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1000W 4..6S - Leistungstest für Li - Akkupacks


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Wozu kanmn man die Stromsenke nutzen?

- Test von 4..6S Akkupacks mit bis zu 70A
- Temperaturüberwachung des PWM Reglers
- komplette Steuerung der Stromsenke über einen PC
- Ablauf von unterschiedlichen Belastungskurven
- Test jeder Einzelzelle unter variabler Last
- Kapazität-, Strom-, Spannung-, Leistungsmessung
- Test verschiedener Akkussteckverbindungssysteme
- Erwärmung des Akkupacks bei unterschiedlicher Belastung
- Aufzeichnung der Entladekurven
- Optimierung der Spannungswerte für "CommingHome" und "Autolanding"

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Damit die Belastung von 1000W auch schon bei 4s erreicht wird, setze ich jetzt 10x Glühlampen 24V/250W ein, Damit ergibt sich ein Strom
von ca. 70A und das ist bei einer Nennspannung von 14.8V rund 1000W. Allerdings muss der 2KW PWM Leistungsregler aktiv gekühlt werden!

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Belastungskurve Hacker Akku (10..65A)

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Belastungskurve Hacker Akku bis 760W (0..50A)

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Belastungskurve TURNIGY Akku bis 760W (0..50A)

Test der automatischen variablen Belastung 0...50A

sobald eine Zelle eine Spannung kleiner 3V hat, wird die Leistungseiheit dauerhaft getrennt

Test der automatischen variablen Belastung 0...40A

Die Leistung der Stromsenke ist stufenlos vom PC aus einstellbar, in meiner Konfiguration der Glühlampen (4 oder 6) ergibt sich
bei einem 4s Akku ca. 600W und bei einem 6s Akku ca. 1000W (0...40A).

Um diese Leistung stufenlos regeln zu können, nutze ich einen 2000W PWM Regler, das Poti des Reglers wird von einem 360° Servo (Segelwinde)
bedient. Der Regler darf nur mit einem maximalen Ausgangsstrom von 40A belastet werden!!! (40A * 15V = 600W) und (40A * 23V = 960W).

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2000W Leistungsansteuerung mit NE555 und Poti

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Glühlampentest 150W 15V an der 2000W Leistungssteuerung

Test bei 32V

Die Servoansteuerung übernimmt der Micro-Maestro-6-Channel-USB-Servo-Controller, dieser wird über eine USB Buchse mit dem PC verbunden.
Eine Software steuert diesen Controller an. Diese Software ist sehr leicht mit den Stromwerten des Mikrokopters zu füttern...

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MK Stromwerte eines Schwebfluges mit anschließendend starken Steigen mit Rückkehr zum Schwebflug

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die MK Stromwerte eines Schwebfluges mit anschließendend starken Steigen mit Rückkehr zum Schwebflug sind auf die Ansteuerung
des Servos umgesetzt


das Video zeigt einen Ausschnitt des Stromverbrauchs (17A - 50A) von einem Kopterfluges an einen Servo simuliert

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beim Test immer darauf achten, dass die Temperatur nicht über 60° ansteigt und der Akku keine "dicke" Backen bekommt

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Der Turnigy Poweranalyser zeigt alle wichigen Daten, wie Strom, Spannung, Amperstunden und Leistung in Echtzeit an.
Erreicht eine Einzelzelle eine Spannung kleiner 3V, muss der gesamte Entladevorgang sofort abgebrochen werden!
Die Spannungsüberwachung jeder Einzelzelle kann mit dem Junsi 8S prima durchgeführt werden. (akustischer Alarm am Junsi einstellbar)

Zum Abtrennen der Stromsenke beim Erreichen einer Einzelzellenspannung des Akkupacks kleiner 3V verwende ich ein bipolares 12V Relais
mit einem 50A Kontakt. Da es sich um ein bipolares Relais handelt, behält es seine Schaltposition auch ohne Spannung. Das heißt der Junsi 8s
muss nur einmal kurz den Alarmausgang aktiv haben und das Relais spricht an. Zusätzlich wird dieser Alarm durch den internen Piepser im
Junsi signalisiert. Das Relais schaltet in den anderen stabilen Zustand und trennt die Stromsenke dauerhaft von dem zu testenden Akkupack,
damit steigen die Zellenspannungen wieder deutlich. Der Alarm am Junsi verlischt, aber das Relais behält seinen Schaltzustand, auch ohne
Ansteuerung. Um für den nächsten Akkutest die Stromsenke wieder mit dem Akku zu verbinden, muss das Relais über die 2. Wicklung kurz mit
Spannug über einen Taster zurückgestellt werden. Da ich mit meiner Testeinrichtung nur 4, 5 und 6s Akkupacks testen werde und das Relais in
einem Spannungsarbeitsbereich von 9.6V bis 15.6V betrieben werden kann und die Schaltspannung im Alarmzustand nur sehr kurz anliegt,
werde ich auf zusätzliche Elektronik bis auf eine Diode verzichten. Das Relais wird direkt am Junsi 8s betrieben. Der Schaltausgang am Junsi 8s
verkraftet maximal 500mA. Da der Alarmausgang des Junsi 8s bei mir nur bei einer Zelleneinzelspannung kleiner 3V aktiv wird, kann man
davon ausgehen, dass die anderen Zellen des Akkupacks in etwa die gleiche Spannung haben sollten.
So dass man bei einem Akkupack von (4s) 12V, (5s) 15V und (6s) 18V ausgehen kann. Der maximale Spannungsarbeitsbereich des Relais
wird bei einem 6s Akkupack nur sehr kurz etwas überschritten. Der Junsi 8s Alarmausgang verkraftet maximal 500mA bei maximal 50V.
Das Relais besitzt einen Gleichstromwiderstand von 48 Ohm, was bei einem entladenen 6s Akkupack (18V) einen Strom von 375 mA bedeutet.
Somit kann auf zusätzliche Elektronik, bis auf die Diode, die Induktionsspannungen des Relais abbauen soll, verzichtet werden.

Meine ermittelten Werte für das Relais sind: ab 6,5V arbeitet das Relais schon, bei 12V fließen 200mA und bei 30V dann 500mA.

Die Abschaltungsüberwachnung ist bei einer Einzelzelle auf kleiner 3V und das gesamt Akkupack (4s) kleiner 12V am Junsi 8s eingestellt.

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Beschaltung des bipolaren Relais

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die Stromsenke wird automatisch abgeschalten, wenn die Einzelspannung einer Zelle 3V unterschreitet, klappt super!

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Übersichtsplan der Stromsenke

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Die Stromsenke besteht bei einem 4s Akku aus 6x 24V/250W und bei einem 6s Akku aus 4x 24V/250W Halogenglühlampen.

Diese unterschiedliche Bestückung ist notwendig, um den DC PWM Regler nicht zu überlasten, der Ausgang darf nur bis max. 40A belastet
werden! Ein vollgeladener 6S Akku besitzt eine maximale Spannung von 6 x 4,2V = 25,2V, so dass diese die Spannungsobergrenze dieser Senke
darstellt. Bei einen 6s Akku bei Nennspannung (22,2V) und 1000W Belastung fließt ein Strom von ca. 40A. Damit kann der Akku schön
gestreßt werden. Bei meinen eingesetzten 4S Akkus (Spannungsobergrenze 16,8V) ergibt sich ein Strom bei Nennspanung (14,8V) von
ca. 40A was eine Belastung von 600W ergibt.

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Der kleine Junsi 8S Datenlogger speichert die aktuellen Meßwerte jeder einzelnen Zelle sowie die Gesamtspannung aller 500ms im internen
Speicher, der später über das Programm Logview per USB ausgelesen und graphisch dargestellt werden kann.

Auch ein Mitflug des kleinen leichten Junsi 8S Cellenloggers im Kopter ist jederzeit möglich, so können die einzelnen Zellen des Akkupacks unter
"echten" Flugbedingungen überwacht und ausgewertet werden. Der Powerlog 6s eignet sich noch besser dazu, da hier noch weitere
zusätzliche Parameter, wie Strom, verbrauchte Energiemenge und Temperatur mit mitgeloggt werden können.

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Unterseite der Stromsenke mit Trennrelais bei Unterspannung

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Meine Testerbnisse beziehen sich auf die 3000mAh Turnigy 20C Lipo Akkus, die mit ca. 32A entladen werden.

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Hier die graphische Auswertung eines Leistungtests, deutlich kann man die unterschiedlichen Spannungen der einzelnen Zellen
des Akkupacks gegen Ende des Entladevorganges sehen...

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Dieser Akkupack ist reif für den Lipohimmel :(

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Dieser Akkupack ist extrem Wärmeabhängig!

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Hier einmal der gleiche Test, Entladung mit 32A, ca. 500W Belastung mit einem Markenakku, da trennt sich schnell Spreu von Weizen!
Allerdings stimmt die Zeitachse nicht, das waren so um die 8min.

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der neue "Hacker" Akku Test, getestet wurde mit einer Belastung von 23A, was in etwas dem Schebestrom meines Heaxakopters entspricht
(durch ziehen von 3 Lampen aus ihren Sockeln an der Stromsenke, konnte ich die Belastung der Entladung auf ca. 23A einstellen)

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dieser Pack wiegt 452g

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der neue "Hacker" Akku Test, Akku 1 - Gesamtzellenspannung

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der neue "Hacker" Akku Test, Akku 1- Einzelzellenspannung

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der neue "Hacker" Akku Test, Akku 2 - Gesamtzellenspannung

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der neue "Hacker" Akku Test, Akku 2 - Einzelzellenspannung

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3000er Hacker Top Fuel 20C

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"Hacker" Akku 3000mA Top Fuel Test, Vergleich - Einzelzellenspannung aller 3 Akkupacks

Upps, da stimmt was nicht bei Akku Nummer3 / Celle 3 (Kapazität nur 2750mAh, danach Gesamtspannung unter 12V)

Gerade habe ich 3x neue 3000er Hacker Top Fuel 20C Akkus erhalten und gleich an der Stromsenke getestet, Ergebnis Akku Nummer3
wird beim Händler reklamiert. Belastung 21A / bei Akku Nummer3, mal kurzzeitig 30A danach wieder 20A, die Celle 3 bei Akku 3
erreicht wesentlich schneller die Unterspannungsgrenze von 3V

Mit dieser kleinen Stromsenke für ca. 125 Euro Materialkosten sowie den beiden Meßgeräten kann prima der aktuelle Zustand eines
Akkupacks überprüft werden und sollte zu jeder Grundausrüstung eines jeden Koperfliegers gehören!