TWIKE_net_Titel


Zyklieranlage für Batteriezellen

Um die neusten Batteriezellen für das TWIKE testen zu können entwickelten wir eine Zyklieranlage für 24V rsp. 20 Zellen. Damit lassen sich neue und alte Zellen ausmessen und in Relation zu einander setzen.
Die Ladung und Entladung erfolgt automatisch mit dem Dolphin Ladegerät nach dem im Lademanagemtchip bq2004 vorgegebenen Verfahren. Der Ladestrom ist ca. 1.8A, die Entladung erfolgt mit 8A über 4 Halogenlampen 50W. Damit entspricht die Belastung den Werten im TWIKE-Alltag.

Die Messung der Daten erfolgt mit 2 Messgeräten VC-820 und einem VC-840 und der Software "DMM profilab". Mit einem Access-Programm wird alle 60 s geprüft, ob neue Messwerte vorliegen und diese automatisch und direkt in die Datenbank auf dem Web übertragen.

Resultate:
Grafische Auswertung aller Zyklen nach Kapazität (%) und durchschnittliche Entladespannung (V) >>>
Kapazitätsvergleich Sanyo CP36, 7000F und HRDU Zellen (17.9.2003) >>>

Die NiMH Batterien (SANYO HR-DU) werden momentan im Dauertest betrieben. Die Anlage wurde im Heizungsraum in Gelterkinden installiert und überträgt über ADSL Modem die Zyklendaten aufs Web. Die letzten zehn Zyklen finden sich untenstehend:
Kapazitäten aller Zyklen ansehen >>>
Messwerte des aktuellen Zyklus ansehen (vml-Grafik, PC MS Explorer 5.0) >>>
Messwerte vereinfachte Darstellung (Mac und andere) >>>

Updateinfo
25.3.04
: Eine Leiterbahn des Ladegeräts verstärkt, was einen etwa 22% höheren Ladestrom (2.2A statt 1.8A) ergibt, allerdings die erhoffte Verbesserung der Störungsempfindlichkeit nicht gebracht hatte. Vermutlich erzeugen Netzspannungsschwankungen verursacht durch die benachtbarte Baustelle die frühzeitigen Abschaltungen.
Der PC, welcher die Daten aufzeichnet, wurde von Windows 98 auf XP umgestellt und auf 192Mb RAM aufgerüstet, denn die Systemuhr und damit die Messzeiten liefen bisher um ca 5 Min pro Tag nach, was teilweise die Schwankungen der gemessenen Kapazitätswerte verursachte.

9.4.04: Die seriellen Schnittstellen der Spannungs- und Strommessgeräte funktionieren wieder (Speisung der Messgeräte auf 4.5V statt 9V reduziert, dann gings?!?), aber die vorzeitigen Abschaltungen sind nach wie vor unerklärlich. Die kompletten Zyklen zwischendurch und die Messwerte deuten darauf hin, dass es nicht durch das Verhalten der Zellen verursacht wird, sondern am Ladegerät liegt.

18.4.04: Laderegler Print ersetzt. Es scheint, als ob damit das Problem der frühzeitigen Abschaltung teilweise gelöst ist.

27.5.04 / Zkl#911: Isolation der Zellen durch Mylar ersetzt, da der Schrumpfschlauch wegschrumpfte und die Zellen durch Gasautritt auseinander geschoben wurden.

Zykl Nr Datum Uhrzeit Ah entladen Wh entladen Ah geladen   Entladene Kapazität und Überladung (Wh)
1082 28.06.2004 21:40:42 6.86 Ah162 Wh-216 Wh
1081 28.06.2004 17:14:00 6.90 Ah163 Wh-220 Wh
1080 28.06.2004 12:43:19 6.87 Ah162 Wh-216 Wh
1079 28.06.2004 08:17:07 6.91 Ah163 Wh-219 Wh
1078 28.06.2004 03:48:24 6.91 Ah163 Wh-218 Wh
1077 27.06.2004 23:20:33 6.88 Ah163 Wh-216 Wh
1076 27.06.2004 18:54:01 6.87 Ah162 Wh-216 Wh
1075 27.06.2004 14:28:19 6.91 Ah164 Wh-218 Wh
1074 27.06.2004 10:00:45 6.83 Ah161 Wh-206 Wh
1073 27.06.2004 05:44:02 4.76 Ah110 Wh-143 Wh


Aktuelle Hochrechnungen: Total entladene Energie: 183.512 kWh entspricht 107 049 km
Kosten Batterieamortisation pro kWh: 2.45 SFr./kWh bei total 1082 Zyklen (Kosten bei NiCd ca. SFr 3.50/kWh)


Die Zyklieranlage mit Spannung, Strom und Temperaturmessung




03Ok30_Zykl_08_300
  

Neben der grafischen Anzeige werden die aktuellen Werte alle 10s in ein File geschrieben und nach jeder Entladung die Kapazität und Zeiten in ein Zyklenlogbuch. Damit kann man rasch die Kapazitätsveränderung verfolgen und bei abnormalen Zyklen auf die Messdaten zugreifen.

>>> Beispiel Auswertung (pdf 51kB)

Wir haben zu erst ein paar Referenzzyklen (jeweils 20 Zyklen) mit Panasonic P280 (alte Zellen), SANYO CP3.6 (neuste Zellen), SANYO F 7000 (Dolphin) gefahren. Anschliessend wurde am 30. Okt 03 der Dauertest für 500 Zyklen mit den SANYO HR-DU Zellen innerhalb von ca. 3 Monaten gestartet.

pdf-File (45kB)    
Zyklus mit der HR-DU Zelle, Ladestrom 1.75A, Entladung 8.4A

Vergleichskurve einer alten Panasonic P280 Zelle:
    
Beispiel einer Messkurve einer tiefentladenen, 5-jährigen Panasonic-Zelle

Die TWIKE - Batterie für die Zukunft
Am Kirchrain leuchtet es alle 6 Stunden gespenstisch. Der Dauertest der neusten Batteriegeneration läuft seit dem 30. Okt. NiMH Zellen sind zwar einiges teurer als NiCd, aber die fast doppelte Kapazität eröffnet neue Horizonte, sofern die Lebensdauer stimmt. Über 300 Zyklen (entspricht ca. 36'000km) wurden bereits ohne Kapazitätsänderung absolviert . . . eine vielversprechende Aussicht! >>> Aktuelle Daten
Zyklen_vmrl_160