Wie u. womit Innenwiderstand messen?

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AJ

User
Moin!

Ich als in diesen Sachen ziemlich unbedarfter Laie, was brauche ich, um den Innenwiderstand
einer Zelle zu messen ?
Sprich, in der linken Hand hab ich die Zelle, was muss ich mit der rechten Hand halten, damit ich den Innenwiderstand erfahre ? :)

Kann ich evt. auch irgendwie den Innenwiderstand eines fertigen Akkupacks bestimmen ?

Vielen Dank schonmal
 

Oli_L

Vereinsmitglied
Und wie funktioniert ein Ri-Meter?
Stellen wa uns ma janz dumm und sagen, ne Ri-Meter is ne grosse schwarze Kasten....

Also, der Innenwiderstand des Akkus ist der Übeltäter, der dafür sorgt, dass die Spannung, die außen am Akku messbar ist, mit steigender Stromentnahme abnimmt. Nach dem ohmschen Gesetz kann man also auch am Akku aus einer einfachen Strom- und Spannungsmessung dessen Innenwiderstand mit Hausmitteln bestimmen. Natürlich ist dieser Wert vom Ladezustand und von der Akkutemperatur abhängig, aber nehmen wir halt nen vollen Akku und drücken bei der Genauigkeit ein Auge zu.

Ich brauche also den SpannungsABFALL an der Zelle. Dazu messe ich sagen wir mal die Klemmenspannung bei I1 = 1A und bei I2 = 10A (Strom auch messen ;) ) Das ergibt die Klemmenspannungen U1 und U2, vielleicht U1 = 1,23V und U2 = 1,14V. Der Innenwiderstand ist dann gemäß R = U / I

(U1 - U2) 0,09V
---------- = -------- = Ri = 0,01 Ohm = 10mOhm
(I2 - I1) 9 A

Eigentlich kann man als I1 auch 0A und damit die Leerlaufspannung des Akkus nehmem, aber aus dem Bauch raus würd ich das für zu ungenau halten.

Leider kommst du allein mit der rechten Hand nicht aus, ichj würd den Akku irgendwo hinlegen, dann hast du beide Hände frei ;) .

Der Innenwiderstand eines Komplettpacks aus N Zellen geht genauso, er ist die Summe der N Einzel-Innenwiderstände aus dieser Reihenschaltung. Natürlich kann man nicht davon ausgehen, dass dann jede Zelle exakt Rges * 1/N hat, aber so in etwa stimmts schon, wenn alle Zellen gesund sind.

Hoffe das hilft.

Oliver

[ 14. April 2003, 07:52: Beitrag editiert von: Oli_L ]
 

Ulrich Horn

Moderator
Teammitglied
Moin,

klar gibt's das Ding bei ELV auch als Fertiggerät, BestNr 68-523-38, für ca. 80 Euretten.
www.elv.de -> shop -> Suchbegriff: Innenwiderstand
Produktbezeichnung: 'RIM 1000'

Olivers Darstellung mag ich dahingehend ergänzen, dass das Ding als Wechselstrommeßbrücke mit einem Lastrom zwischen 0 und 20A arbeitet. Ich denke, das ist verläßlich.

Grüße, Ulrich Horn
 
Hast du das Ding ausprobiert, Ulrich? Wenn das funktioniert wärts ne Sünde wert, vor allem wenn man den Preis mit dem von dem Robbe-Teil vergleicht :)
 

Ulrich Horn

Moderator
Teammitglied
Ne, bis jetzt noch nicht ;)

ich liebäugle schon länger damit, aber ich dachte, ich warte mal bis das jemand testet :D

Grüße, Ulrich Horn
 

heinzi

User
der innenwiderstand
ein leidiges thema

die ri meter (robbe und elv) ermitteln den wechselstrom-innenwiderstand.
dieser ist für unsere anwendungen aber irrelevant.
(wohlverstanden für die anwendung)
für die selektionierung von zellen kann es aber durchaus ein kriterium sein. obs ein sinnvolles selektionskriterium ist, sei mal dahingestellt, sicher aber ist es das am einfachsten, resp das am schnellsten zu ermittelnde kriterium.

OLIVER beschreibt weiter oben die methode zur gleichstrom-widerstandsermittlung.
dazu ist zu sagen, dass eine akkuzelle leider kein ideales element ist. d.h in verschidenen betriebszuständen stellen sich verschiedene eigenschaften ein. also ein, bei vollem akku ermittelter widerstand, gilt nicht für den gleichen akku bei (z.b.)50% entladung.
meines wissens nach sind die mesströme I1 uund I2 normiert und bezogen auf die akkukapazität (in irgend welchen normen). die messung ist bei 50% entladung durchzuführen wobei auch das prozedere definiert ist. (also was in welchen zeitabständen zu messen ist sowie die vorbehandlung)
die messströme sind für nicd und nimh akkus unterschiedlich normiert. also achtung bei vergleichen.
auch darf nicht ein strom als null angenommen werden.

ihr seht schon das ganze ist nicht so einfach und die erkenntniss die uns eine widerstandsmessung bringt ist durchaus fraglich.
(z.b.: wie ist der zusammenhang zwischen dem wechselstrom-widerstand und der spannungslage bei gleichstrombelastung?)

[ 24. April 2003, 08:48: Beitrag editiert von: heinzi ]
 

Oli_L

Vereinsmitglied
Hallo Heinzi,

wenn ich das ELV-Ding richtig interpretiere (Anleitung gelesen), so ermittelt es NICHT den Wechselstromwiderstand, sondern ganz praxisgerecht den Gleichstromwiderstand. Es wird nur gesagt, dass mit "kurzen Strompulsen" entladen wird, im Bereich einiger Sekunden, um die Hardware nicht durch die anfallende Verlustleistung zu schädigen. Das ist aber kein sinusförmiger Wechselstrom (AC). Beim AC würde die Kapazität und der Widerstand des Akkus Einfluß haben....
Das Robbe-Teil kenn ich gar nicht.

Ich sagte ja auch schon bereits, dass der Innenwiderstand von Ladezustand und Akkutemperatur abhängig ist. Es geht ja wohl auch nicht darum, den exakten normierten Innenwiderstand seiner Zellen zu messen, denn dieser akademische Wert hat ja für die Praxis nur bedingt Aussagekraft.
Daher hatte ich ja meine Methode genannt, die es durchaus ermöglicht, brauchbare Zellen von faulen Hunden zu unterscheiden und entsprechend mal auszusortieren.

Gruß,
Oliver

[ 24. April 2003, 18:16: Beitrag editiert von: Oli_L ]
 

heinzi

User
hallo oliver
und alle anderen

wie heisst es so schön:
"wer misst, misst mist"

ja, vieleicht bin ich da zu akademisch.
aber: wo gemessen wird, wird auch verglichen.
und irgendwann taucht dann hier im forum die frage auf, warum die zellen vom händler xy einen so hohen innenwiderstand hätten, wogegen ein anderer user von den gleichen zellen, vom händler yz, berichtet, die seien viel besser.

wie du richtig sagst, haben die temp und der ladezusatnd einen einfluss.
einen viel grösseren einfluss hat aber m.e. die messmethode selber.
schau dir mal eine typische entladekurve an. die fällt am anfang sehr steil ab um erst nach einiger zeit in einen, mehr oder weniger horizontalen bereich überzugehen. du kannst dir nun leicht vorstellen, wie wichtig es ist, den genauen zeitpunkt der spannungsmessung (zur ermittlung der spannungsdifferenz) zu definieren. oder umgekehrt: je schneller du misst, je beser "SCHEINEN" die zellen zu sein. (weil in er formel die spannungsdifferenz immer kleiner wird). misst du erst nach z.b einer minute, hast du im vergleich zur ersten messung nur noch ausschusszellen.

ja. das elv gerät scheint tatsächlich irgend einen gleichstromwiderstand zu messen.

zitat1:
--------------------
vom prinzip her ist die messung des innenwiderstandes recht einfach. der akku wird mit mit eienem hohen definierten stromentladen und der spannungsabfallgegenüber dem unbelasteten zustand ermittelt. die spannungsdifferenz dividiert durch den belastungsstrom ergibt dann den innenwiderstand.
-----------------------
eine spannungsdifferenzbildung zum unbelasteten zustand ist m.e. unzulässig (siehe oben) und auch der strom ist beim elv keineswegs definiert, denn:
zitat 2
--------------------
die grösse des entladestromimpulses ist beim rim1000 einstellbar.
----------------------
damit wird die grösse des gemessenen ri's aber zum zufallstreffer und ist in sehr grossem masse beeinflussbar, weil der ri unter anderem eben auch vom belastungsstrom selber abhängig ist.

daher gehören zur messung des ri's zwingend einige konventionen. (und wenn es nur deine eigenen privaten sind.) und dann ist eben auch mit der weitergabe (veröffentlichung in foren) solcher gemessenen werte entsprechede vorsicht walten zu lassen. ebenso sind werte auf akkuaufklebern die allzusehr von herstellerangaben abweichen, mit entsprechender vorsicht zu geniessen.

solche konventionen könnten sein:
- normalladung
- eine stunde ruhezeit
- 50% C entladen mit 0.1C
- mesströme I1 und I2 bezogen auf C festgelegt (z.b I1=1xC; I2=5xC)

glaube so ähnlich ist es auch in entsprechenden normen festgelegt (muss mal schauen)

ja, auch die vorgängige ladung und die ruhezeit hat, neben dem ladezustand einen einfluss auf ri. damit ist die messung (mit welchem gerät oder welcher methode auch immer) keine angelegenheit von sekunden.

für all jene, welche nun meinen beitrag hier gelesen haben (und ihn verstanden haben), ist das elv gerät aber eine ganz interesante sache.
 

Gerd Giese

Moderator
Teammitglied
Hi,
vielleicht sollte man noch einmal betonen, dass eine Vergleichsmessung mit dem selben Gerät, auf alle Fälle eine brauchbare Aussage über den Ri-Zustand - der zu vermessenen Zellen - ergibt!

Alles andere wurde schon gesagt und spez. Heinzi stimme ich voll zu! Eine "absolute" Aussage über den Ri einer Zelle ist solange NICHT möglich, wie es keine normierten Messmethoden gibt!

[ 25. April 2003, 13:40: Beitrag editiert von: gegie ]
 

Oli_L

Vereinsmitglied
Jau, ich stimme heinzi auch voll zu!

Ich hatte selbst gar nicht dran gedacht, dass dies dazu führem könnte, dass lauter RCN-User ihre "Absolutwerte" des Innenwiderstands - mit verschiedensten Anordnungen gemessen - hier ins Forum stellen werden, und so mal wieder Äpfel mit Birnen verglichen würden. ;)

Daher kann ich Heinzis Warnungen nur unterstützen. Ich hatte mehr den praktischen Ansatz, dass jemand für sich seine Zellen sortieren will... Dazu muss er halt nur alle seine Zellen unter den gleichen Bedingungen messen. Ob da nun 12 oder 14mOhm rauskommen, ist wohl fast egal. Aber wenn eine plötzlich 30mOhm hat.....

Oliver
 

hawk-eye

Vereinsmitglied
Wenn ich das jetzt richtig verstanden hab müßte man also auch die angegebenen Werte der "Profi-Pusher" und Selektierer immer in Bezug zum jeweiligen Meßaufbau setzen um sie dann ggf. vergleichen zu können.
Wie ist es dann aber mit den Herstellern ? Gibt es ne Norm wie der Ri gemessen werden muß ?
 

heinzi

User
hallo alle zusammen

also, normen zum innenwiderstand gibt es natürlich schon.
solche normierten werte, und dazu zähle ich mal auch die herstellerangaben; sind dann natürlich untereinander vergleichbar.

aus dem buch "akkus und ladegeräte" von l.retzbach geht z.b folgendes hervor:

für nicd hochstromakkus:
norm: EN60285
formel: Rdc= (U1-U2)/(I2-I1)
Ströme: richten sich nach zellenkapazität und zellentyp ( :( auweia)
für hochstromzellen: I1 = C (in A) (z.b. für die RC 2400 = 2,4A)
I2 = 10C (oder 10x I1)
messvorgang: 16h laden mit 0.1C; 1h ruhepause;mit I1 belasten, nach 10sek U1 ablesen; sofort auf I2 umschalten; nach 3sek U2 ablesen.

(für nimh akkus sind ströme in EN61436 wie folgt festgelegt I1=0.2C und I2 = 2C)

soll die berechnung einigermassen präzise erfolgen, so sind anstelle von einfachen widerständen stabiliesierte stromsenken zu verwenden.

über den messvorgang des wechselstromwiderstandes sind keine näheren angaben gemacht.

soviel also geht aus besagter literatur hervor.

damit stehen wir in der praxis allerdings vor folgenden problemen.
- für jeden akkutyp und jeden kapazitätswert sind andere ströme, resp belastungswiderstände zu verwenden. (viel spass :D )
- werte können nicht quer über verschiedene zellenkapazitäten verglichen werden. (weil ja mit unterschiedlichen strömen gemessen)
- es ist fraglich was ein so gemessener ri wert über die spannungslage unter belastung aussagt.
(beispiel zu dieser aussage: durch die beziehung der mesströme auf den c-wert eines akkus könnte es sein dass ein 1000mAh akku den selben innenwiderstand hat wie ein 2400er. rein nach ohmschem gesetzt müsste sich demnach bei gleichen belastungsströmen die gleiche belastungsspannung einstellen. durch die 2.4 mal kleineren mesströme beim 1000er kann aber davon ausgegangen werden, dass sich bei gleichem strom eine tiefere spannung einstellt.)



nochmals:
das ri-meter von elv kann durchaus ein sehr nützliches instrument sein, auch dasjenige von robbe natürlich
-dasjenige von elv misst einen gleichstromwiderstand.
um vergleiche anzustellen ist es wichtig dass gleiche zellen immer gleich gemessen werden (ich denke der entladestrom kann eingestellt werden.
- das elv gerät misst nicht zwei belastungsspannungen sondern nimmt für U1 die leerlaufspannung. (damit müssten sich eigentlich im vergleich zur normierten messung viel höhere ri werte ergben.)
- dasjenige von robbe misst einen wechselstromwiderstand.
ob dieser vergleichbar ist mit den herstellerangaben weiss ich nicht. es ist vermutlich einfacher zu handhaben als das elv gerät.
- das elv gerät dürfte aber universeller sein, setzt aber auch grössere kenntnisse voraus.

also viel spass und berichtet gelegentlich von euren erfahrungen. (von erfahrungen nicht von messwerten)

[ 28. April 2003, 10:21: Beitrag editiert von: heinzi ]
 
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