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Der Arduino Battery Analyser

Eneloop Datenblatt verifiziert

Ich konnte die Messung der Kapazität der Eneloop Eneloop HR-4UTGB entsprechend dem Datenblatt bei 160 mA und 1,0 V Abschaltspannung reproduzieren.

D600_HR-4UTGB Datasheet

Eneloop Vergleichsmessung zu Datenblatt

Eneloop gibt bei 160 mA und einer Abschaltspannung von 1,0 V eine Kapazität von ca. 750 mAh an. Meine beiden Messungen mit dem ABA ergaben 743 mAh und 756 mAh.

Die Werte stimmen also sehr gut überein. Ich halte diese Übereinstimmung nicht für Zufall, daher bedeutet dies, dass Eneloop wahrheitsgemäße Angaben im Datenblatt macht und der ABA sehr genau misst.
Mich irritiert dabei nur noch, dass im Diagramm von Eneloop eine höhere Spannung gehalten wird und dafür die Spannung später stärker einbricht. Eventuell ist der Verlauf der Spannungskurve von Eneloop gefaked. Ich werde das noch mal weiter verfolgen.

Verifizierung der Messgenauigkeit des ABA

Nachdem ich nun die Messgenauigkeit meines Referenzgerätes Powerex WizardOne MH-C9000 untersucht habe, konnte ich dessen Messwerte mit denen meines Arduino Battery Analysers vergleichen – mit erstaunlich geringer Abweichung!

Ich habe dazu jeweils zwei  Messungen mit gleichen Parametern auf beiden Geräten durchgeführt.
Es wurden zwei Paare Eneloop HR-4UTGB im MH-C9000 mit der Refresh Funktion aufgeladen und verblieben nach der Aufladung bis zur Messung auf Erhaltungsladung im Gerät.
Entladen wurde bei 183 mA bis zu einer Abschaltspannung von 0,90 V.

ABA
gemessene Kapazität

MH-C9000
gemessene Kapazität

Abweichung ABA

Eneloop HR-4UTGB – Paar 1

763 mAh

769 mAh

0,8 %

Eneloop HR-4UTGB – Paar 2

761 mAh

766 mAh

0,7 %

Spannungsverlauf Eneloop HR-4UTGB bei 183 mA

Ich finde eine Abweichung < 1% im Vergleich zum kommerziellen Gerät kann sich durchaus sehen lassen. Abweichungen dieser Größenordnung können auch durch den unterschiedlichen Zustand der Zellen bedingt sein. An der Software des ABA wurden keine Maßnahmen zur Kalibrierung auf den MH-C9000 vorgenommen. Es wurden lediglich die tatsächlichen Parameter einiger wichtiger Widerstände individuell gemessen und in der Software des ABA eingestellt.

Die Messgenauigkeit bei höheren Spannungen habe ich schon in der Vergangenheit geprüft, so dass auch hier keine Differenzen zu erwarten sind. Sollten im späteren Verlauf des Projektes weitere Vergleiche zu Verifizierung der Messwerte notwendig sein, werden weitere Messreihen folgen.

Als nächstes möchte ich Werte aus dem Datenblatt der Eneloop HR-4UTGB Zellen mit eigenen Messungen vergleichen.

Arduino basiertes Batterie Analysegerät – „ABA“

Immer wieder stellt sich mir die Frage nach der tatsächlichen Leistungsfähigkeit von Batterien und Akkus. Dabei ist es sehr schwierig verlässliche und vergleichbare Informationen zu finden.
Wie viel leisten Handy- oder Notebook-Akkus von Drittherstellern wirklich? Wie sehr leiden Akkuzellen unter vielen Ladezyklen? Wo liegt eigentlich der Unterschied zwischen High Energy oder Longlife Alkalinebatterien?

Diesen und weiteren Fragen möchte ich auf den Grund gehen. Die Idee zum Arduino Battery Analyser
Dazu habe ich basierend auf einem Arduino Uno ein Messgerät gebaut, der Arduino Battery Analyser, kurz „ABA“. Der ABA ist in der lage beliebige Batterien oder Akkus mit konstantem Strom zu entladen und dabei Spannung und Zeit zu protokollieren. Am Ende einer Messung erhalte ich also die Kapazität der Zelle in Ah, die elektrische Energie in Wh  sowie den Spannungsverlauf beim Entladen der Zelle, also die Entladekurve.

Arduino based battery analyser
Arduino based battery analyser

Die Genauigkeit von meinem Messgerät ist sehr hoch. Ich habe die Messergebnisse von meinem Eigenbau mit denen vom  MH-C9000 verglichen und erreiche eine eine Abweichung von weniger als 2,5%. Durch Reihenschaltung mehrerer AAA Zellen konnte ich auch die Genauigkeit bei höheren Spannungen überprüfen.

Ich werde hier in nächster Zeit einige Messergebnisse veröffentlichen. Im Augenblick suche ich noch nach einer Möglichkeit die Diagramme zur Veröffentlichung im Web aufzubereiten.

Update: 14.01.2015
Ich veröffentliche hier die vorläufigen Infos zum nachbauen des ABA. Platinenlayout und Code werde ich zu einem späteren Zeitpunkt auch noch einmal in überarbeiteter Form veröffentlichen.
– Der Schaltplan ist schon final.
– Das Platinenlayout für eine Lochrasterplatine ist eher als Vorschlag zum Layout zu sehen.
– Der Sourcecode, den ich jetzt veröffentlichen möchte, läuft stabil, die Messungen hier im Blog wurden mit dieser Version durchgeführt. Allerdings bedarf es noch einiger Optimierung und Vereinheitlichung im Code.

Download der Ressourcen zum Nachbau des ABA:
ABA_v_RC8_1_ressources