Autor Thema: Kapazitätsmessung E-Bike-Akkus  (Gelesen 912 mal)

Offline Papa Romeo

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Kapazitätsmessung E-Bike-Akkus
« am: 15 August 2021, 20:38:46 »
Hier ein kleines 2 bis 3 Stunden Projekt.

Es geht um die Fahr-Akkus von E-Bikes. Immer öfters kommen Leute mit der Aussage auf mich zu, sie hätten plötzlich nicht mehr die Reichweite wie am Anfang. Ob eventuell ihr Akku defekt sei und ob man das nicht irgendwie testen könnte.

Da ich auch endlich mal Zeit gefunden habe,  meinen Umrüstsatz, den ich seit 2018 in der Ecke liegen habe, in mein Fahrrad zu integrieren ergab dies nochmals Ansporn, dahin gehend etwas zu tun, da auch die Daten, die auf dem Akku stehen, für Dessen körperliche Ausmaße einfach zu utopisch sind und ich auch wissen wollte, was da nun wirklich dahintersteckt.

Also hab ich mir überlegt wie man die tatsächliche Kapazität eines solchen Akkus, ohne ihn zerlegen zu müssen, in Erfahrung bringen kann.

Für die 18650 Zellen gibt es sowas ja schon mit der Bezeichnung  -ZB2L3 – für ein paar Euro zu haben und genau so ein Teil hatte ich noch rumliegen.

Das Problem aber ist, dass diese Platine für maximal 3S Akku´s anwendbar ist, da die Eingangsspannung auf 15 Volt begrenzt ist. Genauso mit dem Strom. Maximal 3 A sind zulässig. Werden diese Werte überschritten und der Messvorgang eingeleitet wird auf dem Display ein „Err“ gefolgt von einer Zahl ausgeben. Ebenso, wenn keine Spannung anliegt.  Jede Spannung jenseits 20 Volt, wird mit einer Voltanzeige von 20.00 quittiert.

Ich hab die Platine daher so modifiziert, dass auch beim Messen von  7S, 10S und 13S Akkus die entsprechenden Bedingungen eingehalten und der Messvorgang eingeleitet werden kann.

Bevor ich mir nun aber die Mühe mache und das Projekt weiter erläutere, einen Schaltplan zeichne usw. wäre es erstmal von Interesse zu wissen, ob so ein Projekt überhaupt größeren Anklang bzw. Einsatz findet und es sich vielleicht dann auch lohnt, bzw. Sinn macht, eine Platine zu erstellen.

Im Anhang ein paar Bilder der Modifikationen und dem Proto-Aufbau. Ob´s so ein Teil fertig zu kaufen gibt, hab ich jetzt weiters nicht recherchiert.
Ich hab´s jetzt gebraucht, also hab ich´s gemacht. (... manchmal sind 2, 3 Stunden Regen ganz nützlich ... und ich freue mich wenn´s regnet ... freue
ich mich nicht ... regnet´s trotzdem ... ;) ::) :P)

LG
Papa Romeo
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Offline KölnSolar

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Antw:Kapazitätsmessung E-Bike-Akkus
« Antwort #1 am: 15 August 2021, 23:13:09 »
Klingt interessant. ;) (auch wenn ich xS nicht verstehe ???).
Grüße Markus
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Offline Papa Romeo

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Antw:Kapazitätsmessung E-Bike-Akkus
« Antwort #2 am: 15 August 2021, 23:29:06 »
Klingt interessant. ;) (auch wenn ich xS nicht verstehe ???).

ok... mein Fehler ...

die Akkus werden bezeichnet mit z.B.   10S4P --> heißt dass 4 18650 Zellen parallel (P) geschalten sind und das 10 mal hintereinander
(seriell) S

nehmen wir an, eine 18650 Zelle hätte 2 Ah, dann würde diese Anordnung einen Akku-Pack mit  4 x 2 Ah = 8 Ah und 10 x 3.6 Volt = 36 Volt ergeben --> 36 Volt / 8Ah

LG
Papa Romeo
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Offline ext23

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Antw:Kapazitätsmessung E-Bike-Akkus
« Antwort #3 am: 16 August 2021, 10:36:32 »
Hi,

warum nicht gleich was nehmen was unter folgendem Namen zu bekommen ist:

"200A High Precision Power Analyzer Wattmeter Batterieverbrauch Leistungsüberwachung mit LCD-Hintergrundbeleuchtung für RC, Batterie, Solar, Windenergie"?

Ich benutze sowas für den E Motor von meinem Schlauchboot, geht eigentlich ganz gut. Fließen aber auch nur 15A maximal.


/Daniel
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Antw:Kapazitätsmessung E-Bike-Akkus
« Antwort #4 am: 16 August 2021, 11:21:19 »
Hallo Daniel,

ich hab oben ja geschrieben, dass ich nicht recherchiert habe, ob´s da jetzt schon was anderes, fertiges gibt und ich es im Moment gebraucht habe
und daher einfach was "gemacht" habe. Das muss ja keiner Nachbauen und ist ja bis jetzt auch nur einfach mal informativ.

Andererseits ist es aber auch so, dass nicht der momentanen Werte wie Strom, Spannung oder Leistung bzw.
die Energie die schon aus dem Akku gezogen wurde von Interesse ist, sondern wievielmehr die Energie, die aus
dem Akku-Pack gezogen werden kann, bis die Entladeschlußspannung von 3 Volt pro Zelle erreicht ist, also bis der BMS abschaltet.

Ich denke doch, daß das ein Kriterium ist, das Rückschlüsse auf die Vitalität des Akkus liefert oder zulässt.

LG
Papa Romeo
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Offline ext23

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Antw:Kapazitätsmessung E-Bike-Akkus
« Antwort #5 am: 16 August 2021, 11:50:34 »
Genau das macht das Teil alles, ich sag ja geht wunderbar für ein paar Euro, kann ich nur empfehlen. Und die Genauigkeit wird ähnlich sein wie bei allen China Teilen.

Achso und um Rückschlüsse auf den Akku und dessen Vitalität zu ziehen misst man den Innenwiderstand, alles andere ist, naja..... Nützt ja nichts wenn man da noch 20Ah rausnuckeln kann, aber das Teil einen so hohen Innenwiderstand hat, dass kein Strom mehr fließt wenn er abgerufen wird.


/Daniel
« Letzte Änderung: 16 August 2021, 11:53:37 von ext23 »
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Antw:Kapazitätsmessung E-Bike-Akkus
« Antwort #6 am: 16 August 2021, 12:23:18 »
Genau das macht das Teil alles, ich sag ja geht wunderbar für ein paar Euro, kann ich nur empfehlen. Und die Genauigkeit wird ähnlich sein wie bei allen China Teilen.

... hatte ich aber leider nicht in meiner Bastelkiste liegen ... bitte einfach lesen was da steht ...

Achso und um Rückschlüsse auf den Akku und dessen Vitalität zu ziehen misst man den Innenwiderstand, alles andere ist, naja..... Nützt ja nichts wenn man da noch 20Ah rausnuckeln kann, aber das Teil einen so hohen Innenwiderstand hat, dass kein Strom mehr fließt wenn er abgerufen wird.

... natürlich ist der Innenwiderstand massgebend. Das haben wir schon in einigen anderen Thread diskutiert und auch wie man den "richtig" misst. Und wenn das Gerät das kann ist das auch ok. Aber die Höhe des Innenwiderstand zu wissen ist hier uninteressant. Wenn dieser zu hoch wird, was auf eine defekte Zellen hinweist, "nuckel" ich da keine 20 Ah mehr raus, weil er die dann beim Laden schon gar nicht mehr aufgenommen hat und die Enladeschlussspannung bei Belastung dann "ruck zuck" unter die Abschaltspannung des BMS sinkt. Und nur das gilt es hier festzustellen bzw. so eine defekte Zelle, wenn vorhanden, zu lokalisieren.

Wer sich so ein Gerät, wie du es hast anschaffen will, kann das ja durchaus tun, weil er seinen Akku "demnächst" irgendwann ausmessen will, hab ich nicht´s dagegen.
Ich wollte ihn halt gestern abend ausmessen ... und einfach nur mit den Mittel, die mir zur Verfügung standen.

Und die Frage, ob es Sinn macht, sich so ein Ding ans Fahrrad zu basteln, stellt sich auch, da die Controller in der Regel so eine ähnliche "Überwachnung" auch schon integriert haben. Ich will eigentlich vorher wissen, wie gut mein Akku noch ist und nicht während der Fahrt feststellen müssen ... uups ... allzuweit komme ich nicht mehr.


LG
Papa Romeo
« Letzte Änderung: 16 August 2021, 12:41:55 von Papa Romeo »
...die richtige Lötspitzentemperatur prüft man zwischen Daumen und Zeigefinger.
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Antw:Kapazitätsmessung E-Bike-Akkus
« Antwort #7 am: 16 August 2021, 13:35:33 »
Zitat
... natürlich ist der Innenwiderstand massgebend. Das haben wir schon in einigen anderen Thread diskutiert und auch wie man den "richtig" misst. Und wenn das Gerät das kann ist das auch ok.
Ich zumindest hab mit
Zitat
"200A High Precision Power Analyzer Wattmeter Batterieverbrauch Leistungsüberwachung mit LCD-Hintergrundbeleuchtung für RC, Batterie, Solar, Windenergie"?
nichts gefunden, was den Innenwiderstand misst(anzeigt;verstanden hab ich aus dem anderen Thread dessen Berechnung  ;)).
Und wie man diese Info
Zitat
Also hab ich mir überlegt wie man die tatsächliche Kapazität eines solchen Akkus, ohne ihn zerlegen zu müssen, in Erfahrung bringen kann.
aus den Daten ableitet, ist mir auch noch unklar. Das ist aber genau das, was mich an einem Akku interessieren würde
- Kapazität nach vermeintlicher Vollaufladung(defekt ?, gealtert ?)
- Kapazität trotz Nutzung nach Vollladung, um einen Anhaltspunkt zu haben, ob ich ihn noch nutzen kann oder lieber erst wieder volllade.

Und ein Bastelprojekt hat ja den Charme, dass man über was auch immer eine Anbindung an FHEM machen kann und somit eine Logging-Funktion hat.

Grüße Markus
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Antw:Kapazitätsmessung E-Bike-Akkus
« Antwort #8 am: 16 August 2021, 14:32:45 »
Ich zumindest hab mit nichts gefunden, was den Innenwiderstand misst(anzeigt;verstanden hab ich aus dem anderen Thread dessen Berechnung  ;)).

... ich auch nicht, aber wenn Daniel as Gerät hat und behauptet er macht es, werde ich ihm das nicht absprechen ... darum hab ich geschrieben "richtig" misst ...


Und wie man diese Info aus den Daten ableitet, ist mir auch noch unklar. Das ist aber genau das, was mich an einem Akku interessieren würde

Wie kommt man auf die Daten ?

Wie oben schon geschrieben hängen in meinem Beispiel (ist jetzt auch mein Akku) zehn "3.6 Volt Zellen" seriell hintereinander. Ob jetzt nur eine 18650 oder mehrere
parallel ist eigentlich egal, weil das dann immer als eine Zelle betrachtet wird. Nächste Bedingung bzw. ist bei den Akku-Packs auch so, dass alle Zellen die gleiche Kapazität abbilden.
Für meinen Akku habe ich gestern Abend 6 Ah ausgemessen, was dann bei 4P vier parallel liegende 1.5 Ah 18650er entspricht.
Also zehn mal 3.6 Volt ergeben 36 Volt  bzw. voll geladen dann 42 Volt bei einer Kapazität von 6 Ah.

Ich entlade jetzt den Akku mit z.B. 2 A über eine definierte Last und lass von ZB2L3 diese Energie an einer Zelle messen. Dieser Strom von 2A der diese Zelle entlädt,
fließt aber auch durch die in Serie liegenden anderen Zellen und enlädt diese gleicher massen. Zeigt mir nun der ZB2L3 am Ende des Messvorgangen einen Wert der in etwa dem entspricht,
was auf dem Akku-Pack vermerkt ist bzw. lt. Herstellerangaben angegeben ist, kann man davon ausgehen dass der Akku o.k. ist.
Hat nun eine Zelle einen Defekt, z.B. durch Erhöhung dessen Innenwiderstandes oder durch Alterung o.ä., so wird die Entlade-Schlussspannung dieser Zellen früher als bei den anderen erreicht, der BMS schaltet ab und unterbricht den Entladevorgang vorzeitig. Entsprechend geringer ist die Anzeige des ZB2L3 und man kann davon ausgehen, dass der Akku-Pack nicht mehr ganz o.k. ist. (In einem anderen Thread hab ich mal über einen Umbau eines Akku berichtet. Da habe ich die defekten Zellen mit einer direkten Messung der Zellklemmenspannung während dem Entladen lokalisiert. Dazu muss aber der Akku-Pack zumindest soweit geöffnet werden, dass man an den BMS kommt.)

Zum zweiten Punkt. Die neueren Controller an den E-Bikes loggen inzwischen die verbrauchte Energie mit und haben somit auch eine Restkapazitätsanzeige für den Fahrakku. Wie aussagekräftig dieser natürlich ist, kann ich jetzt auch nicht sagen, da müsste man mal mit erfahrene E-Bike Fahrer konsultieren.

Das mit dem Anbinden an FHEM ist auch so ne Sache. Da müsste man dann eine eigene "Messeinheit" konstruieren. Der ZB2L3 liefert nur die Displayanzeige, die man dann dekodieren müsste.

LG
Papa Romeo
« Letzte Änderung: 16 August 2021, 22:37:41 von Papa Romeo »
...die richtige Lötspitzentemperatur prüft man zwischen Daumen und Zeigefinger.
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« Antwort #9 am: 16 August 2021, 22:37:56 »
Das Out of the Box Teil misst kein Innenwiderstand, wie soll das gehen, wir wollten doch hier nichts aufschrauben ;-) Hat auch keiner hier gesagt, ich schon gar nicht.

Aber ich habe glaube noch nicht verstanden was du da genau machen willst, ne defekte Zelle ermitteln oder die Vitalität messen? Also das was ich da als fertige alternative vorgeschlagen habe für keine 15 Euro je nach Shop, ist doch 1:1 dasselbe Teil was du da als nackige Platine hast, nur das man eben nicht basteln müsste. Oder verstehe ich da was falsch? "Kapazitätsmessung E-Bike-Akkus " eben... Ob du das während der Fahrt machst oder an deinem Labornetzteil oder deine elektronischen Last, ist ja im Grunde genommen Hupe und dem Gerät egal.

>Wenn dieser zu hoch wird, was auf eine defekte Zellen hinweist, "nuckel" ich da keine 20 Ah mehr raus, weil er die dann beim Laden schon gar nicht mehr aufgenommen hat und die Enladeschlussspannung bei Belastung dann "ruck zuck" unter die Abschaltspannung des BMS sinkt. Und nur das gilt es hier festzustellen bzw. so eine defekte Zelle, wenn vorhanden, zu lokalisieren.
Oha... die nuckelst du da schon locker raus. Wenn das passiert was du schreibst hat dein Akku schon ganz andere Probleme ;-) Dann brauchste aber nichts mehr messen.
Ich meine eher so Fälle wo dein eBike/Scooter oder was auch immer nicht mehr richtig zieht. Ich bin aber mehr ausm Flugmodellbau, da spielt das schon eine extreme Rolle wie die Innenwiderstände sind, das macht sich da schon arg bemerkbar wenn der Akku nicht mehr "Vital" ist ;-) Und die BMS in den Akkupacks da, mhh naja, so schlau wie viele denken sind die gar nicht (mehr). Das würde ja dann 20 Cent extra kosten die von der Marge der Akkus ja abgehen würde. Abgesehen davon bedingt die Schaltung der Akkus die du ja schon ausgiebig beschrieben hast (S P Mischung), dass die Akkus nicht gerade geschont werden ja.

Aber man kann natürlich auch basteln, sind ja hier in der Bastelecke wa ;-)

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« Antwort #10 am: 17 August 2021, 10:21:17 »
Aber ich habe glaube noch nicht verstanden was du da genau machen willst, ne defekte Zelle ermitteln oder die Vitalität messen?

... würde sagen Beides, weil eine defekte Zelle doch erheblichen Einfluß auf die Vitalität / Kapazität eines Akkus hat.

Also das was ich da als fertige alternative vorgeschlagen habe für keine 15 Euro je nach Shop, ist doch 1:1 dasselbe Teil was du da als nackige Platine hast, nur das man eben nicht basteln müsste.

... na, nicht ganz würde ich sagen.

Oha... die nuckelst du da schon locker raus.

...stimmt, mein Fehler ... 100 mA über 200 Stunden --> 20Ah

Ich bin aber mehr ausm Flugmodellbau, da spielt das schon eine extreme Rolle wie die Innenwiderstände sind, das macht sich da schon arg bemerkbar wenn der Akku nicht mehr "Vital" ist ;-)

..tja, ich auch (Helikopter und Drohnen) ... und du hast absolut recht mit dem Innenwiderstand, sonst könnte ich nie einen Helipoter aus der Autorotation kurz vor dem "Aufschlagen" abfangen. Dafür gibt´s das "C" auf den Akkus, welches angibt bis zu dem wievielfachten des Nennstromes ich den Akku belasten kann.
Und der wird dann kurzfristig ganz schön gewaltig, aber ich denke das weißt du und daher ist es auch von sehr, sehr, sehr großem Vorteil zu wissen ... wie gut ist mein Akku, was kann er ab.
Wenn du das während dem Fliegen machst oder machen willst ... naja ...auch o.k. aber wie kommst du an die Info ( ... klar gibt´s die Möglichkeit an die Info zu kommen, aber bestimmt nicht mit deinem "Out of the Box" Gerät. )
Des weiteren ist es auch so, dass wenn ich Flugmodellbau-Akku´s mit E-Bike Akku´s vergleichen möchte, es auf das Selbe hinaus läuft, wie wenn ich Äpfel mit Birnen vergleiche. An die Akkus werden doch ganz unterschiedliche Anforderungen gestellt. Flugmodellakku´s müssen kurzzeitig sehr, sehr hohe Energien liefern können.
E-Bike-Akku´s sind mehr für die Ausdauer ausgelegt. Deswegen findet man 18650 Zellen höchst selten in Flugmodellakkus.

Und die BMS in den Akkupacks da, mhh naja, so schlau wie viele denken sind die gar nicht (mehr).

... also meine 3S, 4S und 6S Akkus haben keinen BMS. Die Überwachung übernimmt bei mir der Controller bzw. die oder der Flugregler

Aber man kann natürlich auch basteln, sind ja hier in der Bastelecke wa ;-)

..na eben, warum dann die ganze Diskussion über das Fertiggerät ... ::)

Mich würde aber schon brennend heiß interessieren, woher du, vor der Nutzung des Akku´s weißt, wieviel Kapazität du deinen Akku´s nun entnehmen kannst.

LG
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« Antwort #11 am: 19 August 2021, 12:07:28 »
>Mich würde aber schon brennend heiß interessieren, woher du, vor der Nutzung des Akku´s weißt, wieviel Kapazität du deinen Akku´s nun entnehmen kannst.

Na wenn du davon ausgehst, das der Akku nicht just im Ladevorgang oder kurz danach stirbt und der Entladestrom einigermaßen konstant ist, brauchst du den doch nur 1 mal entladen bis Entladeschlussspannung. (Bei reichlich 20% C, kennste ja). Da kann man natürlich jedes Modellbau Ladegerät nehmen wenn die nicht häufig bei 6S aufhören... Daher für ein eBike Akku was zum Messen nehmen (Die Platine oder eben so ein Teil wie ich meinte, die gehen bis 60V glaube). Wenn du das ganze auch noch in einer Kurve darstellst, sieht man wunderbar ob eine Zelle am sterben ist. Geht natürlich nur wenn man irgendwie loggen kann.
ABER das ist wie bei VW und Co, das machen die ja auch falsch bei der Abgasmessung, besser ist es live zu messen, sprich den Akku bei einer reellen Fahrt leer zu fahren und dann aufs Display zu schauen... meine Meinung...

Aber gut ich muss noch mal schauen was du da genau machst, du scheint das ja dann hochzurechnen ohne den Akku zu entladen und nur ein kurzen Stromimpuls zu ziehen. Ich hatte nur deine Platine gesehen und gesehen das du da was auf höhere Spannung umbaust und dachte mir mhh sowas habe ich im Schrank. Hab das aber nicht wirklich alles gelesen, hole ich mal nach.

Btw. also bei meinem Scooter habe ich den Akku auch getauscht weil der Ri einiger Zellen schon fernab von Gut und Böse waren. Unterschied war merklich obwohl der Scooter sicher nicht mehr als 10 - 15A zieht, denke mal beim ebike wird es ähnlich sein, hatte aber noch nie eins.

Und ja, Copter, >90A sind kein Thema wenn der Finger juckt... Heli bin ich zu blöde zu, das wird mir zu teuer auf Dauer ^^ Aber dort holste dir ja die Daten über mehr oder weniger genaue Telemetriemodule die dann auch den Strom messen können bis zu einer Höhe wie es die Geldbörse hergibt.

BMS bei dem ebike Akkus natürlich, im Modellflug wäre das ja tödlich.


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« Antwort #12 am: 19 August 2021, 14:04:44 »
Na wenn du davon ausgehst, das der Akku nicht just im Ladevorgang oder kurz danach stirbt und der Entladestrom einigermaßen konstant ist, brauchst du den doch nur 1 mal entladen bis Entladeschlussspannung. 

...schau, genau das mach ich ja. Wenn ich nicht weiß, was irgendwo reinpasst, mach ich es voll, leere es aus und messe dabei wieviel es denn nun war...

Da kann man natürlich jedes Modellbau Ladegerät nehmen wenn die nicht häufig bei 6S aufhören...

... das war / ist eben das Problem und deswegen meine Überlegung bzw. "Bastelarbeit". Etwas zu machen, mit dem man so auf die Schnelle mit einfachen und
gängigen Mitteln, das irgendwie bewerkstelligen kann.

ABER das ist wie bei VW und Co, das machen die ja auch falsch bei der Abgasmessung, besser ist es live zu messen, sprich den Akku bei einer reellen Fahrt leer zu fahren und dann aufs Display zu schauen... meine Meinung...

... natürlich auch eine Möglichkeit, spreche ich dir auch nicht ab. Kann ich machen ... wenn´s mein Akku an meinem E-Bike ist und ich damit sowieso unterwegs bin und das "mitloggen" kann ... aber wie ist das bei jenen, die auf mich zugekommen sind  ""...kann man meinen Akku irgendwie testen oder ausmessen? ... ich hab das Gefühl das stimmt was nicht...". Ich hab die Zeit nicht, dann mit jedem E-Bike durch die Gegend zu gondeln um zu schauen, wann der Akku nun leer ist und wieviel Energie bis dahin aus Diesem gezogen wurde ... da ist das auf der Werkbank doch um einiges bequemer und praktischer und lässt dann dazu noch Zeit für andere Dinge ... und Zeit wird,
wie ich das allgemein so überschaue,  immer mehr zu einem wertvollen Gut ...

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