Netzteil mit Strombegrenzung als Sink/Str ombremse/<0V für kontrollierte Akku-Entladungsm essungen benutzen?

Hier steht ein einfaches altes geregeltes Netzteil Voltcraft TNG 30 (0..30V, 1.5A) mit frei justierbarer Strombegrenzung (0..1.5A) rum was schon recht lange und mackenfrei lebt und möglichst auch weiter leben soll..
Ich frage mich aber, ob ich es als Sink-Regler für kontrollierte Akku-Entladungsmessungen (Discharge-Kurven und Innenwiderstände) per sauberem Konstantstrom in verschiedenen Stufen benutzen kann (0 .. 1A .. soweit möglich; würde auch gerne ~10A Discharge-Messungen machen). Will soweit keinen teuren Black Box Akku-Analyser zu erwerben, der ohnehin nicht genau das macht, was ich will und die anvisierten Leistungsbereiche kaum handle'n können würde.)
Das Hauptproblem ist ja, einen geeigneten strom-geregelten Verbraucher zu haben, bzw. überhaupt einen geeigneten sauberen niederohmigen Verbraucher <1 Ohm mit 30W+ zu haben.
Also Plan: einfach das TNG mit geringer Spannungseinstellung z.B. 0..0.5 V vorwärts in Serie mit dem jeweiligen Akku ( verschiedene Typen Blei, NiMH, Li ... und Packs 1.2V .. 36V ) schalten, den Stromkreis kurzschliessen und dann die Entladekurve protokollieren.
Meine Hauptsorge (warum ich es nicht einfach ausprobiere): Kann ich damit das Gerät killen? Denn es würde ja theoretisch negative Spannung gegensteuern. Das Gerät wird ja damit "unter der Gürtellinie" betrieben.
Intern weis ich über das TNG nichts wirklich - aber es hat auf der Rückseite einen riesigen Kühlkörper, wo ein offensichtlich ein Längsreglerdings drauf sitzt (in einer Blackbox). Da soll ja die Verlustleistung (zumindest teilweise - s.u.) hineinbruzeln. Es ist kein kompliziertes Schaltnetzteil oder so. Wenn das TNG ungefähr so arbeitet wie ich mir das bei einem primitiven Gerät vorstelle, könnte die "Strombremse" funktionieren. Aber das TNG könnte eben auch ableben wenn es (überhaupt) "von hinten" geschoben wird ... oder spätestens wenn Hochstrom lawinenartig durchbrechen sollte? Wenn überhaupt, wie hohe negative Spannungen wird so ein Netzteil gegensteuern können? Kann mir vorstellen, dass vielleicht aber einer bestimmten Grenzspannung plötzlich alle Dämme brechen (ggf. mit einer 2A Sicherung o.ä. absichern)
Um evtl. eine Art automatischer Sicherheits-Schlussspannung (und ggf. gleichzeitig ein Hochstromnotbremse + weniger Heizung/mehr Strom zu haben) würde ich auch nach Bedarf entsprechend dimensionierte hinreichend leere/aufnahmefähige Bleizellen als Aufnehmer in Gegenrichtung in den Kreis schalten.
Was ist davon zu halten? Oder wie kann man sonst mit geringem Aufwand solche Messungen gut machen?

Hallo,
robert wrote:
  Quoted Text Here  
? - Was soll das denn werden? Eine handelsübliches Regelnetzteil hat doch keinen Push-Pull Ausgang.
  Quoted Text Here  
Vermutlich nicht. Es wird einfach abschalten bzw. keinen Strom liefern.
  Quoted Text Here  
Wird es nicht.
  Quoted Text Here  
Wie kommst Du denn auf die Idee?
  Quoted Text Here  
Welche negative Spannung?
Das einzige was 10 Sekunden lang funktioniert, ist das Netzteil auf 0V einzustellen und mit entsprechender Strombegrenzung umgepolt mit dem Akku zu verbinden. Dabei wird aber das Netzteil notwendigerweise umgepolt, was insbesondere die Elko's nicht mögen. Auch die Verlustleitung ist dann höher als normal, da neben den Längsreglerverlusten auch noch die Leistung des Akku's verbraten werden muss. Mit einer Ni*-Zelle und eine Si-Diode in Reihe mag es vielleicht noch funktionieren, da bei ein paar hundert Millivolt Umpolung die meisten Elkos nicht gleich auseinanderfallen. Aber was gescheites ist das nicht.
  Quoted Text Here  
Nix.
Man baue sich eine Stromsenke. Ich könnte wetten, dazu steht was in der FAQ.
Das Prinzip ist immer das gleiche. Man nehme ein n-Kanal FET mit einem Shunt-Widerstand im Source-Zweig und regle dessen Gate mit einem OPV auf konstante Spannung am Shunt. (Es braucht also noch eine Spannungsreferenz.) Klappt hervorragend. Da bei Akkuentladung Restspannungen von bis zu 0,8V bei Nennstrom sowieso kein Problem darstellen, braucht es keine negative Versorgung. Bei geeigneter Kühlung und geeignetem FET sind 10A kein Problem. Das vorhandene NT kann dann die Regelung versorgen, damit es auch zu Ehren kommt. Dafür genügen Milliampere.
Marcel

  Quoted Text Here  
Ob er in Wirklichkeit Markus heißt? :-)
Ralph.

Marcel Müller wrote:
  Quoted Text Here  
Klar, der Elko ist spästens also der Spielverderber :-( Gut dass ich zuerst hier gefragt hab, sonst wär da wohl was geplatzt...
  Quoted Text Here  
Mit den 10A und geringer Restspannung meinst Du wohl, wenn - wie gesagt - ein Gegenakku bei größeren Akkupacks verwendet wird? Wenn ich die Verlustleistung des TNG bei 30-1 V und 1A = 30W und die dabei enstehende Hitze an dem großen Kühler mir anschaue, dann bräuchte ich bei 10A und dem 26V Block (zur Not umständlich in 2x13V zerlegbar) einen herdplattengroßen Kühler für eine nackte Stromsenke.
Wenn ich aber sowieso mit Blei-Gegenakkus arbeite, wovon genug hier sind, dann kann ich gleich den Gegenakku bei höherer Spannung haben als den zu messenden Akkupack! Dat is es. Blei-Gegenakkus sind wohl die besten Haupt-Sink-Becken. Dann arbeite ich im normalen positiven Bereich des TNG. Hätt ich gleich drauf kommen können. Das sollte für die Messungen bis 1.5A dann die einfachste Lösung sein ohne aufwändigen Neubau der FET-Stromsenke - und gleichzeitig das Problem der automatischen Stopp-Entlade-Spannung (durch die max. Spannung des TNG) für die langdauernden Messungen lösen.
Für die 5..20A brauche ich nur 2 gröbere Gesamtmessungen die nur ~1/2 Stunde dauern - die kann ich erstmal auch mit variabler Strom- plus Spannungs-messung am laufenden Motor oder Messung während des Normalbetriebs abschätzen. Oder gibt es einen einfachen Trick die geregelten 1.5A irgendwie mit wackligen Verbrauchern definiert zu vervielfachen?
Grüsse Robert

robert wrote:
  Quoted Text Here  
Nein:
|\ |#-------- Akku + Ref ------|+\ |#->+ | >----|#--* +--|-/ | | |/ | | | +--------------* | RRR R R R R RRR | GND ------------------*----- Akku -
Umin = I * (Rshunt + Rdson)
Uref = I * Rshunt
  Quoted Text Here  
Ob das genauer als das Datenblatt wird...
  Quoted Text Here  
Dazu müsste man die Regelschleife des NT erstmal auftrennen.
Marcel

Marcel Müller wrote:
  Quoted Text Here  
Danke. Die Prinzip-Schaltung ist klar. Ich meine aber das Problem dass man für >30W Verlustleistung dann eh doch einen Gegenakku zusätzlich in den Kreis aufnehmen muss, damit der die Hauptlast wegfrisst und die Senke nur einen Bruchteil, da man sonst extreme Kühlung/mehrere Power-FETs braucht. Beispiel:
-----|Konstant-Stromsenke|----- | | + + Gegen-Akku 24V Mess-Akku-Pack 31.2V - - | | -------------------------------
Mache ich den Gegen-Akku spannungsmäßig größer z.B. 36V/48V im obigen Beispiel, dann kann ich dasselbe Expermente mit einer gewöhnlichen Konstantstrom-/Lade-quelle machen, statt mit einer Senke.
  Quoted Text Here  
Es geht um verschiedene komplexe Akku-Packs (z.B. einer aus ~150 NiMH Zellen, AGM-Akkus verschiedenen Alters, refreshtes Zeug etc. wo nur konkrete Messung zählt, mit zusätzlichen Widerstandselementen drin, etc. Während der Messungen müssen u.a. die Einzel-Zellen/Sub-Packs, extra Widerstände der Verkabelung etc. einzeln abgegriffen werden um die Zellen dann sortieren zu können, und die Schwachstellen, und max. Entladung der schlechtesten Zelle etc. sauber aufzuspüren zu können.
Die Basis-Daten, Sortierungstabelle etc. können alles mit <=1.5A Messungen ermittelt werden. Die wenigen Hochstrom-Gesamtmessung dienen dann nur dazu einen "Skalierungfaktor"/Kapazitätsverlust bei hohem Strom realistisch abzuschätzen - wozu "chinesische Datenblätter" ja auch nicht viel ehrliches aussagen.
Grüsse Robert
PS: Letztens hab ich ein besonders lustiges Datenblatt gesehen :-) :
http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/475000-499999/491322-da-01-en-Akku_6V_10A.pdf http://www.conrad.de/script/akku_blei_6v-36.sap

On Wed, 16 May 2007 12:36:41 +0200, robert
  Quoted Text Here  
Viel zu umständlich, störungsanfällig und ev. auch für deinen "Gegenakku" schädlich. Was sind schon 30W? Notfalls schraubt man halt 3 Stück 200W FETs nebeneinander auf eine passende Aluplatte (Gehäuseboden eines schuhschachtelgroßen Alugehäuses), so wie bei meinem letzten Projekt (Netzteil 100V/2A). Die haben glaub ich, ca. 1,50 pro Stück gekostet. Im Normalbetrieb verheizen sie max. 60W, aber beim Kurzschluß entlädt sich noch der dicke Elko, bevor die Umschaltung der Anzapfungen wirksam wird. Die Shunts dienen auch als Symetrierwiderstände, jeder geht dann über 10k auf den OPV Eingang.
Wenn man keinen passenden großen Kühlkörper hat, dann hilft man eben mit einem Ventilator nach. So ein P4 Kühlkörper bringt auch 100W weg, die dicken MOSFETs dürfen auch etwas wärmer werden, als eine CPU.
  Quoted Text Here  

Martin Lenz wrote:
  Quoted Text Here  
Das mit dem spannungsmäßig größeren Gegen-Akku und normaler Konstantstrom-Quelle funktionierte schon problemlos und sehr stabil - ggf. Überladeschutz durch einstellen der Höchstspannung der Quelle. Verwende es schon routinemäßig.
Braucht nix anderes als die eh rumliegenden (Gegen-)Akkus plus 3 Kroko-Kabel. Keine Hitzentwicklung - und mit dem gemessenen Strom kann man hinterher im E-Roller ein paar Kilometer fahren :-)
Grüsse Robert
  Quoted Text Here  

Michael
  Quoted Text Here  
Das geht aber nur mit richtig fetten Gegenakkus, weil Bleiakkus sich beim Laden nicht gerne einen Strom diktieren lassen. In einen 10Ah Bleiakku bekommst Du beispielsweise nur ganz am Anfang der Ladung 10A rein. Wenn der Akku halb voll ist, nimmt er vermutlich keine 5A mehr, selbst bei deutlich zu hoher Spannung macht er das nicht.
Ich habe relativ volle 12V Blei-Gel-Akkus schon kurzfristig an 20V gehängt, die nehmen trotzdem nicht viel mehr Strom, gehen halt nur schneller kaputt.
Mit NiMH oder NiCD als Gegenakku würde es gehen aber trotzdem bleibt das alles ziemlich krampfig.
Michael

Michael Rübig wrote:
  Quoted Text Here  
Mit dem TNG als Konstantromquelle geht es eh nur um Messungen bis 1.5A, Wenn der Gegenakku jeweils min. doppelte Kap hat, sollte es kein Problem geben. Die wenigen Hochstrommessungen mach einfachheitshalber variabel direkt am Verbraucher - siehe nebenan.
  Quoted Text Here  
Und die 20V fallen tatsächlich an den Polklemmen ab? Dann sind es wohl echte Gel-Akkus - die haben vgl. große Innenwiderstände - oder recht alte AGM's/Bleivlies.
Korrekte AGM's fressen im Prinzip C/2 oder noch höher - nur tut das der Lebensdauer und der Gesamtkapazität nicht gut.
  Quoted Text Here  
Die NiMH's stehen eher zur Messung an - und können auch geteilt werden. Könnten aber auch gegengeschalten werden. Finde die Lösung mit den Gegenakkus im Gegenteil sehr elegant. Der Saft muss nicht verbraten werden, man braucht keine Kühltürme und keinerlei neue Schaltung. (-> Stichwort Treibhauseffekt ;-) )
Grüsse Robert

robert wrote:
  Quoted Text Here  
Das gilt aber auch nur, wenn die Gegenakkus dann auch verwendet und sowieso wieder entladen werden.
Marcel

Hallo,
  Quoted Text Here  
Da Du scheinbar vom Bau einer richtigen Stromsenke zurückschreckst, hier noch ein Vorschlag für eine einfachere Variante, die keine Gegenakkus benötigt: Statt Gegen-Akku eine Leistungs-Z-Diode verwenden. Man nehme einen richtig dicken Bipolar-Transistor (2N3055 im TO3-Gehäuse) und eine 1,3W Zener-Diode zwischen Kollektor und Basis und natürlich einen dicken Kühlkörper. Damit sollten zwischen 20 und 50W möglich sein. Wenn die Leistung dann nicht ausreicht wirds gleich wieder komplizierter.
Michael

Michael Rübig wrote:
  Quoted Text Here  
siehe neben an. Das mit dem Gegenakku funktioniert besser als gut für diesen Leistungsbereich. Extra bauen/kaufen würde ich im Zusammenhang mit großen Kühlkörpern nur ein stärkeres (positives) geregeltes Netzteil. Das hätte dann auch andere Verwendung.
Grüsse Robert

On Tue, 15 May 2007 17:40:37 +0200, robert
  Quoted Text Here  
Dann unterlasse oben angedachtes besser. Die besseren Netzteile haben eine antiparalleldiode am Ausgang und die noch besseren eine Sicherung dazu. Die anderen brennen meist einfach ab.
  Quoted Text Here  
Nimm einen großen Kühlkörper mit der passenden Zahl an dicken MOSFETs drauf, einen OPV, zB halber LM358 und einen Stromsensorwiderstand (Shunt), der bei max. Strom ca. 100mV abfallen lässt. Jetzt noch eine passende Referenzspannung von 0 bis 100mV einstellbar, Zur Not rote LED mit passendem Vorwiderstand für 20mA aus externer Quelle, Poti mit 100 Ohm und Vorwiderstand 1k5. Die Ref. kommt an den + Eingang des OPV, die Spannung vom Shunt an den - Eingang. Der OPV steuert den/die FETs.
  Quoted Text Here  
Ein Linearnetzteil muß die Differenz zw. Ausgnagsspannung und Trafospannung immer verheizen. Manchmal wird das durch Trafoanzapfungen entschärft, die umgeschaltet werden. Die eingestellte Ausgangsspannung hätte im Falle des Akkus keinen Effekt auf die Verlustleistung im Gerät, es würde in jedem Fall überlastet.

  Quoted Text Here  
Am einfachsten geht das eigentlich mit einem passend dimensionierten Leistungswiderstand. Wenn Du dann eine mittlere Entladespannung von z.B. 1,1V pro Zelle annimmst, liegt der Fehler infolge der Stromänderung bei unter 5%. Falls Du sowieso die Entladespannung in regelmässigen Abständen misst und speicherst, kannst Du z.B. in einer Excel-Tabelle auch eine Korrekturformel verwenden und so die Entladekapazität noch genauer messen. Die Verwendung einer Stromkonstantsenke ist eigentlich nur was für Leute, die zu faul zum Rechnen sind und gerade mal (Konstant-)Strom mit Stunden malnehmen können. :-) Gruss Harald

Harald Wilhelms wrote:
  Quoted Text Here  
Im groben Prinzip schon. Allerdings kommt ein Lötkoben typischerweise schon mit 25W aus. Ich nehm für Kurztests mit höheren Stromen gern Leistungs-Halogen-Birnchen - auch seriell oder parallel. Die Kennline derer wirkt auch geringfügig ausgleichend gegen Spannungsschwankungen. Das Problem für langdauernde Messungen ist a) dass es mit der blanken primitiven Schaltung keine Sperre gegen Tiefentladen gibt. => gefährlich & teuer. Und b) der schwankende Strom (bis 40% v.a. am Anfang&Ende) plus integrieren/abschätzen/pi-mal-Daumen nunmal keine "amtlichen" Kurven liefert. Die Kapazitäten/Kurven werden üblicherweise für bestimmte konstante Ströme/Bruchteile vom C-Wert angegeben. Und c) kann man den Strom auch nur recht grob regeln - je nachdem welche Lastwiderstände grad greifbar sind. Das mit dem Gegenakku bei höherer geht bei weitem am einfachsten, sichersten und saubersten über einen weiten Wertebereich.
Grüsse Robert