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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Bleiakku (3Ah) mit Konstantspannung ohne Strombegrenzung laden?


Autor: Paul H. (powl)
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Hi,

da man den originalen Laderegler an meinem Moped vergessen kann möchte 
ich mir nun eine eigene Lösung bauen. Mein Akku ist übrigends auch im 
Eimer d.h. ich kann mir nun aussuchen ob ich einen normalen Blei Akku 
(die ganz normalen durchsichtigen wo man Säure und dest. Wasser 
einfüllen muss) oder einen geschlossenen Blei-Gel Akku besorgen werde. 
Die Spannung die vom Generator kommt soll fortan gleichgerichtet und auf 
14,5V begrenzt werden (sobald sie darüber liegt wird einfach der 
Stromfluss unterbrochen). Über eine Diode wird damit dann der Akku 
direkt geladen.

Er bekommt also eine gepulste Spannung von maximal ca. 13,8V ab. Wenn 
der Akku jedoch stark entladen ist, dann ist auch der Entladestrom 
stellenweise relativ hoch, jedenfalls höher als 1/10C. Kann der Akku 
dadurch schaden nehmen, muss der Strom somit auf jeden Fall begrenzt 
werden? Gibt es einen Unterschied zwischen den Gel-Typen und den 
herkömmlichen?

mfg PoWl

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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@Paul Hamacher:

Bleiakkus aus Auto und Moped nehmen Ladestromschwankungen wohl nicht so 
sehr übel. Im Auto läuft die Batterie ja auch unter den stärksten 
Schwankungen.

Ich erinnere mich da an einen Fall, als ich jemandem Starthilfe gab. Nen 
dicken Benz, der wirklich minutenlang nicht anspringen wollte. Danach 
jaulte die Lichtmaschine ein paar Minuten lang extrem. Da muß schnell 
der volle Ladezustand wieder hergestellt werden, da ist nix mit 1/10 C.

Bei anderen Akkus, die nicht für KFz oder Moped gedacht sind, würde ich 
mal ins Datenblatt schauen.

Autor: Paul H. (powl)
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Auf meinem Blei-Gel Akku hier steht eben was von 1/10 C, sinngemäß 
zumindest. Daher wollte ich mal fragen, und bevor ich mir mit meiner 
neuen Elektrik schon wieder Akku für Akku zerschieß... ;-)

Autor: Peter ##### (ich_eben)
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hat das moped einen e-start?
wenn ja musst du die Strombelastbarkeit vor allem bei Blei-Gel Akkus 
beachten.
Auch unterscheiden sich beide minimal bei der Ladeschlussspannung.
Noch mehr beim Ladestrom, beim Säure Akku dürfte ein zu großer Ladestrom 
unkritisch sein, einfach wasser nachfüllen und gut is.

Autor: Paul H. (powl)
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Ja ich hab einen E-Starter. Standardmäßig ist in diesem Moped schon ein 
Gel-Typ verbaut, aber ich gehe nicht davon aus, dass sich die Chinesen 
dabei viel gedacht haben.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Der Akku Hersteller nennt Dir im zum Akku gehörigen Datenblatt den max. 
Ent- und den Ladestrom. Die meisten Hersteller erlauben den Datenblatt 
download online, nur mal so ,-)

So nach den Herstellern die ich hier vorliegen habe kann ich Dir schon 
mal sagen: 90% der 3Ah Pb Gel kann die in Deiner Anwendung zu 
erwartenden Werte NICHT ab.

Autor: Paul H. (powl)
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OK, es muss ja kein Gel-Akku sein, es darf auch ein normaler sein, bei 
denen schaut es anders aus?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Da dieser Typ in ...den von Farhzeugen funzt, legt es den Verdacht nahe 
das es Typen gibt die der Hersteller des Fahrzeugs erprobt hat. Er 
verrät das meist seinen Kunden.

Auch da kannst Du die Datenblätter downloaden.

Paul, spricht irgendwas Gravierendes dagegen dass Du Dir die Specs 
SELBER raussuchst und ansiehst?

Autor: Paul H. (powl)
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Von dem was der Hersteller des Fahrzeugs für die Elektrik vorschreibt 
will ich nichts wissen, das hat mir bereits mehr als genug Ärger 
beschehrt, vor allem weil ich einen eigenen Laderegler verwenden möchte. 
Nein, es ging nur ganz ganz allgemein darum, ob normale Blei-Akkus eher 
hochstromladefähig sind als Blei-Gel Akkus, oder ob man das so pauschal 
nicht sagen kann. Dass hier niemand hellsehen kann ist klar.

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Hast du schonmal ein Fahrzeug mit Original-Gel-Akku gesehen? Es hat 
schon gute Gründe, daß die dafür nicht verwendet werden.

Autor: doofi (Gast)
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> Hast du schonmal ein Fahrzeug mit Original-Gel-Akku gesehen?

Hab ich  :-)

> Es hat schon gute Gründe, daß die dafür nicht verwendet werden.

Ach...

Autor: avion23 (Gast)
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Bei einem hohen Strom fällt auch viel Spannung am Innenwiderstand ab, 
d.h. der Strom wird begrenzt. Zusätzlich steigt der Innenwiderstand, 
weil die Säure sich nicht schnell genug ausgleichen kann. Diese ist ja 
in dem Gel/Matte gebunden.
Der Innenwiderstand steigt auch bei zunehmender Entladung.

Zerstört wird der Akku IMO nur durch die zu hohe Verlustleistung. Es ist 
die Frage, ob die oben genannten Effekte ausreichen um die 
Verlustleistung in einem gesunden Rahmen zu halten. Das weiß ich nicht.

Autor: Paul H. (powl)
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Uhu Uhuhu schrieb:
> Hast du schonmal ein Fahrzeug mit Original-Gel-Akku gesehen? Es hat
> schon gute Gründe, daß die dafür nicht verwendet werden.

Ich schrieb:
> Standardmäßig ist in diesem Moped schon ein
> Gel-Typ verbaut, aber ich gehe nicht davon aus, dass sich die Chinesen
> dabei viel gedacht haben.

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Na gut, die Chinesen lassen wir mal außen vor. Die panschen ja auch 
Milch mit Melamin. Wer weiß, was in den Gehäusen wirklich drin ist.

Autor: MaWin (Gast)
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Zur Überschrift: NEIN, kann man nicht, bei zu viel Strom
wir der Akku heiss und platzt oder geht sonstwie kaputt.

Zum Inhalt: Dein Generator ist eh strombegrenzt (de facto 
leistungsbegrenzt), geht also.
Da der Generator schon bisher Akkus laden mmusste, nimmt
er diese Form der vollen Belastung auch nicht übel.

BleiGel geht (auf Dauer) nur wenn du auf 13.8V begrenzt
(eigentlich sogar leicht temperaturabhängig).

> (sobald sie darüber liegt wird einfach der
> Stromfluss unterbrochen).

Das ist aber ein blöde Idee. Normalerweise schliesst man kurz.

Autor: Paul H. (powl)
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Was man schließt kurz? Und wohin sollen die etlichen 100W 
Verlustleistung dann hin? Da fließen ja dann sehr hohe Ströme. Mein 
Generator ist doch nur durch seinen Innenwiderstand strombegrenzt.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Nimm normale Blei-Säure (also nicht Gel Typen) und bau den ein .

Bezug über Motorradbedarfshandel, ebay oder was immer Du sonst so als 
vertrauneswürdigen Händler hast/erachtest.

Autor: Icke (Gast)
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Bleigel-Akkus sind zumindest im Zweiradbereich nicht ungewöhnlich. 
Normale Bleisäure-Typen würde ich mir im Bike nicht antun. Unbemerkt 
auslaufende Suppe wirkt sich da recht unangenehm aus. Wenn nicht Gel, 
dann wenigstens wartungsfreie Vlies-Akkus. Alle drei Typen kannst du 
z.B. hier vergleichen:

http://www.accu-profi.de/motorradbatterien.php

Autor: Udo R. S. (Gast)
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Seid wann regelt man den Ladevorgang bei einer Lichtmaschine und einem 
Bleiakku dadurch daß man einen Linearregler einbaut, die Verbindung zur 
Batterie unterbricht oder gar kurzschliesst?
Seit dem esten alten Käfer oder dem MAN vor dem 2. Weltkrieg regelt man 
den Ladestrom und die Ladespannung über die Erregung der Lichtmaschine!
Google mal nach dem guten alten 3-Element-2-Kontakt-Knickregler. Der war 
bei den guten alten Gleichstromlichtmaschinen verbaut (Siehe Käfer)
Wenn Du den kapiert hast dann kannst Du vieleicht mal daran denken eine 
Regelung für eine moderne Drehstromlichtmaschine zu entwickeln.
Weisst Du überhaupt welche Art von Lichtmaschine Du hast?

Ansonsten solltest Du vieleicht NiCd Akkus in Dein Moped einbauen 
(Achtung Spass)

Autor: MaWin (Gast)
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> Seit dem esten alten Käfer oder dem MAN vor dem 2. Weltkrieg regelt man
> den Ladestrom und die Ladespannung über die Erregung der Lichtmaschine!

Die Generatoren von Moppeds haben ekine Erregerwicklung.

Daher schliesst man kurz.

Autor: Udo R. S. (Gast)
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Ok, wieder was gelernt.
Wie genau darf ich mir das vorstellen?
Die Lichtmaschine hat einen entsprechend hohen Innenwiderstand und man 
misst die Spannung an der Batterie. Sobald jetzt die Ladeschlusspannung 
überschritten wird, wird über ein Relais (bzw. Halbleiter) die 
Lichtmaschine von der Batterie genommen und kurzgeschlossen, so daß die 
gesamte Verlustleistung in der Lichtmaschine verbraten wird?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Genau so. Guckst Du  Vespa Roller. Dort so verbaut. "Fette" Z-Diode mit 
KK.

Autor: Udo R. S. (Gast)
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Ok, habs auch in Wikipedia gefunden.
Noch ein Grund immer das Licht einzuschalten, wird die Lima nicht ganz 
so heiss :-)
Siehe
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Pe...

Autor: T. C. (tripplex)
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Bei Blei Gel Akkus gibt es aber auch "Cycle Use" Und da sind die
Klemmenspannungen höher als die 13.8V

Autor: Paul H. (powl)
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Und warum schließt man das einfach kurz anstatt die Versorgung zu 
trennen?  Hat das irgendeinen sinnvollen Vorteil oder macht man das 
einfach nur weil es einfacher ist, als die Verbindung zu trennen?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Falls man trennt:

U = -dI/dt.


Klaro?

Wenn ja, dann solltest Du die Antwort auf Deine Frage  haben: Z-Diode 
("Kurtzschließen auf ca. 13.8V") macht mehr Sinn.

Autor: Paul H. (powl)
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Nein ich verstehe dich nicht.

Du meinst nicht etwa, dass die Spannung durch eine Z-Diode (oder etwas 
vergleichbares) auf 13,8V stabilisiert wird indem der rest einfach 
"kurzgeschlossen" also verheizt wird? Das passiert aber dann nicht nur 
am Innenwiderstand des Generators sondern auch an der Zener-Diode und 
wenn da bei 13,8V ständig mehrere Ampere fließen tut das keiner mir 
bekannten Zener-Diode recht gut, auch nicht, wenn man die Zener-Diode 
mit einem fetten Transistor realisiert. Dann könnte man auch einen 
Linearregler nehmen.


U = - dI/dt. Spannung ist gleich minus Änderungsrate des Stromes? Quoi?

Autor: Otto J. (Gast)
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Das nennet sich Differential: Delta Strom durch Delta Zeit
Warum werden bei Relaisspulen Kurzschlußdioden verwendet?!;)

Autor: Matthias W. (fralla)
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Dann fehlt aber das L, sonst beißen sich die Einheiten ein wenig ;)

Autor: Werner (Gast)
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>Nein ich verstehe dich nicht

Das versteht Herr Schneider selber auch nicht.
Das muß er wohl irgendwo aufgeschnappt, aber nicht richtig
verstanden haben.

Eineit I / Einheit t ist noch lange nicht Volt.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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>U = - dI/dt. Spannung ist gleich minus Änderungsrate des Stromes? Quoi?

dU = L * dI/dt. Ist etwa sowas gemeint? Da stimmen wenigstens die 
Einheiten.

Autor: Paul H. (powl)
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Folglich ist damit eine Induktionsspannung gemeint. Selbstinduktion? 
Wirkt die Statorwicklung zusätzlich noch als Induktivität? Dann bau ich 
halt Freilaufdioden rein..

Autor: Paul H. (powl)
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Hm, das heißt, gängige Laderegler machen nichts anderes als den Strom 
des Generators ab einer bestimmten Spannungsschwelle einfach zu 
unterbrechen (oder kurzzuschließen wobei aber viel Wärme in der 
Generatorwicklung verbraten wird) aber begrenzen den Strom nicht. D.h. 
wiederum, dass der Akku brutal ohne Strombegrenzung einfach mit kurzen 
Stromspitzen geladen wird (wegen des in der Mitte der Halbwelle 
beschnittener, gleichgerichteten Sinusses), was für Gel-Akkus eigentlich 
ja so garnicht gut ist und auch bedeutet, dass die Leistungsausbeute des 
Generators ziemlich abgeschwächt wird, da die Leistung zum Zeitpunkt, wo 
die Spannung über der Schwellspannung liegt, garnicht genutzt werden 
kann. Vor allem wenn Verbraucher angeschaltet sind, die die ganze Zeit 
über mehrere A aus dem Akku ziehen, müsste für kurze Zeit ein hoher 
Strom wieder in den Akku hineinfließen um Entladung und Aufladung des 
Akkus im Gleichgewicht zu halten, aber das geht doch bei diesem Prinzip 
garnicht vernünftig, da der Stromflusswinkel viel zu klein ist.?!

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Paul Hamacher schrieb:

>D.h. wiederum, dass der Akku brutal ohne Strombegrenzung einfach
>mit kurzen Stromspitzen geladen wird

Sowas ähnliches hatte ich doch ganz weit oben schon mal beschrieben. 
Starthilfe eines dicken Benz mit einem Opel, die Lichtmaschine jaulte 
danach Minuten lang fürchterlich, um die Batterie wieder zu laden...

Autor: Aufpasser (Gast)
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War das vielleicht eher der Riemen?

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Niemand auf der Welt muß im Detail wissen, wie der Generator 
funktioniert. Ebensowenig interessiert uns, was der Transistor Nr. 3421 
im ATmega macht. Dazu reicht einzig und alleine eine Belastungskurve, 
falls überhaupt nötig. Oben wurde schon die große Z-Diode im Moped 
angesprochen, was in der Praxis gemacht wird, die die Überspannung 
einfach abschneidet. Und wer Z-Dioden kennt, weiß, daß die bei höheren 
Spannungen nicht auch noch höhere Ströme ab können. In diesem Bereich 
ist die Impedanz des Generators bereits sehr hoch, so daß da einfach 
nichts mehr schadet.

Wer kennt denn noch ein herkömmliches Fahrrad mit Dynamo? Und, erreicht 
man damit etwa eine Geschwindigkeit, bei der die Lampen durchbrennen??? 
Nee, das ist so konstruiert, daß bei Nennleistung irgendwo ein Maximum 
erreicht wird. Die Stelle, wo es wieder beginnt dunkler zu werden, hab 
ich leider nie erreicht. :-)

Aufpasser schrieb:

>War das vielleicht eher der Riemen?

Gut Aufgepasst! Der Riemen meldet sich auch bei Belastung der 
Lichtmaschine.

Autor: Paul H. (powl)
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Im Falle der Spannungsbegrenzung mit einer Z-Diode werden da aber je 
nach Innenwiderstand und Spannung des Generators schnell mal um die 100W 
Verlustleistung in der Z-Diode frei, wenn auch nicht die ganze Zeit 
über.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Paul Hamacher schrieb:
> Im Falle der Spannungsbegrenzung mit einer Z-Diode werden da aber je
> nach Innenwiderstand und Spannung des Generators schnell mal um die 100W
> Verlustleistung in der Z-Diode frei, wenn auch nicht die ganze Zeit
> über.


Yepp, genau so ist das auch.
Guckst Du ältere Vespa Roller an. ca. 40 bis 100W .-))


> wenn da bei 13,8V ständig mehrere Ampere fließen tut das keiner mir
> bekannten Zener-Diode recht gut, auch nicht, wenn man die Zener-Diode
> mit einem fetten Transistor realisiert.


Tja Paul, dann hast du wieder was dazuzulernen: Z-Dioden die mehrere 100 
Watt dauerhaft "verdauen" gabe es bereits seit den 70er Jahren.  Heißen 
dann meist "Suppresoordioden, zumindest zwischen 1970 und 1985 hiessen 
die so.

Ebenso Transistor-Zdioden Kombinationen, die dies tun.


Schön, das dann auch das mit dem "L" ergänzt wurde bei der 
Induktionsspannung.
Wie schon gesagt war derFormelteil als Denkanstoß gedacht.
Irgendwann griff das ja auch.

Den Rest hat Wilhelm ja sehr gut erklärt, nice job done!
Genauso funktioniert das auch in Pauls Moped.

> Dann könnte man auch einen Linearregler nehmen.

Mensch, das tut man doch auch!!
Wenn es ein Linear-PARALLEL-Regler ist.
Nicht viel anders: So  ist das mit der oben ausführlich diskutierten 
Z-Diode.
Ob Du durch aufwendige Zusatzbeschaltung die Reglekennlinie versteilerst 
oder eben "weicher" laufen läßt: YMMV

Autor: Paul H. (powl)
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Jo, ich denke aber nicht, dass das bei mir so gemacht wird. Zumindest 
deutet nichts darauf hin, dass es da irgendwelche Teile gibt die 
dauerhaft mehrere 10W Verlustleistung abgeben können, dafür sind die 
Kühlkörper zu klein.

Autor: poit (Gast)
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Wenn das Ding irgendwo auf den Metallrahmen geschraubt ist 
(Masseverbindung?) dann fährst Du auf deinem Kühlkörper durch die Gegend 
;-)

Autor: Paul H. (powl)
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Ist es nicht ;-) das Teil hängt unten am Batteriekasten frei rum und 
sieht putzig klein aus: 
http://i.ebayimg.com/18/!Bk,lFkgBGk~$%28KGrHqMOKiU...

will nicht wissen was damit passiern würde wenn darin mehr wie 20W frei 
werden.

Autor: Blackbird (Gast)
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Theoretiker trifft Praktiker ...

Irgendwie sinnlos, diese Diskussion.

Messen, Nachdenken, Aufbauen, Testen. Erster, dritter und letzten Teil 
fehlt mir hier.

Blackbird

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Paul Hamacher schrieb:
> Jo, ich denke aber nicht, dass das bei mir so gemacht wird. Zumindest
> deutet nichts darauf hin, dass es da irgendwelche Teile gibt die
> dauerhaft mehrere 10W Verlustleistung abgeben können, dafür sind die
> Kühlkörper zu klein.

Mag wohl bei Dir sein. Ich verwies ja auch auf Vespa Roller.
Den Typen Deines Rollers hast du hier nie genannt, und die Kristallkugel 
werfen wir fürsowas schon lange nicht an.


Irgendwie wird es daher langsam sinnfrei, hier weiter mit Dir den Thread 
zu erweitern.

Du wolltest anfangs:
eine bessere Batterie und einen besseren Regler. (so kam das zumindest 
hier an).

Wir:

haben Dir geannt welche Batterie sinnvoll ist und wie andere Moped 
Hersteller die Spannungsregelung erfolgreich gelöst haben.


Willst Du es nun so versuchen anzugehen?
Oder sollen wir noch a bisserl plaudern über Theorie und Praxis?

In letzterem Fall würde ich dann gern mal eben etwas Popcorn und Cola 
einkaufen.

Im ersteren könntest Du nun mal so zügigst Deine 4 Buchstaben Richtung 
Bastelgarage bewegen und das Problem final lösen.

Autor: Paul H. (powl)
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Andrew Taylor schrieb:
> Paul Hamacher schrieb:
>> Jo, ich denke aber nicht, dass das bei mir so gemacht wird. Zumindest
>> deutet nichts darauf hin, dass es da irgendwelche Teile gibt die
>> dauerhaft mehrere 10W Verlustleistung abgeben können, dafür sind die
>> Kühlkörper zu klein.
>
> Mag wohl bei Dir sein. Ich verwies ja auch auf Vespa Roller.
> Den Typen Deines Rollers hast du hier nie genannt, und die Kristallkugel
> werfen wir fürsowas schon lange nicht an.

Ich gehe davon aus, dass der Generator bei mir einfach kurzgeschlossen 
wird, das meine ich auch mal irgendwo im Forum gelesen zu haben (war mir 
aber nicht mehr sicher). Aber das spielt ja nun auch keine Rolle.

> Irgendwie wird es daher langsam sinnfrei, hier weiter mit Dir den Thread
> zu erweitern.

Je näher sich eine Problemstellung der Lösung nähert, desto sinnfreier 
wird die Diskussion darüber, das hast du gut erkannt.

> Wir:
> haben Dir geannt welche Batterie sinnvoll ist und wie andere Moped
> Hersteller die Spannungsregelung erfolgreich gelöst haben.

Ja, dazu war der Thread mit all seinen Posts aber eben auch notwendig. 
Ich bin nun zu den Erkenntnissen gekommen:
Blei-Gel: Nicht Hochstromladefähig
Blei-Säure: Hochstromladefähig
Spannungsbegrenzung per Abschaltung
Spannungsbegrenzung per Kurzschließen
Spannungsbegrenzung per Z-Diode

> Willst Du es nun so versuchen anzugehen?

Korrekt, alle genannten Methoden schließen aber die Verwendung eines 
Gel-Akkus aus, daher wunder ich mich, warum der Hersteller sowas da 
reinbaut. Ich kaufe mir wohl einfach einen offenen Säure-Akku und 
integrier da ein ganz einfaches Konzept. Danke für die Hilfe.

Autor: MaWin (Gast)
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> Tja Paul, dann hast du wieder was dazuzulernen: Z-Dioden die mehrere 100
> Watt dauerhaft "verdauen" gabe es bereits seit den 70er Jahren.  Heißen
> dann meist "Suppresoordioden, zumindest zwischen 1970 und 1985 hiessen
> die so.

Aua, das tut wirklich weh.

Sei so gut und schau mal in so ein Datenblatt so einer Transil und AUF 
DIE ERLAUBTE ZEIT.

WEIL Z-Dioden keine 100W wegstecken, benutzt man sie nur am Gate eines 
Thyristors der den Generator kurzschliesst. Dessen Verluste sind dann 
auch nicht höher, als wenn er per Z-Diode begrenzt worden wäre, aber die 
Spannung am Thyristor (vielleicht 1.4V) ist so gering, dass der 
Thyristor den Generatorstrom locker wegstecken kann.

Man war zwischen 1970 und 1985 einfach klüger als heute.

Autor: Paul H. (powl)
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Man kann sie auch an der Basis eines Transistors verwenden. Die Leistung 
wird bei beiden verbraten. Beim Kurzschluss eben im Generator und nur 
wenig im Thyristor, bei der Zener-Begrenzung mittels Transistor eben 
halb halb, wobei das eben den Vorteil hat dass einem eine geeignete 
Ladespannung zur verfügung steht.

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