-> Info zum Diagnosegerät: Kapazitätsmessung beim Segway-Akku (Funktionsweise, Test & Genauigkeit):
Das Diagnosegerät wird aktuell als Komplettpaket mit Lastschalter und Stromsenke zum Kauf angeboten. Bei Bedarf werden Lastschalter und Stromsenke einfach am Akku-Adapter über die beiden 4mm-Laborbuchsen gesteckt, hierzu ist alles bereits vollständig und einsatzfertig verkabelt & getestet.
Mithilfe der Stromsenke kann ein angeschlossener Segway-Akku unter Last überprüft werden, insbesondere kann von einem Akku die Kapazität [Ah] relativ genau ermittelt und dokumentiert werden.
Die Genauigkeit der Kapazitätsmessung wurde jetzt nochmals mit einem kalibrierten Präzisionsmessgerät (FLUKE 87) innerhalb einer praxisorientierten Testreihe verifiziert. Das direkt im Massezweig zum Lastschalter eingekoppelte FLUKE läuft dabei in der Betriebsart 100ms-AVG und zeigt im Display zu jeder Zeit den wahren Mittelwert an, also das mathematische Integral aller Messwerte, seit die Aufzeichnung gestartet wurde.
Das FLUKE fungiert hier als Referenz für das Diagnosegerät, es misst Gleichströme in dieser Betriebsart mit einer hohen Genauigkeit von +/- 0,2%.
Das Testergebnis werde ich nachfolgend mittels einer Fotodokumentation wiedergeben, damit potentielle Interessenten sich vorab von der Funktionalität des Diagnosegerätes überzeugen können.
1) Testbedingung
Bei 22°C Raumtemperatur wird ein funktionstüchtiger Segway-Akku (Rev. AF, Bj. 2011) mit einem Ladestrom von 0,5A aufgeladen und balanciert (eine möglichst kleine Zellendrift nahe Zellen-Ladeschluss weist hierbei auf einen optimal balancierten Akku hin - siehe Foto). Nach einer Wartezeit von 30 Min. wird die Akku-Klemmenspannung, die Zellendifferenz und die Akku-Temperatur notiert. Danach wird die Kapazitätsmessung durch zeitgleiche Aktivierung von Diagnosegerät (Normierung), Lastschalter und FLUKE (Messwerte rücksetzen) gestartet. Mittels Funkuhr wird die Zeitreferenz abgeglichen und alle 30 Min. werden die relevanten Messwerte mittels Foto in Echtzeit dokumentiert.
Der Test ist beendet, sobald die erste der 23 Zellen die Entladeschlußspannung von 2,6 V unterschreitet.
2) Fotodokumentation
1.Foto 11:28 Uhr - Vorbereitung - die Zellen sind geladen & perfekt (!) balanciert mit 0 mV Zellendrift:
2.Foto 11:30 Uhr - Start Kapazitätsmessung (Diagnosegerät, Lastschalter & FLUKE um 11:30:00 aktiviert):
3.Foto 12:00 Uhr - Zwischenmessung - Diagnosegerät zeigt 1,53 Ah:
4.Foto 12:30 Uhr - Zwischenmessung - Diagnosegerät zeigt 3,02 Ah:
5.Foto 13:00 Uhr - Zwischenmessung - Diagnosegerät zeigt 4,49 Ah:
6.Foto 13:21 Uhr - Ende Kapazitätsmessung, erste Zelle (Lithiumzelle Nr. 5) unterschreitet 2,6 V:
3) Messwerte
START [11:30:00]: Usum = 79376 mV, Drift = 0 mV, Akku-Temp. = 25 °C
STOPP [13:21:20]: Uadc = 63,5 V, Drift = 250 mV, Temp. = 33 °C, Capa. = 5,50 Ah, FLUKE = -2901 mA
Um 13:21:20 Uhr (6680 Sekunden nach Start der Messung) wurde der Test beendet, da die erste Zelle die Schwelle von 2,6V unterschritten hat. Exakt zu diesem Zeitpunkt zeigen die Geräte folgende Werte an:
FLUKE = -2901 mA (mathematisches Integral über 6680 Sekunden)
Diagnosegerät = 5,50 Ah, Akku-Klemmenspannung = 63,5 V, Drift = 250 mV, Akku-Temp. = 33 °C
4) Messgenauigkeit
Zunächst muß zu dem FLUKE-Messwert der durchschnittliche Eigenverbrauch des Diagnosegerätes addiert werden, da das FLUKE nur den Strom durch die Stromsenke misst, das Diagnosegerät aber den eigenen Versorgungsstrom bei der Berechnung mit berücksichtigt. Dieser liegt im Mittel bei 40 mA.
Die aus der FLUKE-Messung abgeleitete Kapazität errechnet sich also:
Kapazität = 6680s / 3600s * (2901mA + 40mA) = 5457 mAh oder 5,457 Ah
Die Abweichung / die Genauigkeit des Diagnosegerätes errechnet sich hiernach:
Genauigkeit = (5,50Ah * 100% / 5,457Ah) - 100% = + 0,79 %
Vernachlässigbar ist bei der Berechnung das negative Vorzeichen des FLUKE-Wertes (Stromrichtung) sowie der einfache Rundungsfehler beim Diagnosegerät nach der Fließkommaberechnung des Zielwertes (Auf- / Abrunden der 3. Nachkommastelle).
5) Fazit
Der Käufer erhält mit dem Diagnosegerät ein Werkzeug, welches neben der Visualisierung sämtlicher Werte eines Akkus auch für die Ermittlung der Akku-Kapazität [Ah] bestens geeignet ist.
Die bei der Kapazitätsmessung erreichbare Genauigkeit ist z.T. besser als +/- 1%.
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