Oct 11 2013

Ich hab mich etwas vertan: Last am Akku im VV/VW Träger

veröffentlicht in Kategorie eZigaretten  

Mit wieviel Strom belastet ein VV/VW Akkuträger meinen Akku tatsächlich? Ich hab das bislang immer untern Tisch fallen lassen und die Frage mit einem lapidaren: “Am Akku, rechne mal so 30% oben drauf, wird schon stimmen” abgetan. Ja, Scheisse wars! Ich hab jetzt mal gemessen..

last-am-akku

Primitiver Versuchsaufbau: Stromstärke am Akku messen.. PS: Is das 71B mal staubig.. ugh!

Aufbau:

Jaja, das ist jetzt nur mal so auf die schnelle hingemurkst, weder sonderlich professionell, noch schön und auch ned wahnsinnig genau. Eben mal grob zum gucken. Und der Einfluss des Akkudeckels und der oft grottigen Akkufedern fehlt komplett..

Als Testobjekt musste eine L-Rider Lambo6 herhalten, weil mir die im Lambo6 Testbericht bereits als wenig effizient aufgefallen war – und die Akkus merkwürdig einbrachen.  Im Innern der Lambo6 steckt ein Panasonic CGR18650CH, spezifiziert bis 10A Entladestrom, das Gummiband gibt ein bissl Anpressdruck, damit der Akku besser sitzt. Der Akkudeckel fehlt, statt dessen klebt ein Neodym Magnet am Minus Pol des Akkus, an den ich ein Stück Kupferlitze angelötet und am anderen Ende mit ner Krokoklemme ans Edelstahlgehäuse der Lambo6 geklemmt habe, um den Kreis zu schliessen. Die Amperezange im Bild ist ein Testboy TV218, wichtig: mit Gleichstrommessung. Eigentlich unnötig, nur für mich nochmal zur Info was oben am VD passiert nochmal das UT71B (die alte Zicke) mit 2 Krokos an die Beine des Widerstands..

Und was kommt dabei nun raus:

Test 1: Mit einem vollen Akku (4,2V) und dem 2,2 Ohm Testwiderstand:

eingestellte
Volt
Spannung am VD
(gemessen UT71)
Stromstärke am VD
(errechnet)
Stromstärke am Akku
(gemessen Testboy)
3,0V 3,0V 1,3A 1,1A
3,5V 3,5V 1,6A 1,6A
4,0V 4,0V 1,8A 2,0A
4,5V 4,4V 2,0A 2,5A
5,0V 4,9V 2,2A 3,1A
5,5V 5,4V 2,5A 4,0A
6,0V 5,8V 2,6A 5,8A

Das Ergebnis hatte mich doch überrascht, aber so richtig schockiert hat es mich jetzt auch nicht. Mit bis zu 5,8A am Akku gemessen ist jedoch schonmal klar: mit meinen 30% draufrechnen kann ich einpacken. Mit meinem Labornetzteil, das bis 10A Strom liefern kann lagen die Werte übrigens ähnlich, so völlig daneben kanns also nicht sein, was ich hier messe)

Interessanter wirds mit dem

Test 2: 1,0 Ohm Testverdampfer, voller Akku (bissl runter ist er inzwischen, so ca. 4,1V ohne Last)

eingestellte
Volt
Spannung am VD
(gemessen UT71)
Stromstärke am VD
(errechnet)
Stromstärke am Akku
(gemessen Testboy)
3,0V 3,0V 3,0A 2,7A
3,5V 3,6V 3,6A 3,7A
4,0V 4,0V 4,0A 4,9A
4,5V 4,5V 4,5A 6,4A
5,0V 5,0V 5,0A 9,8A
5,1V(*) 5,1V 5,1A 10,3A
5,5V(*) 3,0V 3,0A 2,8A

(*) Wenn der Lambo6 die Luft ausgeht, neigt sie dazu, unmotiviert auf 3,0V runter zu brechen, das hatte ich schon im Lambo6 Testbericht kurz aufgezeigt. Im aktuellen Test geschieht das mit dem 1 Ohm VD und dem voll aufgeladenen Panasonic CGR18650CH eben >5.2V Soll am Akkuträger. Daher der letzte noch funktionierende Wert mit 5.1V zusätzlich und der 5,5V Wert zusätzlich als Abschluss der Messreihe.

Kurz bevor der Lambo6 hier die Luft ausgeht, messe ich einen Wert von 10,3A am Akku. Das ist zum einen mehr als das Doppelte der Stromstärke am Verdampfer, zum anderen kommt dies der Lastgrenze des CGR18650CH doch sehr Nahe und überschreitet bereits den zulässigen dauerhaften Entladestrom doch so einiger beliebter Akkus deutlich (Panasonic NCR18650B z.b.). Ein Protected 18650er ist aus kostengründen meist mit nem 7A PCB ausgestattet, das sieht hier definitiv kein Land mehr. Für einen 18350er Akku ist das Ganze meiner Meinung nach undenkbar..

Nun ist ein randvoller Akku allerdings das “Best Case Scenario”, wie das mit einem teilentladenen Akku aussieht, sehen wir hier:

Test 3: Akku zuvor entladen auf 3.7V (unter Last)

Mit 1 Ohm Testverdampfer

eingestellte
Volt
Spannung am VD
(gemessen UT71)
Stromstärke am VD
(errechnet)
Stromstärke am Akku
(gemessen Testboy)
3,0V 3,0V 3,0A 2,9A
3,5V 3,6V 3,6A 4,0A
4,0V 4,1V 4,1A 5,4A
4,5V 4,5V 4,6A 7,6A
4,7V(*) 4,7V 4,7A 9,5A
4,8V(*) 4,8V 4,8A 10,2A
5,0V(*) 3,0V 3,0A 2,8A

(*) Mit teilentladenem Akku tritt der Lambo6 “ich brech jetzt mal auf 3V ein”-Fehler bereits bei 4,8V auf.

Wir sehen: die Ströme sind nochmal weiter angestiegen. Man kann sagen: je tiefer der Akku entladen umso höher die gemessene Stromstärke

Test 4: Fast leerer Akku (3,4V unter Last)

Mit 2,2 Ohm Testverdampfer

eingestellte
Volt
Spannung am VD
(gemessen UT71)
Stromstärke am VD
(errechnet)
Stromstärke am Akku
(gemessen Testboy)
.. vergleiche nochmal
Akku voll (4.2V):
3,0V 3,0V 1,3A 1,3A war 1,1A
3,5V 3,5V 1,6A 1,8A war 1,6A
4,0V 4,0V 1,8A 2,3A war 2,0A
4,5V 4,5V 2,0A 3,0A war 2,5A
5,0V 5,0V 2,3A 4,3A war 3,1A
5,5V(*) 5,4V 2,4A 4,8A war etwa 4,0A
6,0V(*) 5,5V 2,5A 5,5A war etwa 5,8A

(*) da ging der Lambo mal wieder die Luft aus.. 

Die Antwort auf die Frage: “Mit wieviel Ampere zieht eine Lambo6 an meinem Akku” muss man für einen 2,2 Ohm Verdampfer wohl so formulieren: “Je nach Restakkuspannung des verwendeten Akkus und der eingestellten Spannung bzw. Watt: zwischen 1 A und 6 A.. 

hmm.. tolle Wurscht.. also einmal querbeet ;-)

Ein Zwischenfazit

  • Es wurmt mich gewaltig, dass ich mir nicht schon viel früher mal die Mühe gemacht habe, dass tatsächlich mal zu messen. Die These von wegen: “nimm so 30% Aufschlag” ist angesichts der Werte da oben eigentlich nimmer haltbar.
  • Die  Messreihen da oben sind ja noch nicht mal Extremwerte, wir haben heute VV/VW Akkuträger auf dem Markt, die bis 0,5 Ohm und drunter noch feuern – und wirklich leer war der Akku in Test 3 ja auch noch nicht. Test 4 ist absolut “Standard”, so in der Region dampfen wohl die meisten Dampfer. Ich befürchte, wenn man die Messreihe mit nem 0,5 Ohm Verdampfer und nem fast leeren Akku (3,2V unter Last) machen würde, würden wir nochmal deutlich höhere Ströme messen können.
  • Ist der Lambo6 wirklich ein so krasses Beispiel oder machen das andere auch nicht besser? Ich bin gerade am Überlegen, ob das nicht für künftige Akkuträgertest ein sinnvolles weiteres Testkriterium und für Vergleiche interessant wäre – was meint Ihr dazu?
  • Wie sieht das wohl mit besseren / schlechteren Akkus aus – mit anderem Lastverhalten / Voltdrop?
  • Angesicht der hier mal grob ermittlten Werte muss ich mir überlegen, ob meine paar hundert Akkutests drüben auf dampfakkus.de wirklich praxisgerecht sind und ob ich nicht dringend aufrüsten muss, um zumindest noch 7A Kurven hinzufügen zu können.
  • Und letztendlich frage ich mich, ob es nicht geradezu fahrlässig ist, Akkuträger mit 18350er / 14500 Einzelakkus zur Stromversorgung überhaupt auf den Markt zu werfen – wenn die alle den Akku so hoch belasten kann das eigentlich zu nix Gutem führen.

    Und damit kommen wir dann wieder zur beliebten Frage: ist das nun “Impulslast” (jaja, *hust* du nur) oder “Dauerlast”, ich feuer ja nur maximal 10 Sekunden. Jo, das stimmt schon, aber ich persönlich tue mich mit der “Impulslast” sehr schwer, denn:

    • zum einen ist ein gepulster Entladestrom (“Impulslast”) in der mir vorliegenden IEC 61960 Norm für LiIon Sekundärzellen (Edition 2.0 2011-06, ok, isn bissl staubig inzwischen)  gar nicht definiert.
    • auch kaum ein Hersteller gibt eine Definition davon an (Maxell / Hitachi sagt Impuls-Entladung ist für uns 2 Sekunden alle 10 Minuten – das war die einzige zitierfähige Quelle die ich gefunden hab, Panasonic, Sony, etc: Fehlanzeige):
      Nachtrag: Für Samsung hab ich grad ne Definition für den INR18650-25R gefunden: Impulslast kleiner 1 Sekunde (da sind angegeben bis 40C für diese Zelle)
    • findet sich auch in den Akkudatenblättern fast nur die “Continuous Discharge rate”, nennen wirs halt “Dauerlast”, so dass dann auch wieder nur die schwammige Aussage “Impuls darf deutlich höher sein” übrigbleibt. Ja wieviel höher ist denn bitte deutlich?

      Mir ist das nicht “stichfest” genug, damit kann ich nix anfangen und damit halte ich mich persönlich an die angegebene Dauerentladerate, auch wenn wir Dampfer nicht non-stop durchnuckeln. Aber das darf gerne jeder halten wie er mag.

 

Ohjeh, ein Blogpost, der mehr Fragen aufwirft, als er beantwortet. Ich muss mir das mal durch Kopf gehen lassen und hoffentlich melden sich ja noch ein paar von Euch zu Wort.. 

PS: hier noch der Link zum Testboy TV218:

 

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14 responses so far

14 Responses to “Ich hab mich etwas vertan: Last am Akku im VV/VW Träger”

  1. Ascuson 13 Oct 2013 at 14:16

    Erstmal herzlichen Dank für deine Beiträge, einfach nur supertoll.
    Mich würde brennend interessieren wie die Stromwerte im Stacking Betrieb aussehen.
    Ich vermute sie liegen nahe oder unter den berechneten Stromstärken wegen der Spannung. Wie gesagt, nur vermutet…
    Für mich bedeutet dein Beitrag: nur gute Markenakkus verwenden und regelbare Akkuträger, die rechtzeitig abschalten (>3,3V). Leistungen über 8W nur noch mit großen AT´s.
    Akkus für 10A hab´ ich bestellt.

  2. Martinon 14 Oct 2013 at 18:14

    Auch die Frage, ob das jetzt am L-Rider lag, oder es andere (regelbare) Akkuträger nicht sehr viel besser machen?
    Wie sieht das bei gestackten aus? Müsste dochsehr viel besser für die Akkus sein, der Strom teilt sich ja gleichmässig auf, oder?!
    Kann mich Ascus übrigens nur anschliessen, lese Deine Beiträge auch immer sehr gerne , da interessant und super geschrieben!

  3. adminon 15 Oct 2013 at 07:50

    Stacked sieht das schon wegen der höheren Spannung schon sehr viel entspannter aus, ja. Rein rechnerisch siehe hier für die Musterrechnungen: Abschnitt 1.c in http://dampfakkus.de/info/anleitung-akku-entladekurven.php

    Aber den Test werd ich auch nochmal am konkreten Beispiel bringen, ich denke Mal Zmax 2 RMS Stacked & Einzel im Vergleich. Und nen Provari zum Vergleich halte ich auch nicht fürn Fehler.

  4. Tomon 21 Oct 2013 at 07:06

    Hallo Stefan,

    endlich mal jemand, der sich die Mühe macht, sowas nachzumessen. Danke dafür :-)

    Du solltest den Test mal mit der ProVari machen, da sollten die Werte schon etwas besser aussehen. Laut Datasheet des Reglers im PV soll dieser angeblich 90% Effizienz aufweisen, ich bezweifle das allerdings….

    Klar ist jedenfalls 1 Sache, die Aussagen von wegen 5A max. Entladestrom des Akkus reicht ist shlicht falsch.

    Zum Thema Impulsbelastung des Akkus gibts eine einfache Rechenaufgabe :
    Der Innenwiderstand des Akkus ist entscheidend für die Impulsbelastbarkeit.
    Je höher der Innenwiderstand um so mehr bricht der Akku in der Spannung bei den Stromimpulsen zusammen. Umso mehr muss der AT Regler dann aufmachen, umso höher steigt der Strom, umso mehr Verlustleistung stellt sich an der Elektronik ein und umso wärmer wird diese dann. Eine gute Regelelektronik verliert nur wenig seiner Effizienz, sprich Verlust. Die “billigen” fallen schonmal auf 50% Effizienz oder weniger zurück (Siehe Lambomessung bei Hochlast 5,1V). In Bereichen der Industrielektronik ist das schon lange bekannt, bei unseren Akkuträgern, wo es auf Baugröße ankommt, ist das allerdings der Knackpunkt…. Baugröße und damit das Schaltungslayout stehen hier letztlich im Konflikt zu Effizienz und Verlustleistungen….

    Grüße
    Tom

  5. Tomon 21 Oct 2013 at 07:22

    ich hab noch was vergessen :-)

    Rechne doch mal für Spaß die Effizienzwerte für die enzelnen in den Tabellen angegebenen Leistungsdaten aus, denn das wäre ein Vergleichswert für die einzelnen Akkuträger, mit dem sich einfach arbeiten lassen würde :-)

    Wenn man bedekt, daß Worst Case die Effizienz bei knapp über 505 liegt, dann heißt das im praktischen Anwendungsbereich, die Hälfte der Akkukapazität wird für die Regelung aufgewendet und steht nicht mehr fürs Dampfen zur Verfügung.
    Ergo : Die Nutzungsdauer des Akkus nimmt ab….

    Grüße
    Tom

  6. mike723on 24 Oct 2013 at 08:20

    Ich verstehe die Aufregung nicht ganz.

    Ich nehme nur einmal einen Tabellenwert als Beispiel heraus, voller Akku, 1 Ohme Verdampfer, 5V eingestellt.

    Am Verdampfer 5V * 5A = 25W

    Am Akku werden sicherlich nicht mehr 4.1V anliegen. Ohne Messwert kann ich nur schaetzen, ich schaetze 3.5V

    Das heisst, Strom am Akku, bei 100% Wirkungsgrad des Reglers:

    25W / 3.5V = 7.14A

    Gemessen 9,8A, durch Verlust des Reglers:

    9.8 / 7.14 = 1.37

    Somit muss man 37% aufschlagen. In der Groessenordnung der von dir geschaetzten 30%.

    Allerdings wurde von mir die tatsaechliche Akkuspannung unter Last geschaetzt. Die Werte vom Labornetzteil waeren hier vielleicht interessant, allerdings wird man auch da bei so hohen Stroemen um eine Messung der Spannung nah an der Elektronik wegen dem Spannungsabfall an den Leitungen nicht herumkommen.

    Cheers
    Michael

  7. vapaxon 24 Oct 2013 at 11:56

    Eine andere Art der Impulsbelastung sollte man auch noch in Betracht ziehen:

    Die Stromaufnahme der Buck/Boost-Schaltungen ist ja auch gepulst und der Akku wird wohl kaum mit einem “sauberen” Gleichstrom belastet. Kann die kleine Stromzange damit umgehen?

    Ein Oszillogramm könnte Klarheit schaffen (passenden Shunt kann jeder Dapmfer selbst basteln ;-)).

    Dampfende Grüße

  8. adminon 25 Oct 2013 at 14:04

    Hmm.. interessante Ansätze hier.. Danke :-)

    Ich hab ein bissl weiter gemacht und mal son Wattmeter ausm Modellbaubereich zwischen Akku und Träger gebastelt, so krieg ich auch zeitgleich noch die Akkuspannung ohne mir einen abzubrechen.

    Das Oszi übern Shunt klingt auch mal spannend.

    PV hab ich gemessen, ist aber unspektakulär weniger.. hätte da mehr “weniger” erwartet (wasn Deutsch). Den PV kriegst auch gar ned so wirklich in die Extrembereiche wie ne Lambo6. Ich denke auch Vergleichstabelle der Effizienzwerte bringt den meisten “ShowEffekt”..

    Die Zmax 2 RMS wollte ich auch nochmal messen – auch mal im Vergleich stacked zu einzeln, aber das Ding is kaputt und zeigt nur noch Mist an.. meldet 6.6v Akkuspannung bei einem Akku.. das passt ned ganz.. :-(

    Thanks :-)

  9. Edon 27 Oct 2013 at 21:47

    Erst ma danke für die Mühe zu testen. Alles sehr interessant hier.
    Beim lesen deines Test, dachte ich mir das selbe wie Mike723. Du mußt doch die Leistung vergleichen und nicht die Stromstärke. Der Einwurf von vapax ist auch berechtigt.
    Desweiteren würde mich interessieren, warum du die Stromstärke am VD berechnest und nicht misst? Verändert sich nicht der Widerstand im Kanthaldraht je nach Stromstärke, Hitze, etc.?
    Für einen etwas aussagekräftigeren Test, solltest du die Spannung am Akku, Spannung direkt am Verdampfer, sowie die Stromstärke am Akku und Verdampfer messen. Diese Werte dann posten (am besten auch noch Multipliziert, damit man die Leistung direkt auf eimen Blick hat).

  10. adminon 27 Oct 2013 at 22:54

    Hi Ed,

    (Ich wollt doch eigentlich nur die Stromstärke gucken, weil ich mir die Neuanschaffung eines größeren Ladegeräts für die Akkukurven drüben auf dampfakkus.de schönreden wollte.. “Schatz, guck, nix Schuhe diesen Monat, ich brauch großen Lader..” )

    Ich sehe: Interesse besteht und ich werde die Anregungen hier einfliessen lassen.
    Ich seh auch, ich muss mir nochmal paar Multimeter holen, um das alles aufs Mal erfassen zu können ;-)

    Ich hoffe ja immer noch, der eine oder andere misst seine Akkuträger auch, ich hab nur noch PV1, die geliehene Lambo6, Kick2 und nen kaputten Zmax hier.. Dani soll nun doch noch kommen und nochmal was Neues VV/VW aus USA kommt auch..

  11. Edon 28 Oct 2013 at 01:27

    Wenn ich meine Messgeräte hätte, würde ich mal die Vamo V5 messen. Aber leider habe ich auf unbestimmte Zeit keinen Zugriff auf meine Messgeräte. Warum? Hat auch was mit Schatz und Schuhe zu tun. ;)
    Aber nie vergessen: Wer viel misst, misst viel Mist!

  12. Tomon 30 Oct 2013 at 10:13

    HI Stefan,

    ich werde, weil ich hier einen PV Version 2 zur Überprüfung habe, diesen sowieso vermessen müssen.
    Ich stell dir die Daten dann mal zur Verfügung.

    Wenn du dir ernsthaft überlegst, mehrere Multimeter zu kaufen, denk lieber mal über ein mehrkanaliges Oszi nach. Die kosten auch nicht so viel als PC Oszi aber du hast viel besser die Pulsbelastungen im Griff bzw. die genaueren Messdaten. True RMS Multimeter die mit 500kHz Impulsen umgehen können und diese korrekt messen, kosten auch keinen “Appel und Ei”.

    Ich habe vor Wochen einen Boosttreiber für LED Leuchten entwickeln müssen, der läuft mit 2 MHz Taktfrequenz, da macht kein Multimeter mehr die richtigen Messungen, da ist ein Oszi zwingend erforderlich. Mit Multimetern gemessen hatte der Booster tatsächlich 130% Effizienz *grins*. Leider sind es in Wirklichkeit nur 92% geworden… Das Multimeter hatte einfach keine Möglichkeit 20ns Impulse korrekt zu erfassen….

    Grüße
    Tom

  13. adminon 13 Nov 2013 at 22:25

    Im Samsung Datenblatt zum neuen INR 18650-25R hab ich grad die folgende Definition gefunden für Impulslast bei diesem Akku:

    Continous: 20A (8C)
    Impuls: kleiner 1 Sekunde bis 100A – das wären 40C

    Quelle: ein Auszug aus der Samsung Spezifikation, gepostet von Akkuteile hier: http://www.dampfertreff.de/t101105f1119-Bald-verfuegbar-NEUE-POWERTOOL-ZELLE-von-Samsung-INR-R.html#msg2018277

  14. hanskleinon 04 Jan 2015 at 20:55

    Ich hab das aktuell bei meiner Vamo V5 nachgemessen.

    Bei einem 1.6 Ohm Verdampfer, auf 10 Watt eingestellt kommen 3,36 Ampere raus bei vollem Akku.

    Das ergibt eine Abweichung von 0.86Ampere- 10 Watt eingestellt – gemessen 3.36A am Akku, am VD errechnet 2.5A.

    Bei 4 Volt Restspannung komm ich schon auf gemessene 3.5A am Akku.

    Die Differenzen können einem schon Sorge machen. Wie sieht die Abweichung wohl bei leistungsfähigeren Chipsätzen wie dem Yihi SX 350 dann erst aus?

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