Kapazitätsmessungen an Batterien und Akkumulatoren für den QRP Portabeleinsatz

Edison: 99% Transpiration gegen 1% Inspiration :-)). Also erst einmal die Transpiration und auf geht es Punkte und Striche zählen, hi hi.

Tempo 100 ca. 11 Minuten hat:


Gesamt QSO

CQ Rufer, er sendet 348 Sekunden

Die Antwort dauert 335 Sekunden


Zeichen

normiert

Zeichen

normiert

Zeichen

normiert

Punkte

1440

1440

728

728

712

712

Punktpause

1440

1440

728

728

712

712

Striche

1015

3045

515

1545

500

1500

Strichpause

1015

1015

515

515

500

500

B-Pause

834

2502

435

1305

399

1197

W-Pause

279

1953

140

980

138

966



Es ist unerheblich wer das QSO beginnt, beide Zeiten unterscheiden sich wenig.

Energiebilanz:

Unterteilung des Stromverbrauchs in RX Betrieb, TX ein nicht getastet und TX ein getastet.

Einheit

Zeit (sec)

Zeit (min)

Zeit (h)

Strom

CQ Rufer

TX ein Key

2273

136,38

2,273

0,03788333

800 mA

CQ Rufer TX

3528

211,68

3,528

0,0588

30 mA

RX

5587

335,22

5,587

0,15191667

30 mA



Es wird der Stromversorgung folgende Kapazität (Ladung) abverlangt.

C = ITX_Taste_ein * 0,039 h + ITX_Taste_aus * 0,059 h + IRX * 0,152 h + IRX * tzwischen_den_QSOs

Diese Formel ist natürlich stark vom individuellen QSO Verhalten abhängig und kein Naturgesetz.

Mein QRP QSO verbraucht ca. 35 mAh

Von der über 11 min langen QSO Zeit ist der Sender etwa 2,3 Minuten eingeschaltet, steuert aber durch den großen Strom gewaltig zum Verbrauch bei. Mein TRX verbraucht in der restlichen Zeit nur den Strom im RX Mode, er ist voll QSK fähig.

Für die nachfolgenden Messungen habe ich das Tastverhältnis etwas geändert. Mit einer Minute großer Stromverbrauch und 5 Minuten kleiner Stromverbrauch gibt es eine kleine Abweichung, die jedoch der Praxis näher kommt. Wer fährt schon ein QSO nach dem Anderen? Eine weitere Vereinfachung ist die Zusammenfassung der Sendezeit in einem Block. Belastet das Relais nicht so und die Abweichungen sollten nicht zu groß sein.



Andere Energieträger

Akkus

Kapazität

QSO

Zeit(min)

Zeit(h)

500 mAh

14,3

163,4

2,7

1000 mAh

28,7

326,8

5,4

1500 mAh

43,0

490,3

8,2

Fossile Energie

0,1L Benzin

900 Wh

25814

294155

4902

0,1L Diesel

1000 Wh

28682

326839

5447

0,1L H2 Gas
(3 kWh/m3)

3 Wh

86

980

16

H2 flüssig
(2,36 MWh/m3)

2360 Wh

67691

771342

12855

LPG

691 Wh

19819

225846

3764

hat 46,1MJ/kg = 12,8 kWh/kg ( Dichte 0,54 g/cm3 = 54 g/0,1L)

Kohle 0,1kg

900 Wh

25814

294155

4902

hat 35300 kJ/kg = 9 kWh/kg



Messschaltung

Als Zusatzgerät für den miniHFM34 oder qrpHFM gedacht. Kann aber auch Solo aufgebaut werden.




Vor jeder Messung wird die Referenzspannung 2,5 V gemessen, da die USB Spannungsversorgung des PIC nicht als Referenz für die AD Wandlung herangezogen werden kann.

K1 schaltet die Grundlast an und nach der Messung auch wieder ab.

K2 schaltet die TX Simulation ein.

Glühbirnen haben über einen größeren Spannungsbereich einen konstanten Strom und sind besser als Widerstände geeignet.



Messvorgang:

Spannungsteiler Widerstandswerte eintragen R1 entspricht den beiden Rs R1_1+R1_2 in der Schaltung und R2 dem unteren Spannungsteilerwiderstand in der Schaltung.

Messkanal: Anzahl der Messkanäle wählen, Standardwert ist Kanal1. Die anderen Kanäle sind für Teilspannungen des Akkus gedacht. Die einzelnen Zellen eines Lithium Ionen/Polymer können besser verglichen werden.

Abschaltspannung Uend eintragen. Das ist die Spannung bei welcher die Messung beendet wird und das Relais K1 die Last abschaltet. Wird mit einer zusätzlichen Belastung, Lastmodulation, gearbeitet, wird beim Unterschreiten dieser Spannung während der Belastung zuerst die Lastmodulation abgeschaltet und die Messung fortgesetzt bis die Endspannung auch mit der Grundlast unterschritten wird.

Lastmodulation ist nicht eingeschaltet, also vor jeder Messung extra anklicken. Vorher ist das Tastverhältnis anzupassen.

Laststrom eintragen. Diese Werte werden zur abschließenden Kapazitätsberechnung herangezogen. I1 Grundlast; I2 Zusatzlast

Messintervall: Standard ist 60 Sekunden. Der 6 Sekunden Eintrag dient mehr dem Testen des Aufbaus.

Abbruch: Ein vorzeitiger Abbruch ist möglich. Die Datendatei „akku.csv“ wird geschlossen



Speichern: Die Messreihe wird immer in der Datei „akku.csv“ gespeichert. Soll sie archiviert werden muss sie umbenannt werden bevor eine neue Messung beginnt, da sie immer überschrieben wird.

Alter NC Akkusatz 10 Zellen 4,5 h Betrieb möglich

Je tiefer das Absenken im TX Modus, umso größer der Innenwiderstand.




Selbstentladung nach 4 Wochen




Foto Li-Ionen Akku Canon NB2 – 2 Zellen (mit Endabschaltung; die Spannungskontrolle war auf 6 Volt eingestellt und kam nicht zur Wirkung)




Gelbe Kurve: No-Name Batterie aus dem Supermarkt 8 Mignonzellen

Blaue Kurve: Batterie 8 Mignonzellen Markenqualität (fast 4 Stunden Sendebetrieb möglich – höherer Innenwiderstand als NC Acku)

Rote Kurve: Batterie 8 Mignonzellen, anderer Hersteller; ohne Abschaltung





Blei-Gel-Akku

Geringer Innenwiderstand, der erst nach ca. 5 Stunden Entladung ansteigt. Nach über 7 Stunden ist die Entladeschlussspannung von 10,2 V mit der Impulsbelastung erreicht und die Entladung wird nur noch mit 100 mA fortgesetzt.

Gemessene Kapazität: 1375 mAh (alter und Nutzung des Akkus sind nicht bekannt. Herstellerangabe 2,2 Ah)



Lithium Polymer Akku 3 Zellen a 3,7 Volt (Lastmodulation ist nicht zu erkennen aber eingeschaltet. )




Lithium Polymer Akku 1 Zellen a 3,7 Volt (ausrangierter Handy-Akku 1100 mAh)