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Entladeversuche

Um das Verhalten der Batterien unter verschiedenen Temperaturbedingungen zu untersuchen habe ich einige Entladezyklen bei verschiedenen Temperaturen gefahren - nicht hochwissenschaftlich, doch mit den zur Verfügung stehenden Mitteln reproduzierbar.

Im Mittelpunkt der Untersuchungen stand die Frage, ob sich das Verhalten der Batterien bei unterschiedlichen Temperaturen so nachweisen läßt, wie es auf der Seite der Firma KOKAM zu sehen ist.

Prinzipiell lässt sich hierzu ein eindeutiges “JA” sagen, obwohl es einige Unterschiede gibt, die sich aber auch physikalisch erklären lassen.

Testobjekt war ein Lipo- Akku der Firma Himodel mit einer Vorgeschichte von 15 Zyklen.

Akkudaten:

Schaltung: 3s1p

Kapazität: 2200mAh

Gewicht: 188g (inclusive aller Steckverbinder

Ladegerät zum Aufzeichnen der Entladung ALC8500 Expert von ELV

Dieses Ladegerät ließ einen Entladestrom von maximal 3200mA zu, der auch eingestellt wurde, die Entladeschlußspannung wurde auf 3,1V/Zelle eingestellt.

Gemäß der zur Verfügung stehenden Kühltechnik konnten Entladezyklen bei Anfangstemperaturen von 2°C und -17°C gefahren, sowie zum Vergleich Zyklen bei Zimmertemperatur (21°C).

An dieser Stelle möchte ich darauf hinweisen, dass sich hier der Effekt der Eigenerwärmung des Akkus schön nachweisen ließ. Im Falle der Entladungen bei Zimmertemperatur konnte ein Anstieg der Akkutemperatur von 21°C auf 30°C, bei 2°C auf 10°C und bei -17°C auf +3°C!!! beobachtet werden.

Nimmt man diese Tendenz, so ist zu erkennen, dass bei geringer werdenden Temperaturen der interne Energieumsatz in den Zellen bei gleichem Laststrom (konstant 3,17A) zunimmt. Dies ist auf den Anstieg des Innenwiderstandes bei sinkenden Temperaturen zurück zu führen.

Hier nun die Spannungslage der Zelle bei repräsentativen Messungen und die entnommene Kapazität:

Die Spannungslage der Zellen bestätigt den Anstieg des Innenwiderstandes bei sinkenden Temperaturen. Weiterhin ist zu erkennen, dass sich das Verhalten der Zellen bei 2°C und -17°C nach ca. 20% der Entladung stark annähert. Dies ist auf die überdurchschnittliche Erwärmung des kälteren Akkus zurück zu führen. Was hier in Abweichung der Kurvenschar der Firma KOKAM zu beobachten ist ist, dass der Unterschied der entnommenen Kapazität nicht so gravierend ist, wie bei KOKAM ermittelt.

Hierfür kann es mehrere Gründe geben:

Im Versuchsaufbau der Firma KOKAM wurde die Temperatur der Prüfobjekte konstant gehalten was mir nicht möglich war.

Die Zellen sind definitiv von verschiedenen Herstellern

Die Zellen gehören unterschiedlichen Generationen von Fertigungstechnologien an

Eins ist jedoch sicher, aufgrund der niedrigeren Spannungslage bei “kalten” Zellen werden wir in den Wintermonaten ein Absinken der Power an unseren Rotorköpfen bemerken, was einfach daran liegt, dass unsere Motoren nur eine bestimmte spezifische Drehzahl pro Volt haben und sich diese nicht mit der Temperatur verändert.

Abhilfe?? klar:

die Akkus bei Zimmertemperatur lagern,

auch beim Transport zum Flugplatz darauf achten, dass sie nicht zu stark auskühlen

und sich eben darauf einstellen, daß man mit geringerer Drehzahl fliegen muss, wenn die Dinger richtig kalt sind.

Und übrigens wird sich der Effekt der Eigenerwärmung bei höherer Stromentnahme noch verstärken, doch um dies zu messen muss ich erst einmal sehen, wie ich auch hier eine geregelte Entladung hinbekomme. Vielleicht dazu später mehr.

Diese Grafik zeigt nun die Temperatuererhöhung während zweier gemessener Entladevorgänge. Die untere Reihe zeigt die bereits erwähnte Erhöhung von 21°C auf 30°C und die obere Reihe die Erhöhung von -17°C auf +3°C.

Hierbei ist zu erkennen, dass auch gegen Ende der Entladung der Temperaturanstieg zunimmt. Auch dies steht wieder mit dem Innenwiderstand in Zusammenhang. Mit zunehmender Entladung der Zellen erhöht sich deren Innenwiderstand, der dann bei konstanter Belastung - wie im Falle dieser Messungen - zu einem Anstieg der Verluste in der Batterie führt und somit zu deren zunehmender Erwärmung.