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Einige 18650er Li-Ion Akkus - Vergleichstest, Messwerte

realive

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5 Januar 2010
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Kreis Heinsberg, NRW
So, Leute.


Jetzt habe ich endlich mal die Zeit gefunden, meinen neuen Akku-Vergleich fertigzustellen.

Ich habe einige 18650er Akkus (alle geschützt) vom Lampentroll und von MSITC erhalten.
Vielen Dank nochmal an die beiden für die Möglichkeit diese Akkus zu testen! :thumbsup:

Es wurden folgende Akkus verglichen:

EagleTac 2400 mAh (Zellenhersteller unbekannt)
Cytac 2600 mAh (Panasoniczelle)
Cytac 2900 mAh (Panasoniczelle)
Keeppower 2600 mAh ( ? )
XTAR 18700 2600 mAh (Sanyozelle)
alle Zellen sind brandneu.

Zusätzlich habe ich aus meinem Bestand dem Vergleich hinzugefügt:
Redilast 2600 mAh (Sanyozelle)
Redilast 2900 mAh (Panasoniczelle)
Beide Akkus sind jetzt 7 Monate alt und haben etwa 25 Ladezyklen abgeleistet und damit schon minimal Kapazität eingebüßt.


full



Nun die gemessenen Werte.

Abmessungen:

LängeDurchmesserArt des Pluspols
EagleTac 2400 mAh68,3 mm18,3 mmNippelpol
Cytac 2600 mAh68,2 mm18,5 mmNippelpol
Cytac 2900 mAh68,5 mm18,6 mmNippelpol
XTAR 18700 2600 mAh69,4 mm18,6 mmNippelpol
Keeppower 2600 mAh69,0 mm18,7 mmNippelpol
Redilast 2600 mAh68,6 mm18,6 mmFlachpol hervorstehend
Redilast 2900 mAh68,6 mm18,5 mmFlachpol hervorstehend



Gemessene Kapazität:

Bei 0,5 ABei 1,5 ABei 3,0 ABei 5,0 ABemerkung
EagleTac 2400 mAh2498 mAh2465 mAh2307 mAhAbschaltung nach 4,5 minBis 4,0 A dauerbetriebsfest
Cytac 2600 mAh2630 mAh2568 mAh2448 mAh2273 mAh  
Cytac 2900 mAh2884 mAh2743 mAh2542 mAh2020 mAh  
XTAR 18700 2600 mAh2603 mAh2545 mAh2430 mAhAbschaltung nach 22 min.Bis 4,8 A dauerbetriebsfest
Keeppower 2600 mAh2677 mAh2590 mAh2509 mAh2065 mAh  
Redilast 2600 mAh2561 mAh2509 mAh2480 mAh2332 mAh  
Redilast 2900 mAh2856 mAh2696 mAh2574 mAh2245 mAh  


Nun zu den Entladekurven.
Ich hatte mir seit einiger Zeit schon Gedanken über eine sinnvolle und praxisgerechte Staffelung der Entladströme gemacht, und bin zu folgendem Ergebnis gekommen:

Die Staffelung sollte nicht mehr als 4 Stufen betragen, um den Zeitaufwand für solche Vergeichsmessungen zu begrenzen (die nun von mir Verwendete benötigt etwa 20 Stunden pro Komplettmessung eines Akkus ).
Zudem sollte die Staffelung praxisgerecht auf unsere Verwendung der Akkus für Hochleistungstaschenlampen abgestimmt sein, und gleichzeitig eine Vergleichsmöglichkeit mit den Kapazitätsangaben der Zellenhersteller ermöglichen!

Bei meinen Vergleichstests werde ich in Zukunft daher folgende Abstufung verwenden:

1.Messung mit 0,5A für die Grundkapazitätsmessung.
Das kommt der von den Herstellern verwendeten 0,2 C- Entladung sehr nahe, und ist ein eher konservativer Strom in Anbetracht der Tatsache, daß einige Hersteller bei der Entladung bis auf 2,5 V (Panasonic) heruntergehen. Ich verwende grundsätzlich eine Entladeendspannung von 3,0 V, die ich nur bei den Tests für den Tiefentladeschutz unterschreiten werde.

2. Messung mit 1,5 A
Dieser Strom entspricht in etwa dem Strom, der von den meisten einzelligen XP-G Lampen, oder zweizelligen XM-L Lampen in der höchsten Helligkeitsstufe gefordert wird, und bietet daher auch die Möglichkeit, auf die vorraussichtliche Laufzeit der Lampen Rückschlüsse zu ziehen.

3. Messung mit 3,0 A
Hier entspricht der Laststrom in etwa dem, was eine maximal angesteuerte einzellige XM-L Lampe benötigt, und lässt somit auch Rückschlüsse auf die Laufzeit im höchsten Modus zu. Zudem sollten alle Qualitätsakkus diesen Entladestrom noch problemlos liefern können!

4. Messung mit 5.0 A
Hier geht`s ans Eingemachte, denn nur die wirklich guten Hochleistungsakkus erlauben einen solchen Entladestrom. Hier trennt sich dann auch die Spreu vom Weizen, da alle ungeschützten A und B grade-Zellen diesen Strom liefern können, -- der begrenzende Faktor ist hier die, vom Konfektionierer (AW, Redilast, Cytac, XTAR, usw.) verbaute Schutzschaltung!


Entladung mit 0,5 A:
full

Interessant ist hier besonders die sehr viel tiefere Spannungslage der 2900 mAh-Akkus (typisch für diese hochkapazitiven Zellen). Das ist auch der Grund, warum ich diesen Zellentyp nicht verwenden würde, wenn ich eine einzellige Hochleistungslampe betreiben möchte. Nur bei mehrzelligen Lampen kann man ihre höhere Kapazität sinnvoll nutzen.
Der EagleTac-Akku leidet natürlich an seiner geringen Kapazität, daher ist dieser Vergleich für ihn auch nicht ganz fair.
Besonders auffällig ist hier der Keeppower, der die größte Kapazität unter den hier verglichenen 2600 mAh-Zellen besitzt, aber in der Spannungslage zwischen den 2600/2900 rangiert.

Entladung mit 1,5 A:
full

Diesen Entladestrom finde ich aktuell besonders wichtig, da er den Strombedarf einer mit voller Leistung betriebenen XP-G Lampe, als auch einer XM-L Zweizellenlampe darstellt (Moddinglampen ausgenommen).
Man erkennt gut, daß der Kapazitätsvorteil der 2900er nur etwa 5-8 Minuten Mehrlaufzeit (die X-Achse ist in Sekunden skaliert), bei aber schon deutlich geminderter Leistung bringt (bei einzelligen Lampen). Falls der Treiber der Lampe die tiefere Spannungslage kompensiert, fällt ein höherer Laststrom an, der dann den Laufzeitvorteil zunichte macht.
Der Cytac 2600 mAh Akku macht hier eine sehr gute Figur und hängt meinen alten Redilast sowie den XTAR ab.


Entladung mit 3,0 A:
full

Zoomstufe des obigen Diagramms
full

Bei diesem Entladestrom sind die 2900 mAh-Akkus deutlich im Nachteil!
Der Cytac 2600 mAh hat liegt jetzt mit dem Keeppower gleichauf.


Entladung mit 5,0 A:
full

Diesen Entladestrom schaffen nur die Akkus die auch über eine entsprechende Schutzschaltung verfügen. Bei den XTAR und den EagleTac Akkus ist das nicht der Fall, und daher sind sie in dieser Entladekurve nicht mehr vertreten. Allerdings muß man dem XTAR Akku zugutehalten, daß er bis 4,8 A Dauerbetriebsfest ist!
Der Genauigkeit wegen, muß ich aber hinzufügen, Daß der Keeppower-Akku wenige Sekunden bevor er die 3,0 V Entladespannungsgrenze erreichte, durch die Schutzschaltung abgeschaltet wurde, und nicht durch daß Entladegerät (man kann es am Ende der Ladekurve gerade noch erkennen).



Schutzschaltung:

Abschaltspannungen bei angegebenem LaststromAbschaltspannung Überladeschutz
Bei 0,5 ABei 1,5 ABei 3,0 A
EagleTac 2400 mAh2,35 V2,31 V2,22 V4,28 V
Cytac 2600 mAh2,41 V2,36 V2,304,33 V
Cytac 2900 mAh2,49 V2,46 V2,41 V4,32 V
XTAR 18700 2600 mAh2,34 V2,29 V1,58 V4,32 V
Keeppower 2600 mAh2,47 V2,45 V2,214,39 V
Redilast 2600 mAh2,76 V2,65 V2,48 V4,29 V
Redilast 2900 mAh2,48 V2,44 V2,38 V4,32 V


Zu den Schutzschaltungen muß ich noch folgendes sagen:

Redilast hat in seinem 2600 mAh wieder mal die beste unter den hier getesteten Akkus!

Der XTAR 18700 2600mAh hat den schlechtesten Tiefentladeschutz, den ich bisher gemessen habe.
Mein Entladegerät war beim Test der Tiefenladeschaltung, auf eine Entladespannungsgrenze von 2,0 V eingestellt. Beim Test mit einem Entladestrom von 3,0 A schaltete beim erreichen von 2,0 V nicht die Schutzschaltung des Akkus ab sondern mein Entlader!
Danach stellte ich das Entladegerät auf eine Entladespannungsgrenze von 1,3 V ein.
Damit konnte ich dann bei 3,0 A eine Abschaltung des Akkus bei 1,55 V – 1,65 V, je nach dem, mit welchem Ladezustand des Akkus ich die Messung begann. Parallel dazu habe ich auch die Spannung direkt am Akku gemessen, also ohne Schutzschaltung. Die Werte bewegten sich zwischen 1,79 V und 1,86 V, je nach Ausgangsladezustand ds Akkus.
Diese Tiefentladevorgänge führte ich dann in Serie exakt 20 Mal durch und habe anschließend die Gesamtkapazität des Akkus bei einem Entladestrom von 1,5 A gemessen.
Die aktuelle Kapazität des Akkus liegt nun bei 2349 mAh.
Das bedeutet einen Kapazitätsverlust von etwa 8 %.

Immerhin weniger als ich befürchtet hatte.


Fazit:

Neben meinen alten Redilast-Akkus, halte ich den Cytac 18650 2600 mAh für einen sehr leistungsfähigen und empfehlenswerten Akku!
Die 2900 mAh Hochkapazitätsakkus können ihren Kapazitätsvorteil nur in mehrzelligen Lampen, oder wenn eine einzellige Lampe hauptsächlich in niedrigen Helligkeitsstufen benutzt wird, ausspielen!
Die XTAR 18700 2600 mAh können leistungsmäßig nicht ganz mithalten, zudem halte ich den Tiefentladeschutz für sehr bedenklich. Wer aber den Ladezustand des Akkus regelmäßig überwacht, wird zwar keine Probleme haben, wäre dann aber mit einem guten ungeschützten besser beraten.

Wenn ihr Fragen habt, immer zu!
 
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Noerstroem

Ehrenmitglied
31 Mai 2010
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Beeindruckend - hab zwar nicht alles verstanden, weiß aber bedeutend mehr als vorher.
Im Forum liest man immer wieder die weißen Solarforce-Akkus wären auch gut. Hast Du die auch mal getestet?
Oder hast Du eine Meinung dazu?
 

realive

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5 Januar 2010
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Ich glaube du meinst die geschützten weiss-blauen 2600 mAh.

Die habe ich leider nicht!

Aber ich hatte vor einem Jahr mal die weissen ungeschützten 2400 mAh getestet, und die waren top! :thumbup:
 

msitc

Händler
14 Dezember 2009
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3.766
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Hallo Horst,

an dieser Stelle meinen herzlichen Dank für die Mühe, die du für diesen Test auf dich genommen hast. Der zeitliche Aufwand für diese Tests ist nicht ohne, gleichwohl bin ich davon überzeugt, dass jedermann hier im Forum von deinen Akku-Tests partizipieren kann, zumal du auch mehrere Akkus miteinander verglichen hast. :thumbup:

Das nächste Sample mit 3100 mAh ist übrigens schon im Zulauf, damit es dir auch nicht langweilig wird...:D

Der Vollständigkeit halber möchte ich noch erwähnen, dass Akkus von Keeppower und Cytac (2600 mAh und 2900 mAh) bei uns im Shop erhältlich sind.

Gruß,
Markus
 

realive

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5 Januar 2010
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Das nächste Sample mit 3100 mAh ist übrigens schon im Zulauf, damit es dir auch nicht langweilig wird...:D

Hi Markus,

über Langeweile kann ich im Augenblick bestmmt nicht klagen, zudem habe ich ja noch ein paar 14500/16340er von dir hier liegen, die auch noch getestet werden wollen. :)
Auf die neuen 3100 mAh bin ich übrigens schon sehr gespannt! :thumbup:
 
  • Danke
Reaktionen: Raul Duke

light-wolff

Flashaholic***²
14 September 2011
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im Süden
Sehr informativ, danke für die Arbeit die du dir gemacht hast. Die Abstufung der Ströme finde ich gut, und Deinen Schlüssen folge ich zu 100% :)

Zum XTAR (das ist der Einzige, mit dem ich Erfahrung habe): wir haben das in einem anderen Thread schon kurz andiskutiert. Vorweg: an Deiner Messung+Aufbau zweifle ich nicht.
Du hast ja auch direkt an der Zelle die bedenklich niedrige Spannung gemessen. Ich konnte das an meinen beiden XTAR 2600ern (genannt #1 und #2) ja nicht nachvollziehen, die schalten beide auch bei höherem Strom sauber ab.
Heute habe ich 2 neue XTAR 2600mAh PCB bekommen (#3 und #4): Kapazität 2521 bzw. 2518mAh (bei 1A), Überstrom bei 6,2A (frisch geladen), Unterspannung bei 2,40V (bei 1A). Komisch :confused:

Was mir an #3 und #4 gegenüber #1 und #2 auffällt: der Innenwiderstand ist etwas höher (jetzt 100mOhm) und: die Farbe des Aufdrucks ist anders. #1 und #2 waren rötlich-violett (wie im Angebot abgebildet), die neuen sind dunkellila wie ich sie noch auf keinem Foto gesehen habe. Jetzt frage ich mich: hat da einer nur die Farbe nicht richtig angerührt, oder ist das eine andere Serie?

Nachtrag: äh, ja, kleinen Verbesserungsvorschlag hätte ich noch: ich kann die Schrift in den Diagrammen praktisch nicht lesen (erraten aber schon) - könnte auch daran liegen, dass ich "Jungpresbyopiker" bin, wie die Dame im Optikerladen neulich zu mir gesagt hat ;)
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:

Fibo

Flashaholic**
27 Oktober 2010
3.610
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Braunschweig
Danke für deine Bemühungen...hat sicher lange gedauert das alles fertig zu stellen. Die Solarforce 2400er kann ich auch nur wärmstens empfehlen. Habe jetzt fast nur noch die und AWs und beide sind echt Top...können vor allem viel Strom liefern, hohe Ampere Zahlen gut ab:thumbsup:
 

buwuve

Flashaholic**
14 Dezember 2010
1.465
960
113
Umkreis Heidelberg
Vielen Dank für den informationsreichen Test. Jetzt wissen wir ja, welche Akkus genutzt werden können, vor allem wenn es um hohe Ströme geht. Super finde ich auch, dass Du die Maße dazu geschrieben hast :)
 

walter01

Ehrenmitglied
12 August 2011
16.095
5.821
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Raum Karlsruhe, BW
Tolle Übersicht. Klasse. :thumbsup:

Und wenn ich die Zahlen überfliege, dann scheinen ja alle Kandidtaten aus deiner Testreihe für die "Standardanwendungen" - also max. 3.0A und immer schön vor/nach dem Laden messen - gut bis seht gut abhggeschnitten zu haben. :thumbup:

Und das selbst bei Akkus vom gleichen Hersteller, die höheren Kapazitäten bei Tala-üblichen Entladeströmen doch nicht so ganz gehalten werden können.

Gruß Walter
 

realive

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5 Januar 2010
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Zum XTAR (das ist der Einzige, mit dem ich Erfahrung habe): wir haben das in einem anderen Thread schon kurz andiskutiert. Vorweg: an Deiner Messung+Aufbau zweifle ich nicht.
Du hast ja auch direkt an der Zelle die bedenklich niedrige Spannung gemessen. Ich konnte das an meinen beiden XTAR 2600ern (genannt #1 und #2) ja nicht nachvollziehen, die schalten beide auch bei höherem Strom sauber ab.

Ich habe von diesen XTAR Akkus zwei Stück hier, je einer vom Lampentroll und einen von MSITC. Beide zeigen gleiche Messwerte!
Ich mache jetzt noch mal ein paar Messungen an der (separierten) Schutzschaltung, danach werde werde ich dir den entpackten Akku mit der Schutzschaltung zusenden. Du bekommst dazu von mir noch eine extra PN.

Zu den eventuellen Farbdesignänderungen kann ich nichts sagen, werde aber noch ein Foto hier einstellen.

Überstrom bei 6,2A (frisch geladen),


Diesen Laststrom wirst du warscheilich nur relativ kurz, bis zu Abschaltung gemessen haben, und stellt den wohl den kurzzeitig maximal entnehmbaren Laststrom dar.
Meine Messwerte beziehen sich auf den maximalen Laststrom, mit dem noch eine dauerhafte Entladung des Akkus, bis zur vollständigen Entladung möglich ist.

Nachtrag: äh, ja, kleinen Verbesserungsvorschlag hätte ich noch: ich kann die Schrift in den Diagrammen praktisch nicht lesen (erraten aber schon)

Meine Diagramme werden hier leider immer unscharf abgebildet, den Grund kenne ich leider nicht. Bei der Voransicht, Größenänderung und Umwandelung ins GIF-Format mit Photoshop, werden sie immer glasklar dargestellt. Ich bin da leider ratlos! :(
 
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Saussente03

Flashaholic*
8 Juni 2010
791
170
43
54
Deutschland/NRW/Wermelskirchen
Meine Diagramme werden hier leider immer unscharf abgebildet, den Grund kenne ich leider nicht. Bei der Voransicht, Größenänderung und Umwandelung ins GIF-Format mit Photoshop, werden sie immer glasklar dargestellt. Ich bin da leider ratlos! :(

Teste mal im .jpg oder.png Format. Könnte gut sein das es besser wird.
Packst du die blau/weissen Solarforce 2400 mAh geschützt noch dazu wenn du sie bekommst?
 

exposure

Flashaholic*
10 Juni 2011
338
236
43
Danke für deine Mühe, so einen ausführlichen Akkutest durchzuführen und die Ergebnisse entsprechend aufbereitet hier zu veröffentlichen. Wirklich sehr interessant. :thumbup:

Grüße
Daniel
 

light-wolff

Flashaholic***²
14 September 2011
16.351
12.425
113
im Süden
...Überstrom bei 6,2A (frisch geladen)
Diesen Laststrom wirst du warscheilich nur relativ kurz, bis zu Abschaltung gemessen haben, und stellt den wohl den kurzzeitig maximal entnehmbaren Laststrom dar.
Genau, nur kurz "angestestet", vielleicht 10s, und bei frisch geladenem Akku.
Der Maximalstrom geht zurück wenn die Akkuspannung sinkt, vermutlich weil der Einschaltwiderstand der Transistoren in der Schutzschaltung, über den das Protection-IC den Strom misst, mit sinkender Gatespannung und mit steigender Temperatur ansteigt. Dauerhaft gehen die 6,2A sicher nicht, aber will eh maximal 3A ziehen.

Bin gespannt auf das PCB deiner XTAR-Akkus. Das Rätsel wird sich ja hoffentlich lösen lassen... bin jedenfalls froh, dass zumindest meine Exemplare halbwegs ordentlich abschalten, Leerlaufspannung danach immerhin noch 3,23V.
 

realive

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5 Januar 2010
2.464
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Kreis Heinsberg, NRW
Teste mal im .jpg oder.png Format. Könnte gut sein das es besser wird.
Packst du die blau/weissen Solarforce 2400 mAh geschützt noch dazu wenn du sie bekommst?


.jpg habe ich schon probiert, ist aber keinen Deut besser. :(

.png werde ich mal testen. Danke!

Den Solarforce Akku werde ich in einem eigenen Thread behandeln, allerdings werde ich seine Entladekurven mit den hier gezeigten, zusammen in einem Vergleichsdiagramm zeigen. Nur die 2900 mAh Akkus lasse ich dann raus.
Denn bei zuvielen Kurven in einem Diagramm wird es unübersichtlich!
 
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forest

Ehrenmitglied
13 September 2010
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3.969
113
Siegerland
Hallo Horst,

was soll ich sagen??? Genial! :thumbsup: Vielen Dank für die Arbeit! Nachdem ich selbst die Ultrafire-Zellen vermessen habe (gerade hängen wieder zwei neue im Lader) weiß ich was für ein Aufwand das ist den du da betrieben hast!

Spitzenmäßig! :thumbsup:


Gruß Daniel
 

realive

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5 Januar 2010
2.464
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Kreis Heinsberg, NRW
Bin gespannt auf das PCB deiner XTAR-Akkus. Das Rätsel wird sich ja hoffentlich lösen lassen... bin jedenfalls froh, dass zumindest meine Exemplare halbwegs ordentlich abschalten, Leerlaufspannung danach immerhin noch 3,23V.


Hmh, 3,23 V. Das sagt leider nicht viel aus über die Spannung, die bei der Abschaltung des Akkus vorhanden war. Denn die Abschaltspannung und auch die Leerlaufspannung ist auch davon abhängig, wie der Ladestand des Akkus zum Zeitpunkt des Messbeginns war.

Zum Beweis habe ich extra dafür gerade noch eine weitere Messreihe mit dem XTAR durchgeführt. Entladestrom war wieder 3,0 A. Zwischen den Entladungen wurde nur kurz (1 sek.) ein Akkureset durchgeführt, aber nicht mehr nachgeladen.

1. Entladung:
Akkuspannung bei Beginn der Entladung: 3,86 V
Abschaltung durch Schutzschaltung: 1,69 V
Leerlaufspannung des Akkus nach 5 min: 3,48 V

2. Entladung:
Akkuspannung bei Beginn der Entladung: 3,48 V
Abschaltung durch Schutzschaltung: 1,55 V
Leerlaufspannung des Akkus nach 5 min: 3,40 V

3. Entladung:
Akkuspannung bei Beginn der Entladung: 3,40 V
Abschaltung durch Schutzschaltung: 1,63 V
Leerlaufspannung des Akkus nach 5 min: 3,34 V

4. Entladung:
Akkuspannung bei Beginn der Entladung: 3,34 V
Abschaltung durch Schutzschaltung: 1,63 V
Leerlaufspannung des Akkus nach 5 min: 3,30 V

5. Entladung:
Akkuspannung bei Beginn der Entladung: 3,30 V
Abschaltung durch Schutzschaltung: 1,64 V
Leerlaufspannung des Akkus nach 5 min: 3,25 V

6. Entladung:
Akkuspannung bei Beginn der Entladung: 3,25 V
Abschaltung durch Schutzschaltung: 1,68 V
Leerlaufspannung des Akkus nach 5 min: 3,20 V
 

light-wolff

Flashaholic***²
14 September 2011
16.351
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im Süden
Die Abschaltspannung meines Akkus war genau 2,40V bei 1A (siehe weiter oben), danach hat er sich wieder auf 3,23V erholt.

Wenn sich der Akku bei Deinem Test nach der Abschaltung wieder bis auf 3,48V erholt (erster Anlauf), dann ist er ja nicht gefährlich weit tiefentladen worden, oder? Ich dachte bisher, dass für die "Gefährlichkeit" der Tiefentladung die verbleibende Leerlaufspannung (Urspannung) entscheidend ist, und nicht unbedingt die Außenspannung unter Last.

Haben am Ende haben die XTAR-Leute (oder wer auch immer den PCB gemacht hat) das gar absichtlich so gemacht, dass die Abschaltschwelle mit steigendem Strom reduziert wird, damit der Akku nicht unnötig früh abschaltet???
Bei den "normalen" PCBs habe ich bisher immer gesehen, dass die Erholungsspannung nach Ansprechen der Unterspannungabschaltung umso höher war, je höher der Entladestrom war. D.h. je höher der Entladestrom, desto mehr Restladung verbleibt nach Unterspannungsabschaltung noch im Akku. Das ist auch logisch, weil von der Urspannung im Akku ja noch der stromabhängige Spannungsabfall am Innenwiderstand weggeht.

Da könnte man sich ja überlegen, ob man diese Restladung nicht dadurch nutzbar macht, indem man die Abschaltschwelle bei hohem Strom entsprechend reduziert, also den Spannungsabfall am Innenwiderstand der Zelle herausrechnet.

Das nur mal so als Denkansatz - könnte das sein? Haben wir es hier mit einem neuen Feature zu tun, oder ist das alles Blödsinn?
 
  • Danke
Reaktionen: pege und realive

realive

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5 Januar 2010
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Haben am Ende haben die XTAR-Leute (oder wer auch immer den PCB gemacht hat) das gar absichtlich so gemacht, dass die Abschaltschwelle mit steigendem Strom reduziert wird, damit der Akku nicht unnötig früh abschaltet???
Bei den "normalen" PCBs habe ich bisher immer gesehen, dass die Erholungsspannung nach Ansprechen der Unterspannungabschaltung umso höher war, je höher der Entladestrom war. D.h. je höher der Entladestrom, desto mehr Restladung verbleibt nach Unterspannungsabschaltung noch im Akku. Das ist auch logisch, weil von der Urspannung im Akku ja noch der stromabhängige Spannungsabfall am Innenwiderstand weggeht.

Da könnte man sich ja überlegen, ob man diese Restladung nicht dadurch nutzbar macht, indem man die Abschaltschwelle bei hohem Strom entsprechend reduziert, also den Spannungsabfall am Innenwiderstand der Zelle herausrechnet.

Das nur mal so als Denkansatz - könnte das sein? Haben wir es hier mit einem neuen Feature zu tun, oder ist das alles Blödsinn?


Ich halte das für einen wirklich interessanten Denkansatz!

So eine kurzzeitige Tiefentladung stellt zudem auch keine echte Gefahr dar, weder für User noch für den Akku, denn die Gefahr einer Tiefentladung besteht ja in einem internen Kurzschluß durch Bildung von Kupferbrücken (Dendritenbildung).
Das passiert aber nicht innerhalb von wenigen Sekunden, sondern benötigt einige Zeit.

Trotzdem halte ich so eine niedrige Abschaltspannung für eine schlechte Idee, da der Stress für die Zelle sehr hoch ist, und sie daher mit erhöhtem Verschleiß (Kapazitätsverlust) reagiert!
Zwar ist der Kapazitätsverlust von 8 % bei 20 Tiefentladungen, weniger als von mir befürchtet, dennoch, - ein „sinnvolles Feature“ sieht anders aus!
 

realive

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5 Januar 2010
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Da ich sowieso vor hatte, diesen Akku zu entblättern, habe ich es gerade getan.
Und siehe da, es ist die bekannte Zelle von Sanyo!

full


full



Um die Überlegung von light-wollf zu prüfen, könnte man mit einer Stecknadel, als Messsonde, in den Schrumpfschlauch stechen,
um den Becher der Zelle zu kontaktieren.
Dann kann man die Spannung der Zelle ohne Schutzschaltung messen.

Diese Spannung habe ich doch längst gemessen!

realive schrieb:
Parallel dazu habe ich auch die Spannung direkt am Akku gemessen, also ohne Schutzschaltung. Die Werte bewegten sich zwischen 1,79 V und 1,86 V, je nach Ausgangsladezustand des Akkus.


Könntest Du die Grafik irgendwo in voller Auflösung hochladen und darauf verlinken?
Die Schrift ist leider unleserlich.

Hmh, sobald ich die Grafiken hier in meine Alben hochlade, sind sie unscharf!
Aber wenn du mir per PN eine Kontakt E-Mail Adresse benennst, sende ich dir die Dateien als Jpeg`s in Orginalgröße zu.

Grüße,
Horst
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:
  • Danke
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light-wolff

Flashaholic***²
14 September 2011
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XTAR 2600mAh 18700 PCB

Sodele, das PCB vom Horst (realive) ist angekommen und ich hab's mir mal genauer angeschaut.

Es ist aufgebaut mit dem LiIon Protection IC DW01A (Datenblatt) von Fortune und den Doppel-MOSFET FS8205A (Datenblatt).
Es ist die Standardschaltung aus dem IC-Datenblatt (Seite 5), keine Spezialitäten, keine Tricks, insbesondere auch keine stromabhängige Verschiebung der Abschaltschwelle. Mein Denkansatz aus #21 trifft somit nicht zu.

Lt. Datenblatt ist die Overdischarge Protection Voltage 2.40V, Toleranz +/- 0.10V. Sobald diese Spannung länger als 40ms unterschritten wird, schaltet das IC ab. Es gibt keine Kompensation für erhöhten Strom o.ä., lediglich eine Verzögerung von 40ms.

Wir schon erwähnt ist die Spannung, die das IC misst, eine andere als die, die man außen misst, und zwar ist sie höher, und der Unterschied ist proportional zum Entladestrom.
Das liegt hauptsächlich an den FETs, die zusammen einen Widerstand von ca. 30mOhm (bei 2.5V) bilden.
Will heißen: bei einem Entladestrom von 3A fallen an den FETs 90mV ab, d.h. die Spannung außen am Akkupack ist ca. 90mV niedriger als die tatsächliche Zellenspannung. Bei 3A würde das IC also scheinbar erst bei 2.31V abschalten anstatt bei 2.40V.

So weit war das alles Theorie. Jetzt mal praktisch messen.

Ich habe anstatt der Zelle ein Labornetzgerät angeschlosssen, und dazu eine elektronische Last, die den gezogenen Strom unabhängig von der Spannung konstant hält.
Mit der elektronischen Last habe ich nacheinander die Lastströme 0.5A, 1.5A und 3.0A eingestellt.
Mit einem Multimeter habe ich direkt auf dem PCB die "Zellen"-Spannung gemessen. Es ist klar, dass wg. der Leitungswiderstände sowohl an der elektronischen Last als auch am Netzgerät andere Spannungen anliegen, als das DMM anzeigt - was aber egal ist, da hier alleine die vom DMM angezeigte simulierte Zellenspannung interessiert.
Damit spielen sämtliche Leitungswiderstände keine Rolle mehr.

Mit dem Netzgerät habe ich nun die Zellenspannung schrittweise reduziert, bis das IC abgeschaltet hat.
Der Spannungswert am DMM im Moment der Abschaltung ist die genau die Zellenspannung, bei der das IC abschaltet:
0.5A: 2.370V
1.5A: 2.372V
3.0A: 2.378V
Ich kann hier keine signifikante Stromabhängigkeit feststellen.

Der Spannungsabfall an den FETs hängt auch ein wenig von der Zellenspannung ab: je niedriger diese ist, desto schlechter leiten die FETs.
Bei 2.40V Zellenspanung (also kurz vor Abschaltung):
0.5A: 16.1mV -> 32.2mOhm
1.5A: 50.1mV -> 33.4mOhm
3.0A: 110.5mV -> 36.8mOhm

Bei 3.60V Zellenspanung:
0.5A: 12.9mV -> 25.8mOhm
1.5A: 39.5mV -> 26.3mOhm
3.0A: 85.7mV -> 28.6mOhm

Hinzu kommt noch ein Spannungsabfall an der Verbindung vom Minus-Anschluss der Akkuzelle zum PCB.
Dieses kurze Leiterstückchen hat auch nochmal 10mOhm Widerstand, gemessener Spannungsabfall:
0.5A: 4.81mV
1.5A: 13.7mV
3.0A: 29.7mV

Alles zusammengerechnet müsste also die außen an den Akkupolen gemessene Abschaltspannung wie folgt sein:
0.5A: 2.370V - 16.1mV - 4.81mV = 2.349V
1.5A: 2.372V - 50.1mV - 13.7mV = 2.308V
3.0A: 2.378V - 110.5mV - 29.7mV = 2.238V

Das ist aber nicht ganz das, was Horst gemessen hat.
Wenn wir spontane Selbstheilung und andere Erklärungen außen vor lassen, würde ich sagen, es kann nur an Übergangs- und Kabelwiderstanden im Aufbau liegen.
Irritierend finde ich nur, dass Horst ja schon "2-3" andere Akkus mit diesem Aufbau getestet hat, und diese das Verhalten nicht (so extrem) zeigten.

Aus meiner Sicht muss ich sagen, dass für mich die XTAR Akkus bzgl. Unterspannungsabschaltung rehabilitiert sind. Das deckt sich auch mit meinen Messungen an 4 XTAR 2600mAh aus 2 Lieferungen, die alle keine so späte Abschaltung hatten, sondern bei 2,4V wie's sein soll.
 

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Perwollhampster

Flashaholic*
25 September 2011
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Cham, Oberpfalz
Jetzt muss ich schon mal Lob an light-wolff und realive aussprechen für die erstklassigen Tests.
Wer sonst von uns würde einen LiIon schon aufschneiden und die PCB entfernen und Test machen. Ich mit Sicherheit nicht. Hab weder die technischen Mittel, noch das Wissen. Außerdem einen gesunden Respekt vor den LiIon-Akkus. :)

Zumindest ist jetzt ja klar das der XTar ein recht hochwertiger Akku ist wenn man das so sagen darf.
 

light-wolff

Flashaholic***²
14 September 2011
16.351
12.425
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im Süden
Zumindest ist jetzt ja klar das der XTar ein recht hochwertiger Akku ist wenn man das so sagen darf.
Bis 1.5A spitze, bei 3A auch noch gut, v.a. im Verhältnis zum Preis. Besser als jeder "Ultrafire" auf jeden Fall.

Aber es bleibt immer noch die ungeklärte Frage, warum realive nur bei genau diesem Akku die niedrige Abschaltschwelle gemessen hat, und zwar wiederholt, bei allen andern jedoch nicht :confused: - das ist unbefriedigend und es wurmt mich :mad:
Aber ich will's jetzt gut sein lassen. Meine Exemplare schalten ordentlich ab und ein systematisches Problem bzw. "Feature" scheint es auch nicht zu sein. Aber trotzdem, es nagt... ;)
 

realive

Urgestein des Forums
5 Januar 2010
2.464
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Kreis Heinsberg, NRW
Hallo light-wolff,

Vielen Dank erstmal für deine Messungen!

Schade daß wir trotzdem noch nicht das Rätsel meiner Messergebnisse lösen konnten.

Daher habe ich noch 1-2 Fragen an dich.
Du schreibst:

Alles zusammengerechnet müsste also die außen an den Akkupolen gemessene Abschaltspannung wie folgt sein:
0.5A: 2.370V - 16.1mV - 4.81mV = 2.349V
1.5A: 2.372V - 50.1mV - 13.7mV = 2.308V
3.0A: 2.378V - 110.5mV - 29.7mV = 2.238V

Das sind also die rechnerisch ermittelten Sollwerte.
Was hast du denn tatsächlich an den Akkupolen gemessen (PCB-Ausgang)?

Ich habe ja die selbe Messung mit dem separierten PCB und einem Labornetzteil als Akkuersatz durchgeführt.
Der einzige Unterschied war das ich keine am PCB angelöteten Messanschlüsse benutzt habe und als elektronische Last den Modellbaulader verwendet habe, den ich auch für meine Akkutests verwende.

Dabei habe ich folgende Abschaltspannungen gemessen:
(PCB-Eingang mit DMM, PCB-Ausgang mit Modellbaulader gemessen)

0,5 A ) Spannung PCB-Eingang:2,38 V PCB-Ausgang:2,35V
1,5 A ) Spannung PCB-Eingang:2,40 V PCB-Ausgang:2,32V
3,0 A ) Spannung PCB-Eingang:2,30 V PCB-Ausgang:2,15V

Auffällig ist hier, daß die Abschaltspannungen am PCB-Ausgang bei 0,5A/1,5A sehr nahe an den rechnerisch ermittelten als auch an den von mir gemessenen sind, als der Akku noch komplett war.
Was völlig aus der Reihe tanzt, ist die Abschaltspannung bei 3,0 A. Diese Spannung unterscheidet sich stark vom rechnerischen Wert als auch vom gemessenen Wert bei vollständigem Akku (siehe Akkutest).
Mir stellt sich daher die Frage, welchen Einfluß die Verwendung eines Netzgerätes (evl. der vorhandene Wechselstromanteil) auf das PCB hat/haben könnte.

Meine zweite Frage betrifft das Foto des Messaufbaus.
Man sieht daß am PCB-Eingang 2,40 V anliegen, die Last steht auf 0,5 A und zeigt eine Spannung von 2,317 V an.
Wenn ich das mit meinen Messwerten vergleiche, scheinen die Übergangs- und Kabelwiderstände in deinem Messaufbau größer als bei mir gewesen zu sein.
Daher würde mich interessieren, welche tatsächliche Spannung du bei 3,0 A an der Last gemessen hast.
 

light-wolff

Flashaholic***²
14 September 2011
16.351
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im Süden
Was hast du denn tatsächlich an den Akkupolen gemessen (PCB-Ausgang)
Gute Frage. Diese Spannung habe ich gar nicht nicht direkt gemessen, könnte ich nachholen, müssten aber theroetisch genau die oben genannten Werte sein, denn ich habe ja die 3 Einzelspannungen gemessen und "von Hand" addiert, nur eben nicht die Summenspannung.

Meine zweite Frage betrifft das Foto des Messaufbaus.
Man sieht daß am PCB-Eingang 2,40 V anliegen, die Last steht auf 0,5 A und zeigt eine Spannung von 2,317 V an.
Wenn ich das mit meinen Messwerten vergleiche, scheinen die Übergangs- und Kabelwiderstände in deinem Messaufbau größer als bei mir gewesen zu sein.
Daher würde mich interessieren, welche tatsächliche Spannung du bei 3,0 A an der Last gemessen hast.
Kann ich nicht sagen, aber spielt auch keine Rolle.
Meine Kabelwiderstände sind mit Sicherheit höher als Deine, ich habe mit keine sonderliche Mühe gegeben, das zu optimieren, denn da ich direkt am PCB gemessen habe, sind sie egal. Was das Netzgerät und die Last für eine Spannung sehen, ist bei diesem Aufbau nicht wirklich brauchbar und deshalb habe ich es gar nicht erfasst bzw. beachtet. Insagesamt dürften es ca. 0.4 Ohm gewesen sein vom Netzgerät über den PCB zur Last und wieder zurück.
 

realive

Urgestein des Forums
5 Januar 2010
2.464
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Kreis Heinsberg, NRW
Aus meiner Sicht muss ich sagen, dass für mich die XTAR Akkus bzgl. Unterspannungsabschaltung rehabilitiert sind. Das deckt sich auch mit meinen Messungen an 4 XTAR 2600mAh aus 2 Lieferungen, die alle keine so späte Abschaltung hatten, sondern bei 2,4V wie's sein soll.


Ich habe in den letzten Tagen meinen Messaufbau überprüft, durchgemessen und viele Testentladungen mit verschiedensten Akkus durchgeführt.
Das Problem mit der extrem niedrigen Unterspannungsabschaltung existiert einzig und allein bei dem XTAR 18700, 2600 mAh. Und ist jederzeit reproduzierbar.

Daher ist für mich die Unterspannungsabschaltung des PCB`s nicht rehabilitiert!
Selbst wenn mein Entladegerät (Junsi iCharger 1010B+) eine unkorrekte Abschaltspannung messen würde, sprechen zwei davon unabhängige Fakten gegen eine Rehabilitation.

Fakt 1 : Ich habe parallel zur Entlademessung, eine weitere Messung mit einem hochwertigen DMM direkt an der ungeschützten Zelle unter umgehung der Schutzschaltung vorgenommen (unter den Schrumpfschlauch geschobene Nadel als Messpunkt). Dabei habe ich eine Spannung von 1,8V-1,9V kurz vor der PCB-Abschaltung gemessen!

Fakt 2 : Der Akku war brandneu und hatte nur vier Testladezyklen durchlaufen. Anschließend habe ich den Akku 20 Mal in den Tiefentladeschutz gefahren, um die Auswirkungen auf den Akku zu dokumentieren.
Zwischen diesen 20 Tiefentladungen wurde der Akku immer wieder nur kurz angeladen (manchmal für 3 Minuten, manchmal nur wenige Sekunden um das PCB zu reseten), aber keinen vollständigen Ladezyklus mehr.
Wenn der Unterspannungsschutz einwandfrei abschalten würde, müsste sich die robuste Sanyozelle jetzt noch in einem guten Zustand befinden.
In Wirklichkeit hat sie aber 200 mAh (8%) ihrer Gesamtkapazität eingebüßt.
Anders ausgedrückt: Sie ist bei diesem kurzen Test um fast ein Jahr gealtert!
 

light-wolff

Flashaholic***²
14 September 2011
16.351
12.425
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im Süden
Ja eben, das habe ich alles gelesen und bedacht und kann mich daher leider, mit meinem Latein am Ende, nur wiederholen:
...Aber es bleibt immer noch die ungeklärte Frage, warum realive nur bei genau diesem Akku die niedrige Abschaltschwelle gemessen hat, und zwar wiederholt, bei allen andern jedoch nicht :confused: - das ist unbefriedigend und es wurmt mich :mad:
Aber ich will's jetzt gut sein lassen. Meine Exemplare schalten ordentlich ab und ein systematisches Problem bzw. "Feature" scheint es auch nicht zu sein. Aber trotzdem, es nagt... ;)
Im Job wäre das jetzt so ein Fall, wo ich zum Kunden fahren in mir die Sache vor Ort anschauen müsste...
 

Tohuwabohu

Flashaholic
6 Oktober 2010
125
95
28
Sodele, das PCB vom Horst (realive) ist angekommen und ich hab's mir mal genauer angeschaut.

Es ist aufgebaut mit dem LiIon Protection IC DW01A (Datenblatt) von Fortune und den Doppel-MOSFET FS8205A (Datenblatt).

Ich habe ja die selbe Messung mit dem separierten PCB und einem Labornetzteil als Akkuersatz durchgeführt.
Der einzige Unterschied war das ich keine am PCB angelöteten Messanschlüsse benutzt habe und als elektronische Last den Modellbaulader verwendet habe, den ich auch für meine Akkutests verwende.

Kann es sein, dass sich Schutzschaltung und Modellbaulader gegenseitig austricksen?
Das DW01A setzt sich laut Datenblatt selbst wieder zurück wenn die Akkuspannung nach einer Abschaltung wieder über 3 V steigt (Auto Power Down recovery).
Wenn der Modellbaulader mit Strompulsen entlädt kann sich die Schutzschaltung in den Pausen zwischen den Pulsen immer wieder zurücksetzen bis sie endlich (bei 1,5 V?) dauerhaft abschaltet.
Das würde auch die Unterschiede bei der 3 A Messung an Akku und Netzteil erklären, da beim Netzteil die Spannung in den Entladepausen nicht über 3 V steigt.

Stefan
 

realive

Urgestein des Forums
5 Januar 2010
2.464
1.098
113
Kreis Heinsberg, NRW
Das könnte eventuell eine Erklärung sein. Allerdings hätte ich dann nicht so eine geringe Spannung direkt an der Akkuzelle messen dürfen.
Leider habe ich keine Informationen darüber ob der Lader gepulst entläd. :( Falls ich es heute noch schaffe, werde ich meinen zweiten XTAR der einfachheit halber mal mit ein paar Leistungswiederständen in die Abschaltung fahren. Den Versuch ist es auf jeden Fall wert.
 

light-wolff

Flashaholic***²
14 September 2011
16.351
12.425
113
im Süden
Hm, also, vielleicht.
Wenn der Modellbaulader tatsächlich gepulst entlädt, d.h. beim Entladen zwischendurch kurze Strompausen macht, könnte es sein, dass sich IC beim Abschalten der Last den Entlade-FET wieder freischaltet, wenn die Zellenspannung wieder über 3V geht.

Aber: die Zellenspannung könnte dann trotzdem nicht bis 1,5V runter gehen wie realive gemessen hat.

Außer, es gäbe irgendwelche subtilen Interferenzeffekte zwischen Laderpulsfrequenz und IC-Delays, z.B. dass der Lader den Strom immer ganz kurz bevor das IC "zuschlagen" will abstellt, die Spannung dadurch wieder über 3,0V ansteigt und dadurch das IC seinen Abschlttimer sofort wieder resettet.
Das IC würde dann erst endgültig abschalten, wenn auch in der Entladepause (ohne Strom) die Zellenspannung nicht mehr über 3,0V kommt, unabhängig davon, dass es während des Entladepulses weniger als 2,4V sind.
Da müsste der Lader aber mit einigen zig Hz takten, denn das IC schaltet schon ab, wenn die Spannungsschwelle 40ms lang unterschritten wird.
Umwahrscheinlich, aber nicht unmöglich. Oszilloskop wäre gut.
 

Tohuwabohu

Flashaholic
6 Oktober 2010
125
95
28
Oszilloskop ist vorhanden. 2 neue Xtar 2600er habe ich auch.

Bei einem ELV ALC 3000 PC und einem Junsi iCharger 106B+ habe ich schon mal kurz mit dem Oszilloskop nachgesehen - keine Pulse. Aber vor allem beim iCharger ist der Strom extrem verrauscht, das ist in vielen Lampen aber auch nicht anders.

Ein erster Test an einer elektronischen Last ist abgeschlossen, Spannung wurde mitgeloggt.
Vor dem Entladen 4,18 V, nach 48:30 Minuten und 2,26 V unter 3 A Last Abschaltung durch die Schutzschaltung.
Die Schutzschaltung setzte sich nicht selbst zurück, nach einem ganz kurzen1 mA Ladepuls: 3,29 V. Wäre in der Schutzschaltung ein DW01A-IC hätte sie sich selbst zurücksetzen müssen. Den Akku zerlegen um nachzusehen ob eine andere Schutzschaltung verbaut ist will ich nicht.

Jetzt ist der zweite Xtar am iCharger an der Reihe.
Vor dem Entladen 4,19 V, nach 50 Minuten und 2,23 V unter 3 A Last Abschaltung durch die Schutzschaltung.
Die Schutzschaltung setzte sich nicht selbst zurück, nach einem ganz kurzen1 mA Ladepuls wieder 3,29 V.
 
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H

HeizLeuchte

Guest
Mal ne kurze Frage: kann man mit einem ganz Normalen Multimeter die MilliOhm eines Li-Ion Akkus Messen? oder wie macht man das?
 

realive

Urgestein des Forums
5 Januar 2010
2.464
1.098
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Kreis Heinsberg, NRW
Der Junsi iCharger scheint das Abschaltverhalten des XTAR-PCP`s tatsächlich zu beeinflussen!
Seltsamerweise tritt dieser Effekt nur beim XTAR-PCB auf.

Habe den Akku nun mit 5 Stück parallelgeschalteten 4 Ohm Lastwiederständen entladen. Startspannung des Akkus 3,64 V, (mir gings nur um die Abschaltspannung).
Abschaltung bei 2,287 V.

Anschließend den Akku wieder angeladen und mit einem anderen Modellbaulader (Orbit Pocketlader) entladen.
Da dieser Lader nur eine Entladeleistung von 7 W besitzt, bei 3,7 V also max. 1,9 A, zusätzlich noch zwei 4 Ohm Lastwiderstände prallel dazugeschaltet. Startspannung der Akkus 3,73 V.
Abschaltung erfolgte bei 2,19 V.

Die Schutzschaltung setzt sich auch bei meinen XTAR`s nicht von selbst zurück.
Auch hier gibt`s einen seltsamen Effekt. Ich resete die Akkus mit einem Cytac Zweischachtlader. Wenn der Kontakt zu Lader nur sehr kurz ist (eine Sekunde), kann ich am Akku eine geringe Spannung messen (20-50 mV), die in diesem Bereich stark schwankt.
Vor dem reset zeigte der Akku 0 V, nach einem längeren (über 2 Sekunden) wieder die volle Leerlaufspannung an.
 
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Xandre

Flashaholic***²
8 März 2011
13.263
5.524
113
BaWü
Die Xtar Akkus:
Super lang,so dass sie nicht in alle Talas passen
Schutzfunktion auch nicht so der Hit
Brechen bei höherer Stomaufnahme auch zusammen,soll heißen die bringen nicht den Power
von zum Beispiel 3,9 Ampere(Außer im ganz vollen Zustand)

Ich kaufe mir keinen mehr.
Da lebe ich lieber damit,dass die Solarforce BW "nur" 2200mA haben,
aber meiner Meinung nach sehr gute Akkus für schmalen Preis sind.

Gruß Xandre
 
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