Temperaturkompensation an Billig-shunts - Elektroauto Forum

Temperaturkompensation an Billig-shunts

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Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Messinstrumente sind normalerweise temperaturkompensiert, man benötigt deshalb für Strommessungen auch temperaturkompensierte , deshalb teure shunts.
Nun haben wir eine Reihe von Gratis-Kupfershunts in Form der Zuleitungen, durch die die Ströme fließen. Deren Nutzspannung ist sogar meist sehr viel höher als die der shunts, die sich oft mit 30mV pro 300 Ampere begnügen. Warum diese nicht benutzen und die Temperaturkpompensation auf unüblichem Weg verwirklichen?
Drehspulinstrumente sind gegen den Messstrom temperaturkompensiert, nicht gegenüber der Spannung, sprich Messwerk ohne Beschaltung. Messen wir am reinen Messwerk die Spannung an unseren Kupferdrähten, so wird diese, weil das messwerk auch mit Kupfergrähten arbeitet, fehlerhaft gemessen, kompensiert aber genau den Fehler unserer Kupferdrähte. Die Strommessung ist also exakt.
Das gilt leider nur, wenn Messwerk und Kupferleitung gleiche Temperatur haben, was bei meiner Kiste im Winter nie der Fall ist. Könnte trotzdem für manche nützlich sein.
Will ich an meiner Kiste mit meinem Messwerk vernünftig messen, muss ich die Spannungskompensation belassen und außen, in der Nähe des Kupferkabels, das als shunt wirkt, einen Spannungsteiler aus einem normalen, temperaturkompensierten Widerstand und einer Kupferspule anbringen. Der temperaturkompensierte Widerstand kann das Messinstrument selbst sein. Meine 3 Meter Lange Zuleitung von dem hinteren Akkukasten hat dafür reichlich Spannungsreserve.

Andere Lösung: man schätzt selbst den Korrekturwert, ca. 1/250 pro Grad Temperaturdifferenz zwischen Spannungsmessgerät und Leitung ab. Bei 25 Grad kälterer Leitung als das Messinstrument würde dieses ca 10% zu wenig anzeigen.

Wer die Kirchhoffschen Gesetze auf dem Taschenrechner beherrscht, kann natürlich auch mit NTCs korrigieren. das NTC bitte außen anbringen!

Nur mal so als Anregung.
Wer mir genauere Angaben liefert, dem kann ich so etwas berechnen. Die NTCs. meist von Siemens, sind gut genormt.

Bei der Güte der Produkte der von mir genannten chinesischen Firma für Hallsensoren habe ich noch Vorbehalte. Wäre zu prüfen, wäre dann aber überaus elegant.
 

R.M

Bekanntes Mitglied
24.12.2006
10.248
Hallo

ein guter Hall Sensor kostet auch nur 30¤ inklusive Porto, kann man einfach übers Internet bestellen und ist in wenigen Tagen da und da gibts die Teile http://www.lem.com/hq/de/component/option,com_catalog/task,displaymodel/id,90.C8.46.000.0/


Gruß

Roman
 

corel

Neues Mitglied
28.11.2009
21
Hallo Bernd,
ist prinzipiell keine schlechte Idee.Der Haken dabei ist nur, dass das Kaben so wie der Messshunt auch sich erwärmen wenn Strom fließt. D. h. das Kabel kann schon ganz ordentlich warm werden. Rechenbeispiel: 10[sup]2[/sup] Kabel 3m Lang. Der Widerstand ist also 5,4 mOhm. Die Verlustleistung bei 100 A demnach 54W. Das Kabel dürfte gut warm werden. Ist vielleicht ein etwas extremes Beispiel, aber kann in der Praxis durchaus mal vorkommen. Das bedeutet, dass man die Wärme des Messshunts (Kabels) messen müsste. Jetzt kommt der zweite Haken. Das Kabel hat um sich herum die verschiedensten Raumbedingungen. Mal liegt es im Kabelschacht, mal liegt es am warmen Motor, mal frei im Motorraum gut belüftet. Das bedeutet, dass das Kabel je nach Belüftung unterschiedlich gekühlt wird. Also über der Länge unterschiedliche Temperaturen annehmen kann.

Jetzt will ich Deine Idee aber nicht schlecht machen sondern mal weiter spinnen.
In der ersten Näherungsstufe könnte man die Leitung gut wärmeisolieren und etwa in der Mitte die Temperatur der Leitung messen. Dadurch würde der Fehler schon deutlich reduziert. Noch besser wären mehrere Temperaturmesspunkte. Oder ein sehr lange Temperaturfühler, der die Mittlere Temperatur entlang des Kabels misst. Theoretisch würde das schon mit einem dünnen Kupferdraht gehen. Die Simpelst und vermutlich genauste Lösung wäre vom 3m Kabel nur 1m zu nutzen, aber es komplett warm einpacken. Damit werden die Temperatureinflüsse durch Wärmeleitung im Kabel an den Kabelenden deutlich reduziert. vermutlich hat man auf dem 1m "Shunt" jetzt immer noch ein Temperaturgefälle, das von der Mitte mit der höchsten Temperatur zu den Enden fällt. Die Mittlere Temperatur dürfte als bei etwa 1/4 und 3/4 des "Shunts liegen.

Beim Anbringen der Messpunkte darauf achten, dass die Übergangswiderstände von den Anschlusskontakten mitgemessen werden. Diese sind durchaus in relevanter Größenordnung und vorallem nicht konstant. Am besten Kabel an gewünster Stelle abisolieren und anlöten oder mit einer kleinen Schelle anschrauben.

Wenn man also Deine Idee nutzen möchte, würde ich folgendes vorschlagen:
Leitung mit z. B. Isolation für Wasserleitung komplett isolieren. Die Messleitungen am Kabel jeweils 1m von den enden entfernt anbringen. Den Temperatursensor zur Kompensation nach etwa 1,25 m (oder 1,75 m) anbringen.

So dürfte der Aufwand zu Messgenauigkeit am günstigsten sein.

Aber ganz wichtig dabei ist, dass die Kabel nicht zu schwach dimensioniert sind. In dem oberen Rechenbeispiel kommen 54W Heizleistung aufs Kabel, was bei guter Isolation zu einer Erwärmung deutlich über 100°C führen dürfte und vermutlich die Isolation sich in wohlgefallen auflöst. Wenn man sich nicht sicher ist, erst mal einen Versuch machen. 1m Isolieren und ein Thermometer in der mitte anbringen. Dann mal ordentlich Strom durchjagen und die Temperatur beobachten. Steigt diese innerhalb von 5 Minuten über 50°C sollte man hier lieber nicht Isolieren.
 

Max E.

Aktives Mitglied
06.04.2007
636
Nur in der Mitte des Kabels die Temperatur messen reicht nicht, da das Kabel selbst ja einen Temperaturgradienten haben wird.
Vielleicht kann man ja das Temperaturverhalten des Kabels mit dem des schaltenden MosFets kombinieren? U[sub]DS[/sub] ist ja auch in weiten Bereichen linear vom Strom abhängig und dessen Widerstand steigt bei steigender Temperatur.
Mit etwas Glück heben sich beide Koefizienten auf ;-)

Gruss
Olaf
 

corel

Neues Mitglied
28.11.2009
21
Wo steht denn, dass in der Mitte des Kabels die Temperatur zur Temperaturkompensation gemessen werden soll? In der Kabelmitte sollte nur beim Vorversuch gemessen werden...
 

Stefan B.

Bekanntes Mitglied
30.01.2007
2.034
kein Mensch verlegt ein 10²-Kabel. Beim El sind mindestens 35² Pflicht. Wenn du ein 50er nimmst wirds gar nicht warm. Ein bekannter fährt in seinem Puli 90²-Kabel bei 60V. Da gefrierts dann im Kabelschacht;)
Gruß Stefan
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Ach, ich werde einfach den Fehler abschätzen. Die Kabel sind mit Sicherheit dicker. Ich fahre meist mit etwa 100 Ampere, beim Beschleunigen 175, Grenze zu Rot. Dem Instrument habe ich die Beschaltung geklaut, die Spannungsmessung unterliegt jetzt auch dem Temperaturgradienten.
Angenommen, 15 Watt Wärmeleistung, dann rechne ich bei 25 m/s Fahrgeschwindigkeit mit einer Wärmeübergangszahl von 150 Watt/m²/K. Also ca 11 Grad Temperaturüberhöhung. Im Winter entspricht das oft der Innenraumtemperatur.
4kOhm hat jetzt mein Drehspulinstrument bei +/- 60 mV Vollausschlag. Andererseits ist mein Farbenmessgerät jetzt hinreichend geeicht.
Ach, Entschuldigung, ich bin dazu doch gar nicht befugt. Außerdem habe ich nicht das richtige Kaliber.
 

Sven Salbach

Bekanntes Mitglied
15.03.2007
9.580
46
Hannover
www.litrade.de
ähm, Mädels, wir haben ein ziemlich genaues Shunt verbaut (zumindest bei meinem 2003er )was soll der ganze Zirkus!!
Ich hatte mit dem Serienshunt eine Abweichung von 1-2A wobei der fehler nicht am Shunt, sondern in meiner Messchaltung aufrat, wenn die Sonne die ICs auf über 70° aufgeheizt hat!!
eine ähnliche Genauigkeit, nur mit weniger Aufwand habe ich mit meinem Alegro Hallsensor..
Hier ist sehr schade, das ich die unteren 1-2A ausblenden muss, da ansonsten der Ruhestrom des Els völlig falsch berechnet wird.
Innerhalb einer Woche habe ich ohne Neukalibrierung einen Fehler von etwa 1-4Ah!!!! der Kapazitätsanzeige
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Du hast Erfahrung mit Hallsonden. Sag was dazu, welche, Preis und so. Mein Zangenamperemeter ist genau, aber temperaturmäßig eine Katastrophe. dauernd muss ich nachregeln.
 

Sven Salbach

Bekanntes Mitglied
15.03.2007
9.580
46
Hannover
www.litrade.de
vielelicht wäre eine Sammelbestellung was??
Ansonsten sind für einen 20¤ Versand + einfach nen bisschen viel....

Der Vorteil bei dieser Lösung sit, das egal was man an die Akkus anklemmt, IMMER gemessen wird..
Bei den Hallsensoren durch die ein kabel geführt wird, muss man einen Zentralen einspeisepunkt vorsehen falls man mal spontan ein anderes LAdegerät anklemmen will...

http://de.farnell.com/allegro-microsystems/acs756sca-100b-pff-t/hall-effect-sensor-ic/dp/1671572
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Ich fahre einen A-Klasse Saxo. Die temperaturabhängige Abweichung der Hallsonde ist jedoch Temperaturklasse K. Passt das zusammen? An anderer Stelle steht, dass die Abweichungen so etwa 7% betragen sollen. +/- wäre natürlich viel.
Irgendwie habe ich das Gefühl, dass die Dinger nicht besser sind als die Chinesen. Unter Temperaturkompensation und deutlich besserer Temperaturstabilität verstehe ich etwas anderes.Hallsonden altern bekanntlich zudem nicht unbeträchtlich. Ich bin nicht entzückt. Für 10 Euro sollte man vielleicht auch nicht zu viel erwarten...
Oder sollten wir lieber auf L-Klassen-Sensoren zurückgreifen?

Ich denke, ich gehe in gar keine Klasse und greife auf die Temperaturkompensationmittels Klingeldraht und Konstantandraht zurück. Noch besser: ich berechne ein für allemal einen Spannungsteiler von zwei Widerständen und einem NTC, der universell Kupfer kompensiert...Dann brauche ich nicht einmal eine stabile Spannungsversorgung. Was gibts noch?Ein einfacher Spannungsteiler aus einem Glübirnchen und einem Widerstand, super!
Warum so kompliziert, wenn es auch einfach geht? Im Übrigen enthalten Widerstandsetze keine Halbleiter und sind unempfindlich gegenüber Impulsen, das gebildete arithmetische Mittel entspricht genau dem Effektivstrom, bei der PWM.

 

Sven Salbach

Bekanntes Mitglied
15.03.2007
9.580
46
Hannover
www.litrade.de
woher hast Du das mit dem altern??
Im KFZ ja, da werden die oft an Stellen angebracht an denen es sehr warm ist(direkt am Motor, Riemenscheibe, Kurbelwelle etc)
Aber im El
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Die Hallsonden sind aus möglichst reinem, wenig dotiertem Halbleitermaterial, wo eine Änderung der Gitterstörungen einen besonders hohen Einfluss hat. Ich bin zwar schon lange nicht mehr mit Elektronik beschäftigt, aber damals waren die Hallsonden eine sehr heikle Sache. Hier stört mich die "überaus genaue" Angabe für den Temperaturgradienten lediglich in Ungenauigkeitsklassen, das kommt mir suspekt vor. Der Halleffekt hängt von einer Reihe von Parametern ab, Ladungsträgerdichte- und Lebensdauer (freie Weglänge). Die besseren Zangenamperemeter führen vor jeder Messung einen Nullabgleich durch und messen also differentiell. Womöglich ist meine Skepsis inzwischen unbegründet und die Neuzeit ist angebrochen, ohne, dass ich es bemerkt habe. Deswegen freue ich mich auch über Erfahrungten, die Ihr gemacht hat und nicht über irgendwelche ominösen Klassenzugehörigkeiten. Keine Frage, die Dinger werde ich einsetzen, aber an einer ganz anderen Stelle, nicht zum Messen.
 

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