Akku kurzschließen - wie weit bricht die Spannung ein?

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Autor
Akku kurzschließen - wie weit bricht die Spannung ein?
Suche nach: akku (11317) spannung (45385)

    







BID = 1117997

:andi:

Inventar



Beiträge: 3198
Wohnort: Bayern
 

  


Hallo zusammen,
bin auf der Suche nach Denkanstößen oder Erfahrungswerten.

An einem Akkusystem soll der mögliche Kurzschlussstrom ermittelt werden, um zu prüfen, ob die umgebende elektrische Ausrüstung das aushält und richtig ausgelegt ist (z.B. Schaltvermögen der Sicherung).

Mit guten Messgeräten und Vierleitermessung habe ich folgendes ermittelt:
Akku-Leerlaufspannung 52V
bei Prüfstrom 4,23A
Spannungseinbruch 156 mV
-> Innenwiderstand 37 mOhm

Rechnet man nun ohne weiteres Nachdenken mit diesen Werten, ergibt sich ein theoretischer Kurzschlussstrom von 52V / 0,037 Ohm = 1400A.

Allerdings bricht ja die Spannung bei Kurzschluss deutlich ein, das heißt es wird auch deutlich weniger Strom fließen. Vermutlich wird auch der Innenwiderstand steigen.

Wie komme ich denn da an gängige Werte für die Spannung im Überlastfall/Kurzschlussfall? Gibt es da Pauschalen in %, die man annehmen kann für Blei-Vliess, Blei-Gel, Li-Ion, Li-Fe und mit denen ich den Ik berechnen kann?

_________________
"Gestern gings noch, da kann net viel sein"

[ Diese Nachricht wurde geändert von: :andi: am 17 Okt 2023 14:39 ]

BID = 1117999

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
Mit guten Messgeräten und Vierleitermessung habe ich folgendes ermittelt:
Akku-Leerlaufspannung 52V
bei Prüfstrom 4,23A
Spannungseinbruch 156 mV
-> Innenwiderstand 37 mOhm
So würde ich das nicht messen, denn die "Leerlauf"spannung kann z.B. wegen einer Gasbeladung der Platten zu hoch sein, und diese Überspannung verschwindet bei Belastung sofort. Das gibt zu hohe Werte für Ri und zu geringe für Ik.
Besser ist es den Innenwiderstand aus der Spannungsänderung zwischen zwei Belastungszuständen zu ermitteln.


Zitat :
Gibt es da Pauschalen in %, die man annehmen kann für Blei-Vliess, Blei-Gel, Li-Ion, Li-Fe und mit denen ich den Ik berechnen kann?
Nein, das hängt von zu vielen Bauartspezifischen und Anwendungsbezogenen Parametern (Temperatur!) ab.
Evtl kann der Batteriehersteller dir helfen, denn dem tut es nicht weh, wenn bei einem Test die Zellenverbinder schmelzen.




BID = 1118001

:andi:

Inventar



Beiträge: 3198
Wohnort: Bayern

Danke Perl,
ich könnte aber z.B. eine kleine Grundlast (1 A) anlegen um das von dir beschriebene Leerlaufproblem zu vermeiden, richtig?

Hersteller habe ich angefragt, der hatte aber zum Ik schon keine brauchbare Antwort. Deshalb wollten wir das ja selber messen.

_________________
"Gestern gings noch, da kann net viel sein"

[ Diese Nachricht wurde geändert von: :andi: am 17 Okt 2023 15:24 ]

BID = 1118010

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5219


Zitat : :andi: hat am 17 Okt 2023 14:36 geschrieben :
Allerdings bricht ja die Spannung bei Kurzschluss deutlich ein, das heißt es wird auch deutlich weniger Strom fließen. Vermutlich wird auch der Innenwiderstand steigen.
Den Innenwiderstand Ri würde ich erst einmal als konstant annehmen sowie auch die Zellspannung ( jedenfalls kurzfristig). Sonst bricht das Modell ja ganz zusammen.

Aber wie Du erkannt hast wird die Klemmspannung abfallen wegen IxRi bzw. am Innenwidertand.

Meine Erfahrung mit ~100 A (bei 12 V) war, dass das wegen Übergangs- und Leitungswiderständen gar nicht so trivial ist. Kannst den externen Aufbau ja mal per Vierleitermessung prüfen, ob mit Ri überhaupt noch was in der gewünschten Größenordnung rauskommt.

Wenn es dann noch um kurze Anstiegszeiten geht, pack schon mal die große Elko-Bank aus. Jeder Leiter ist eine Induktivität.

BID = 1118058

bluebyte

Schriftsteller



Beiträge: 704
Wohnort: Unterfranken


Zitat :

Vermutlich wird auch der Innenwiderstand steigen.

nein, es ist genau andersrum, zumindest bei einem Bleiakku wird bei größerem Laststrom der Innenwiderstand kleiner.
Zellchemie verräts du ja nicht..


_________________
Gruß
bluebyte

BID = 1118060

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
ich könnte aber z.B. eine kleine Grundlast (1 A) anlegen um das von dir beschriebene Leerlaufproblem zu vermeiden, richtig?
Durchaus auch mehr. Temperaturmessung gehört auch immer dazu.

Früher hätte man einen Streifenschreiber angeschlossen um zu sehen, wie die Spannung auf unterschiedliche Belastungen reagiert, und wie sich die Sache zeitlich entwickelt.
Es ist durchaus wahrscheinlich, dass bei hoher Belastung die Zellentemperatur hauptsächlich wegen der Erwärmung am Ri steigt, und der Innenwiderstand dadurch sinkt.
Die Zellchemie bei der Entladung kann sowohl eine Erwärmung oder eine Abkühlung bewirken. Meist werden diese thermodynamischen Effekte aber völlig von der RI² Erwärmung verdeckt.
Insbesondere beim Bleiakku sinkt bei hohen Belastungen aber auch die Säurekonzentration nur in der Umgebung der Platten, wodurch auch die EMK sinkt. Je nach Säurekonzentration (Ladezustand, Alter & Pflege des Akku) kann das den Elektrolytwiderstand erhöhen oder verringern.
Da können also einige gegenläufige Effekte auftreten, deren Einfluss man auf einem Schrieb besser sieht als auf einer zappelnden Digitalanzeige.


Im Übrigen kann auch der bei einem Kurzschluss evtl zum Kochen kommende Elektrolyt eine Gefahrenquelle darstellen. Deshalb denke ich schon, dass ein seriöser Akkuhersteller Daten zum Kurzschlussverhalten seiner Erzeugnisse liefern können sollte.


[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 17 Okt 2023 21:52 ]

BID = 1118061

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Kannst den externen Aufbau ja mal per Vierleitermessung prüfen, ob mit Ri überhaupt noch was in der gewünschten Größenordnung rauskommt.
Das hat er ja schon gemacht:

Zitat :

Mit guten Messgeräten und Vierleitermessung habe ich folgendes ermittelt:


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