein robbe POWER PEAK TRIPL. Das Gerät habe ich ausgewählt, weil es 3 vollwertige Ladeausgänge hat. Die Einstellmöglichkeiten sind überschaubar und das Teil macht was man ihm sagt, auch wenn es Unsinn ist :mrgreen:.

So sieht mein "Arbeitsplatz" sieht gerade so aus:

 

picture.php?albumid=558&pictureid=14235

 

 

Zur Akku Pflege / Analyse:

 

Ich habe 12 Akku Packs die aus 2-S KONION 18650 VT Zellen bestehen. Die Lithium Ionen Mangan Zellen stammen von Sony, haben eine Kapazität von 1100 mAh und können laut Hersteller mit 20C entladen werden. Da die Zellen schon einige Tage auf dem Buckel haben, wollte ich überprüfen wie der Zustand der jeweiligen Pack ist. Eigentlich driften die Zellen nicht und müssen beim Laden nicht balanciert werden, aber weil sie schon lange liegen und ich die einzelnen Zellen ewig nicht geprüft habe, wollte ich sehen ob sie noch in Balance sind.

Zu dem Zweck habe ich Ladekabel konfektioniert, mit deren Hilfe die Packs an den Balancer Anschluss des Schulze Ladegeräts angeschlossen werden können. Man kann während des Ladevorgangs im entsprechenden Menü die Drift der Einzelzellen beobachten:

 

picture.php?albumid=558&pictureid=14237

 

Die Balance der verschiedenen Packs ist durchaus unterschiedlich. Hier ein Pack der super in Balance ist.

Nach dem Laden wurden die Zellen dann mit 10A auf 2,6V/Zelle entladen. Die Ladeschlussspannung ist 2,5V aber weil beim Entladen die Einzelzellen nicht überwacht werden vermeide ich damit eine Tiefentladung die die Zellen schädigen würde. So sieht die Auswertung aus:

 

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Zwei Packs waren ziemlich tot, der Rest ist zum "Forelle" fahren noch ganz OK. Die Packs wurden wieder voll geladen und werden so gelagert.

 

Als nächstes habe ich meine neuen Lipo Akkus getestet. Ziel von der Aktion ist zu sehen, ob das was drauf steht auch drinnen ist. Die Zellen sind NVISION 3700mAh 30C, die ich auf der Messe in Dortmund gekauft habe. Die Packs sind in 2-S und 3-S aufgeteilt, so kann ich zwischen 2-s und 6-S sehr viele Kombinationen realisieren. Zunächst also Laden, mit 1C (3700mA) und nicht wie drauf steht mit 3-C. Das geht bestimmt, ist aber sicher nicht gut für die Haltbarkeit. Dann am CBA IV mit 17A (2-S Pack) bzw. 11,5 A (3-S Pack) entladen. Entladeschlussspannung 3,3V/Zelle. Hier das Ergebnis:

 

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Die Zellen haben also, bei moderaten Entladeströmen (11,5A/3,7=3,1C 17A/3,7=4,6C) die Kapazität die drauf steht. Mal sehen, wie es mit der Haltbarkeit aussieht. Nach dem Entladen habe ich so ca. 200mAh wieder rein geladen. So werden die Packs gelagert. Bei der aktuellen Zellenchemie weis ich nicht, ob voll oder leer oder irgendwas dazwischen Lagern am Besten ist. Wichtig ist aber sicher, dass die Zellenspannung nicht unter 3,2V sinkt.

Zum Einsatz kommen die Akkus in meiner AirMarine und dem SeaJet. Typische Ströme die da fließen liegen so um die 40A. Am Ende der Saison werde ich den Test wiederholen und sehen was sich verändert.

 

Zum Schluss möchte ich betonen, dass ich kein E-Techniker bin und die ganze Sache mit einem gesunden Halbwissen angehe. Ich würde mich also über Kommentare und Anmerkungen von Kollegen die mehr Ahnung haben freuen (von den Anderen natürlich auch) , vielleicht könnt ihr mal was dazu schreiben was ihr so mit euren Akkus macht, um sie über die Saison zu bringen.

 

Gruß Frank

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Guest Kranolli
:that: für die Mühe die Du dir machst... ich nutze die Entlade / Ladefunktion von meinem Ladegerät... Muss aber auch gestehen das was du da machst ist mir zu hoch ich verstehe das nicht wirklich :(
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Schifferlfahrer

Schaut doch schon mal sehr gut aus!:that:

Wenn man wüsste, wie genau die Schaltung funktioniert, könnte man u.U. die Entladeleistung selber erhöhen, müsste man halt irgendwo noch eine passende Last unterbringen. Ob dann eine Luftkühlung noch ausreicht oder man die Lastwiderstände nicht besser in einen Wassereimer steckt, sei mal dahin gestellt.:mrgreen:

Auch Halogenstrahler und ähnliches soll sich zum Belastung von Akkus schon recht gut bewert haben - evtl. wäre auch das eine Möglichkeit, wie man die Entladeleistung preiswert erhöhen könnte.

 

Zum Lagern der LiPos gibt es viele Philosofien. Die Spannung sollte aber auf jeden Fall so zwischen 3,7 und 3,8V liegen, d.h. die Akkus sind wohl schon ziemlich leer. Auf die genaue Spannung kommts da aber wohl nicht soo sehr an. Wichtig ist nur, dass die Akkus nicht komplett entladen sind (also so, wie nach deinem Test) und auch nicht voll geladen sind. Beides wäre extrem schädlich. Eine Zellspannung im Bereich >3,7V hat den Vorteil, dass weniger Energie im Akku gespeichert ist. Angesichts der Tatsache, dass LiPos nicht wirklich eigensicher sind, ist das auch eine Überlegung wert.

Generell solltest du diese Entladetest, gerade bei LiPos, nicht zu oft machen. So tiefes Entladen ist an und für sich gar nicht gut für den Akku, auch wenn die Spannung die 3,3V noch nicht unterschritten hat. Ich persönlich höre zu fahren auf, sobald eine der Zellen die 3,5V erreicht hat - wohl gemerkt unter Last. Die Kollegen der fliegenden Zunft steigen z.T. schon bei 3,7V/Zelle aus. Ggf. solltest du dir also überlegen, ob du die Test nichts mit einer Ladeschlussspannung von 3,6V betreibst, das wäre wohl schonender. Ein grober Richtwert ist, dass noch mindestens 10% der Nennkapazität im Akku sein sollten, besser mehr.

 

Einen Schulze-Lader habe ich auch - mag zwar etwas Oversized sein, aber man gönnt sich ja sonst nichts.:mrgreen: Geht mir ganz ähnlich, mit dem Bevormunden: Manchmal bräuchte man so einen Modus, indem man vollständig selber die Verantwortung übernehmen kann. Gerade bei sehr tiefentladenen Ni-Zelle streickt der Lader oft. Aber ansonsten ein sehr tolles Gerät, das nicht mehr missen möchte!:that:

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OK, dann ein paar Anmerkungen auch von mir, der seit mindestens, wenn nicht noch mehr Jahren dieses Procedere durchführt (durchführen muss), damit ihm im Wettbewerb die Boote nicht stehen bleiben, weil ein Akku unbemerkt gekündigt hat:

  • 170€ - uiuiui. Es werden immer mal Robbe MaxAmp (oder auch Futaba CDR) für 'nen Appel und 'nen Ei angeboten, weil sie nicht für LiPo upgedated wurden oder weil die Leute sie zu unkomfortabel finden (ein PC-Interface für die Parameter hat das Ding natürlich nicht, und Kurven kann es nur über einen Adapter + Logview). Als Entlader ganz super (200W) ... ich habe drei davon und schalte 1-3 bei Bedarf parallel
  • Im Boot kann man - "etwas" Performance vorausgesetzt - eine Entladeschlussspannung von 3,7V nicht praktikabel handhaben, selbst 3,5V sind grenzwertig. Aber das kommt ganz klar auf die projektierte Fahrzeit an. Bisher ist man in Hydro nur 5 Minuten gefahren, da durfte man unter Vollast auch unter 3,3V Klemmenspannung kommen ohne Exitus. Für die aktuellen 6 Minuten-Setups in Mono und Hydro sind die 3,3V perfekt. Für längere Fahrzeiten könnte man auch früher aufhören. Das ewige Leben haben LiPos aber allemal nicht ...
  • Eine Meß-Entladeschlussspannung von 3,3V ist also völlig OK für heutige Chemie, aber man sollte UNBEDINGT die Einzelzellen überwachen und bei der ERSTEN ZELLE, die die 3,3V unterscheitet, aufhören. Eine Summenspannung von 9,9V für 3s kann sich halt leider auch zu 3,5/3,5/2,9V aufteilen, womit die ohnehin schwächste Zelle dann den finalen Genickschlag bekommt. Ich mache das so, dass ich beim Entladen den Balancerstecker in ein Ladegerät stecke, das mir dann freundlicherweise die Einzelspannungen anzeigt. Leider fordert so eine Aktion dann auch meine volle Aufmerksamkeit, somit wäre es mal ein schönes Projekt, einen Entlader zu konstruieren, der die Einzelzelle überwacht bzw. DAS wäre für 170€ dann mal ein g**les Feature gewesen.
  • Das Wiedereinladen von 100-200mAh ist ebenfalls ein guter Ansatz, das kompensiert die Selbstentladung eines guten Akkus für Jahre. Dieser "Storage"-Mode vieler Lader, über die Spannung von 3,7-3,8V definiert, ist vom Effekt her ziemlich unverhersagbar, weil die Leerlaufspannung der Akkus heutzutage praktisch gar nicht mehr mit dem Ladezustand korreliert, eben auch für LiPos, denen man über die Jahre eine flachere Entladekurve anerzogen hat

Edited by MiSt
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