Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kann ich einen Kondensator statt einer Lithiumbatterie benutzen?


von Daisy D. (daisywarlordduke)


Lesenswert?

Hallo,

Ich versuche gerade den Lade- und Entladeprozess unserer HW zu 
untersuchen.

Es handelt sich um eine interne Lithiumbatterie 3.7, 1.85Ah. Jedoch 
wuerde ich gerne das Laden und Entladen (mit ca. 0.2C) beschleunigen und 
nicht immer erst Stunden dort sitzen um zu sehen was passiert.

Koennte man da nicht einen Kondensaor benutzen?
Oder hat jemand andere Ideen?

Langfristig wollen wir einen Batterie Simulator/Emulator kaufen.

: Verschoben durch Moderator
von Rainer W. (rawi)


Lesenswert?

Daisy D. schrieb:
> Koennte man da nicht einen Kondensaor benutzen?

Guck dir die Lade-/Entladekurve eines Kondensator und eines 
Li?????-Akkus an. Es kommt auf deine Schaltung an, wie die auf 
Spannungsänderung der Versorgung reagiert. Grundsätzlich benimmt sich 
ein Kondensator ganz anders als ein Akku.
Gerüchteweise soll es Li?????-Akkus mit einer kleineren Kapazität als 
1.85Ah oder gar Netzteile mit programmierbarem Spannungsverlauf und 
elektronische Lasten geben.
Kommt also drauf an, was genau du testen möchtest.

Was deine Frage genau mit Mikrocontrollern oder digitaler Elektronik zu 
tun hat, ist allerdings nicht ganz klar.

: Bearbeitet durch User
von ArnoNym (bergler)


Lesenswert?

Also im Endeffekt eine Batterie durch einen Kondensator ersetzen, um das 
Verhalten des Ladegerätes zu beobachten, ohne die langen Zeitkonstanten 
des Akkus zu haben? Weil ein anderer Akku wird es ja nicht tun, man kann 
den ja schlecht mit 20C laden und entladen.

Einen Kondenstor müsste man schon mit CC/CV laden können.

Wenn man Sekunden will, wird man 1-2 stellige Farad brauchen. Weniger 
wäre ich nicht so sicher, ich hatte schon mal USB-Lithium Lade-IC die 
mit nur 10µF am Ausgang nicht glücklich waren.

Beispiel:
https://www.mouser.at/datasheet/2/293/Electrolytic_Double_Layer_Capacitors_E-3082361.pdf

Wegen Innenwiderstand muss man schauen was die Batterie hat. Der 47F 
könnte schon passen.

2 muss man dann in Reihe schalten, was vielleicht eine Art von Balancing 
brauchen wird. Ich würds einfach mal probieren, man kann ja zwei 
Multimeter hinhängen, dann sieht man schon wie sich das entwickelt.
Die Batterie hat ja vermutlich max. 4,2V, und die Kondensatoren halten 
zusammen 5,4 aus, da ist ein bischen Luft.

Das Ergebnis würde mich auch interessieren.

von Michael B. (laberkopp)


Lesenswert?

Daisy D. schrieb:
> Koennte man da nicht einen Kondensaor benutzen

Im Prinzip schon, aber damit wird der Prozess SEHR beschleunigt.

370mA machen selbst einen 10000uF Kondensator in 37ms von 3.2 auf 4.2 
oder umgekehrt voll/leer.

von Alexander (alecxs)


Lesenswert?

Déjà Vu

von Joachim B. (jar)


Lesenswert?

Daisy D. schrieb:
> Oder hat jemand andere Ideen?

die Zeit abwarten, manches kann man nicht beschleunigen.
Die Lade- und Entlade-kurven von Lithiumbatterien und Kondensatoren sind 
völlig verschieden.

Daisy D. schrieb:
> Langfristig wollen wir einen Batterie Simulator/Emulator kaufen.

kauft ihn jetzt

Netter Trollversuch 2/10

von Vanye R. (vanye_rijan)


Lesenswert?

> Langfristig wollen wir einen Batterie Simulator/Emulator kaufen.

Dann mach das. So eine Kiste kostet ein paar Tausend Euro, du kannst
zumindest Teilweise sowas mit einem programmierbarem Netzteil
und einem selbstgeschriebenen programm simulieren. Aber deine
Arbeitszeit sowas zu erstellen kostet mehr.
Wenn deine Firma sich sowas nicht leisten kann obwohl es notwendig
ist dann schreibe Bewerbungen.

Vanye

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Rainer W. schrieb:

>> Koennte man da nicht einen Kondensaor benutzen?
>
> Guck dir die Lade-/Entladekurve eines Kondensator und eines
> Li?????-Akkus an. Es kommt auf deine Schaltung an, wie die auf
> Spannungsänderung der Versorgung reagiert. Grundsätzlich benimmt sich
> ein Kondensator ganz anders als ein Akku.

Ausserdem hat natürlich ein aufgeladener Kondensator einen deutlich
geringeren Energieinhalt als ein aufgeladenere Li-Akku. Ich habe hier
absichtlich nicht das Wort "Kapazität" verwendet, weil es bei einem
solchen Vergleich irreführend ist.

von Vanye R. (vanye_rijan)


Lesenswert?

> Ausserdem hat natürlich ein aufgeladener Kondensator einen deutlich
> geringeren Energieinhalt als ein aufgeladenere Li-Akku.

Das ist aber der eine Punkt der bei der Simulation irrelevant ist
weil man ja ueblicherweise eine sehr viel schnellere Entladung
durchfuehren/simulieren will um schneller zu Ergebnissen zu kommen.

Spannungsverhalten und Innenwiderstand schliessen aber den Ersatz aus.

Vanye

von Rainer W. (rawi)


Lesenswert?

Daisy D. schrieb:
> Jedoch wuerde ich gerne das Laden und Entladen (mit ca. 0.2C)
> beschleunigen ...

"0.2C" bedeutet, dass das Aufladen 5+ Stunden  dauert. Wenn du eine 
0.2C- Aufladung testen willst, kommst du nicht drumrum, genau das zu 
tun.

> ... und nicht immer erst Stunden dort sitzen um zu sehen was
> passiert.

Dann stehe auf und beschäftige dich zwischendurch mit anderen Dingen.
Starte einen Zyklus, wenn du in den Feierabend gehst. Dann ist ein 
Lade-Entladezyklus fertig, wenn du dich am nächsten Morgen wieder an die 
Arbeit machst.

: Bearbeitet durch User
von Daisy D. (daisywarlordduke)


Lesenswert?

Danke an alle...

Ich habe das nun automatisiert und nehme die entsprechenden Kurven in 
der Nacht und waehrend der Arbeit auf. Dauert immer noch lang aber ist 
OK.

Und ja, kaufen von Keithley oder Keysight.. meine Firma ist zur Zeit 
nicht in der Lage solch ein Geraet zu kaufen.

von Joe (Gast)


Lesenswert?

Hat da jemand eine verständliche Erklärung zu so einem "beschleunigendem 
Batteriesimulator" oder einen weiterfuehrenden Produktlink? Ich verstehe 
nicht wie dabei der Lade-Entladevorgang eines realen Gerätes 
beschleunigt werden soll.

von Daisy D. (daisywarlordduke)


Lesenswert?

Schau mal hier...

- 
https://www.tek.com/en/products/keithley/dc-power-supplies/2281s-series-battery-simulator-emulator

- 
https://www.keysight.com/ca/en/product/E36731A/battery-emulator-and-profiler.html

Von dem was ich verstehe, kann man den Ladezustand einer "simulierten 
Batterie" eben variabel einstellen.

LG

: Bearbeitet durch User
von Vanye R. (vanye_rijan)


Lesenswert?

> Hat da jemand eine verständliche Erklärung zu so einem "beschleunigendem
> Batteriesimulator" oder einen weiterfuehrenden Produktlink?

Aus der Sicht deines Geraetes ist eine Batterie eine Spannungsquelle
mit einem definierten Verlauf, Spannung wird also weniger wenn sie
leer wird und einem Innenwiderstand, also Verhalten bei Lastspruengen.
Wenn du das einstellen kannst, dann kannst du natuerlich einfach
diese Kurven schnell abfahren.
Ausserdem kann eine Batterie auch Leistung aufnehmen, also aufgeladen
werden. Wenn das in deiner Anwendung vorkommt dann brauchst du ein
2Q Netzteil damit auch Strom reinfliessen kann.

Mit genug Aufwand kann man also alles simulieren. Aber je nachdem wie 
genau das werden soll steigt halt der Aufwand betraechtlich an. Daher 
die Kohle die man ueber den Tisch schieben muss.

Wenn man weiss was man will dann kann man vielleicht sparen. Ich hab 
hier z.B  ein HP66312A und ein Hameg 8142. Beides sind wenn man so will 
fruehformen dieser Simulatoren. Also erweiterte Netzteile. Deutlich 
schlechter als moderner Kram, aber dafuer auch deutlich preiswerter. 
Aber wenn einem das reicht und man so ein Teil gebraucht findet, wenn 
man einen GPIB Adapter hat ( https://github.com/xyphro/UsbGpib ) und 
programmieren kann dann ist da sicher einiges moeglich. Nur wenn das 
alles Arbeitszeit ist dann kommt man schnell in den Bereich wo neu 
kaufen billiger wird.

Vanye

von Manfred P. (pruckelfred)


Lesenswert?

Vanye R. schrieb:
> Aus der Sicht deines Geraetes ist eine Batterie eine Spannungsquelle
> mit einem definierten Verlauf, Spannung wird also weniger wenn sie
> leer wird und einem Innenwiderstand, also Verhalten bei Lastspruengen.
> Wenn du das einstellen kannst, dann kannst du natuerlich einfach
> diese Kurven schnell abfahren.
> Ausserdem kann eine Batterie auch Leistung aufnehmen, also aufgeladen
> werden. Wenn das in deiner Anwendung vorkommt dann brauchst du ein
> 2Q Netzteil damit auch Strom reinfliessen kann.

Wenn man im Labor Mustermessungen machen will, muß man Spannungsverläufe 
simulieren, aufwendig.

Ich hatte das Problem mal für die Serienprüfung von 
Rufempfängerplatinen. Das wurde ein Operationsverstärker als 
Spannungsregler, der zwei Leistungstransistoren (NPN-PNP) getrieben hat 
und damit auch Strom aufnehmen konnte.

Ganz simpel drei feste Spannungen umschaltbar und geguckt, ob die 
Leiterplatte an diesen funktioniert und welchen Strom sie aufnimmt. Dann 
das Ladegerät dran und bei den Spannungen geschaut, ob der Ladestrom 
stimmt.

Für die Serie brauche ich keine Kurve mit Zwischenwerten abfahren, da 
genügen die Eckpunkte.

von Vanye R. (vanye_rijan)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

> Wenn man im Labor Mustermessungen machen will, muß man Spannungsverläufe
> simulieren, aufwendig.

Klar, deshalb kann man sowas ja auch einfach fertig kaufen. Aber bei 
Batteriesimulationen kann es notwendig sein den Innenwiderstand, also 
den maximal entnehmbaren Ausgangsstrom zu simulieren. Und noch schoener 
waere es wenn man das Modell einer Batterie aus der Libarie des 
Herstellers direkt reinladen kann....

Reichen einfachste Anforderungen kann man sich auch schnell was 
zusammenhacken. Ich hab das mal mit dem beruehmten Korad KA3005P 
gemacht. Erstmal kalibriert damit es genau ist und dann ein kleines 
Stueck software geschrieben (siehe Anhang) das meine Wunschkurve 
abgefahren hat.

Ich meine fuer irgendwas muessen die ganzen USB, Ethernet und GPIB 
Anschluesse ja da sein die unsere tollen Geraete so haben oder? .-)

Allerdings kannst du beim Korad nicht erwarten alles auf 1mV 
einzustellen. Obwohl die Reglung, nach kalibrierung, erstaunlich genau 
ist, du siehst dann die Spruenge des DA-Wandler. Ich weiss jetzt aus dem 
Kopf leider nicht mehr wo die lagen, war besser wie 10mV aber schlechter 
wie 1mV.

Kumpel und mir geht auch schon seit einiger Zeit der Gedanke
durch den Kopf ein SMU selber zu bauen. Aber man kommt ja zu nix. :-D

Vanye

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.