CCM100-0015V-0016F-0020A-050T

Inbetriebnahme DLC-Modul 15V/16F V2
CCM100-0015V-0016F-0020A-050T
1. Temperaturmessung
 Am Stecker S1 ( #6/#7) ist es möglich, die Temperatur als Widerstandswert zu messen
 Die Messung ganz zu Beginn liefert die Lagertemperatur des Moduls
 Die Ladung (2.) oder Entladung bewirkt eine Erwärmung und somit eine am NTC
sichtbare Temperaturänderung
Inbetriebnahme CCM100-0015V-0016F-0020A-050T
Seite 1 25.Oktober 2011
2. Funktionalität Balancing
 Spannungsquelle (12V/2A) anschließen und einschalten (erste Ladung)
 Wenn 12V erreicht, die einzelnen Zellspannungen messen
 Nach einiger Zeit sollten beide Zellgruppen und später die einzelnen Zellen nahezu
gleiche Spannungen aufweisen
 Die Zellgruppen sind am Stecker S1 (#3/#4) sowie (#4/#5) messbar
3. Spannungsmessung
 Am Stecker S1 ist die volle (#5/#3) sowie jeweils die halbe Modulspannung messbar
 Bei 12V Modulspannung sollte die Bord-LED (beim Opto-Koppler nahe S1) noch nicht
Leuchten
4. Funktionalität Optokoppler
 Der Opto-Koppler dient der galvanisch getrennten Rückmeldung der Modulspannung
 Damit lassen sich in Reihe verschaltete Module überwachen
 Mit der Spannungsquelle wird nun der volle Spannungsbereich ausgefahren
 Bis ca. 12,5 V ist die Strecke hochohmig
 Ab etwa 13 V hat die Strecke S1 (#1/#2) mehrere hundert kΩ
 ab etwa 14 V hat die Strecke S1 (#1/#2) ca. hundert kΩ
 Bei etwa 16,0V hat die Strecke S1 (#1/#2) einen einstelligen kΩ-Wert
5. Kapazitätsbestimmung
 Die Kapazitätsbestimmung erfolgt durch Laden des Moduls von 0V auf 15V
 Dies geschieht mit konstantem Strom
 Aus der Messung der Zeitdauer für die geforderte Spannungsänderung wird die
Kapazität berechnet. (C=I*dt/dU)
6. Widerstandsbestimmung
 Die Widerstandsbestimmung erfolgt beim Entladen des Moduls
 Hierbei wird ein bekannter Lastwiderstand an das Modul geschaltet
 Aus der Spannungsänderung und der Stromänderung wird der Innenwiderstand
berechnet (ESR DC = dU/dI , z.B nach 1s)
Alle Daten werden bei Raumtemperatur erfasst (20 .. 25°C).
Die Ermittlung von Kapazität und Innenwiderstand des Moduls kann auch mittels Oszilloskop
mit mathematischen Funktionen durchgeführt werden.
Inbetriebnahme CCM100-0015V-0016F-0020A-050T
Seite 2 25.Oktober 2011
Es gibt für DLCs verschiedene andere standardisierte Messverfahren für Innenwiderstand
und Kapazität in Literatur, Normung sowie vom DLC-Hersteller.
Siehe hierzu auch www.capcomp.de
7. Kurzbeschreibung des Balancing
Bei dem Modul handelt es sich um ein Starterkit. Es soll helfen den Einstieg in den Gebrauch
der ULTRACAPS schnell und ohne großen Aufwand zu erproben. (Proof of concept).
Die Werte der Widerstände und natürlich auch der Kondensatoren und die Schaltung selbst
können den Erfordernissen entsprechend angepasst werden.
Der Spannungsteiler der beiden Balancing Typen kann in einem weiten Bereich variieren,
ohne dass das negativ in Bezug auf die Lebensdauer wäre. Der Leckstrom wird allerdings
hiervon auch beeinflusst und muss dann bei Variation der Schaltung entsprechend
ausprobiert werden. Wir haben uns hier für 220 Ohm entschieden.
Das aktive Element dieser Balancing-Schaltung ist der Spannungsfolger (Typ1 <100mA, Typ2
<500mA) d.h. der jeweilige OP arbeitet so lange, bis der „Midpoint“ die gleiche Spannung
aufweist, wie der +Eingang des OP.
Die Spannungslage dieses Punktes hängt von den beiden Widerständen des
Spannungsteilers (in der Skizze unten R2 + R3) ab und sollte im Idealfall die halbe
Kondensatorspannung sein. Nun hat man aber reale Widerstände, d.h. die Toleranzen der
Widerstände haben erheblichen Einfluss. Im Modul wurden grundsätzlich 1% Widerstände
verwendet, d.h. die Spannung weicht maximal +/-1% vom Ideal ab. Das ist ausreichend
genau und für die gleichmäßige Alterung akzeptabel.
Für den Rückkoppelzweig (Minus Eingang des OP) besteht die Möglichkeit, verschiedene
Varianten zu erproben. Also man kann zwischen 0 und 100kOhm alles verwenden, wodurch
die Verhaltensweise der Schaltung entsprechend beeinflusst wird. Je kleiner der Widerstand,
desto schneller erfolgt das Einpendeln auf die Spannungssollwerte der Zellen.
Inbetriebnahme CCM100-0015V-0016F-0020A-050T
Seite 3 25.Oktober 2011
8. Die Balancing Schaltungen
Das Balancingkonzept und
die LED bewirkt in diesem
Modul eine relativ schnelle
Selbstentladung(ca. <40Min),
da hier keine Abschaltung
des Ausgleichs enthalten ist.
Legt man Wert auf eine
geringe Selbstentladung,
sollte eine andere Schaltung
gewählt werden, die über
einen Komparator gesteuert
das Balancen ausschaltet,
wenn bestimmte
Schwellwerte erreicht
wurden.
Inbetriebnahme CCM100-0015V-0016F-0020A-050T
Seite 4 25.Oktober 2011