Hallo,
ich habe folgendes vor:
E-Bike, 2 Akkus. Spannung 36V(Voll ca. 42V)
Entnahmestrom: 250 Watt regulär, 550W Spitze(30 sekunden)
Meine Idee war es 2 Akkus parallel zu schalten damit ich mit stabilerer
Spannung fahren kann(Spannungseinbruch bei Leistungsentnahme abfedern)
Da man die Akkus keinesfalls direkt verbinden soll(jedenfalls bei mehr
als einem sehr geringen Zentelvoltabstand pro Zelle nicht) weil sie sich
sonst zu stark erhitzen aufgrund zu starker Ströme und dann anfangen
können zu brennen oder schlimmeres.
Daher habe ich vor einfach 2 Dioden zu benutzen
Zum einen kann ich dann Akkus mit unterschiedlichen Ladezuständen
verwenden und zum anderen würden Sie sich nach und nach angleichen im
Betrieb...
Falls das von Bedeutung ist:
Nach den Dioden wird noch ein optional zuschaltbarer DC DC StepUp
Wandler eingebaut der die Spannung um etwa 20-30% anhebt(max 54,6 Volt
rechnerisch).
Es gibt ja Dioden mit 1000V 1A was rein rechnerisch für die Wattzahl
ausreichend wäre jedoch beschleicht mich da das Gefühl dass das so
irgendwie nicht passen kann.
Wäre über fachkundige Unterstützung dankbar
Hallo,
Selfbuild_IT schrieb:> Es gibt ja Dioden mit 1000V 1A was rein rechnerisch für die Wattzahl> ausreichend wäre jedoch beschleicht mich da das Gefühl dass das so> irgendwie nicht passen kann.
550W /36V = 15.3A Motorstrom. Was mag Deine 1A Diode davon wohl halten?
Gruß aus Berlin
Michael
Selfbuild_IT schrieb:> Es gibt ja Dioden mit 1000V 1A was rein rechnerisch für die Wattzahl> ausreichend wäre
Diese Rechnung hätte nichts mit der Belastbarkeit der Diode zu tun. Denn
die 1000V sind die maximale Sperrspannung, das 1A ist der maximale
Vorwärtsstrom. Beide können nicht gleichzeitig auftreten.
Die Multiplikation 1000V * 1A macht also keine Aussage über die
Belastbarkeit der Diode, würden beide Parameter gleichzeitig auftreten,
dann verdampft das arme Diödchen sofort.
Außerdem willst du die 550W ja in der Last umsetzen, nicht in der Diode.
Selfbuild_IT schrieb:> Da man die Akkus keinesfalls direkt verbinden soll(jedenfalls bei mehr> als einem sehr geringen Zentelvoltabstand pro Zelle nicht) weil sie sich> sonst zu stark erhitzen aufgrund zu starker Ströme und dann anfangen> können zu brennen oder schlimmeres.
Aus welchem Horrorfilm hast Du denn diese Aussage? Eine derartige
Parallelschaltung wird in Millionen von Wohnwagen schon immer ohne
Probleme praktiziert. Richtig daran ist nur, das sich der Ladezu-
stand beider Batterien nicht allzusehr unterscheiden sollte. Man
soll also keine völlig leere mit einer frisch geladenen Batterie
verbinden. Zu Bränden würde ein solches Fehlverhalten aber norma-
lerweise auch nicht führen. Eine solche Parallelschaltung in einem
Pedelec ist aber aus anderen Gründen nicht sinnvoll.
Danke für die vielen und schnellen Antworten.
Dachte ich es mir doch das die schmale Diode das nicht aushält.
@Florian
Ich konnte leider die besagten Bauteile nicht mehr finden(oder nur sehr
vereinzelt noch und dann zu absolut horrenden Preisen 32€ oder so)
Hast du mir da eventuell noch einen Link für Conrad, Pollin oder einen
anderen Shop?
Wies aussieht brauche ich ja Shotkeydioden in der Nicht SMD Version und
was mit wenig Voltverlust aber so bewandert bin ich auf dem Gebiet nicht
...
@Michael U., Achim S.
Das arme Diödchen(hahaha) wäre wohl wirklich schnell abgeraucht schon
beim ersten Gasgeben hätte es einen kleinen Funken gegeben und es wäre
von uns gegangen. Vllt ein kleiner Vorgeschmack auf Silvester, apropos,
hat mal jemand berechnet was es kosten würde kleine Kondensatoren als
Böller zu benutzen, müsste doch sicher sehr günstig sein theoretisch und
vergleichsweise umweltschonend - Hmm
Gut das ich nachgefragt habe :-D
@Harald W.(wilhelms)
In meinem Fall(E-Bike) sind es(Relativ Standard) Li Ion Akkupacks mit
18650 Zellen die wenn Sie ungeschützt(in Ebike Akkus sind idR
ungeschützte Zellen verbaut, spart Kosten) parallel geschalten werden
schon ab 0,3 Volt Differenz einen Brand bzw eine Explosion verursachen
können.
Da bei Li Ion sehr starke Entlade und Ladeströme von bis zu 20C und mehr
auftreten können.
Natürlich ist in der Regel ein BMS(Akku Lade und Entladeregler) in den
Akkus verbaut allerdings weiß ich nicht wie das reagiert wenn Leistung
entnommen wird und gleich danach wieder die stärkeren Voltzahl von dem
anderen Akku reinpeitscht.
Das es einer langen Lebenszeit zugute kommt wage ich zu bezweifeln...
Das würde unter anderem meine (funktionierenden)Lifetime verlängernden
Aktionen teilweise zunichte machen(max. Ladespannung 41V(90%) statt 42V
festgelegt, somit knapp 1500 Zyklen möglich statt nur 450 bei 100%-42V
Ladeschlussspannung, vorausgesetzt man entlädt die Akkus nicht immer bis
zum absoluten minimum)
Btw. Li ION, auch Smartphone Akkus und Laptop Akkus haben die längste
Lebenszeit wenn man sie immer zwischen 30 und 70 % hält. Oder 20-90%
geht auch ohne große Abstriche. Da ist theoretisch eine Verlängerung von
450 auf 2000 ohne Probleme möglich.
Siehe hier, unter "Zyklenalterung" in der Grafik wird es sehr gut
dargestellt(Grafik zeigt Werte aus interner Studie von Samsung):
https://www.friwo-shop.de/de/blog/betrachtung-und-abschaetzung-der-lebensdauer-von-lithium-ionen-akkus
Bisher ist ein 10S3P verbaut(10 Zellen Seriel, 3 Parallel also 30
einzelne 18650 Zellen) 360 Wh
Ich werde vermutlich noch einen 10S6P zusätzlich installieren der ja
dann mehr Strom bzw länger liefert als der andere und da die Spannung
homogen entnommen werden soll wären Dioden gut die sollen sich ja nicht
gegenseitig laden sondern Strom für meinen Motor liefern :D
Ist halt was anderes als Bleisäure oder Bleigel in einem Wohnwagen...
Oder ein Superkondensator oder Graphenakkus das wäre auch was
anderes/Zukunftsmusik
D. L. schrieb:> schon ab 0,3 Volt Differenz einen Brand bzw eine Explosion verursachen> können.
Quelle?
> Bisher ist ein 10S3P verbaut(10 Zellen Seriel, 3 Parallel also 30> einzelne 18650 Zellen) 360 Wh
Aha, da hast Du also auch schon 3 Akkus parallel geschaltet.
Harald W. schrieb:> D. L. schrieb:>>> schon ab 0,3 Volt Differenz einen Brand bzw eine Explosion verursachen>> können.>> Quelle?
Finde ich jetzt auf die Schnelle nicht...
Vielleicht ist das auch nur bei Lithium Akkus mit sehr geringem
Innenwiederstand der Fall.
Wurde aber schon öfters gesagt das man drauf achten soll weil ja auch
bei nem Kurzschluss die Zellen recht schnell Feuer fangen können(bzw
explodieren). Gabs ja schon oft, bei Laptops, Ebikes, Ezigaretten etc.
Oder wenn man 2 einzelne Zellen in Reihe schaltet, eine hat 2,5 Volt,
die andere 4 Volt, man zieht Strom und die 2,5 geht in Unterspannung,
tiefenentladung -> Explosion(oder zumindest irreparabel defekt, Bei
LiIon ist der Akku bei 2,5 bzw 3 Volt leer)). Darum gibt es ja sowas wie
BMS um das auszugleichen wenn eine Zelle voller ist als die andere.
>> Bisher ist ein 10S3P verbaut(10 Zellen Seriel, 3 Parallel also 30>> einzelne 18650 Zellen) 360 Wh>> Aha, da hast Du also auch schon 3 Akkus parallel geschaltet.
Naja
Eigentlich sind es defacto 30 Akkus(zellen). Die sind vom Akkuhersteller
mit einem BMS(Elektronik) ausgestattet bedeutet sie werden gleichmäßig
geladen und entladen ich brauche keinen externen Balancer da das BMS das
erledigt. Außerdem verbaut der Hersteller Zellen mit der gleichen
Ladespannung. Die kommen alle so genormt direkt aus der Farbrik also
gibt es da beim verbauen keine Abweichungen wie 0,3 Volt etc. Und das
weitere balancieren übernimmt wie gesagt das BMS.
Anders sieht es da wohl im Alltag aus wenn ich einen 41V Akku zu einem
39V Akku hänge krass gesagt. Glaube kaum das während der Entladung eine
Aufladung eingeplant ist. Bzw wird das Plus und Minus der
Elektronik(Akku1) and das Plus und Minus der anderen Elektronik(Akku2)
geschaltet.
Ob jetzt was passieren würde oder sich der Akku letzlich nur leicht
erwärmt kann ich nicht genau sagen aber das Risiko ist mir ehrlich
gesagt zu groß das bei der Leistungsentnahme zu risikieren. Zumal ich ja
drauf sitze...
Ein Bleisäure Akku produziert da nur blubbernd etwas Wasserstoff soviel
ich weiß während LiIon keine Ausweichmöglichkeit für den Überstrom haben
-> Erwärmung, Brand, Explosion
Volle schrieb:> Irgendwie habe ich den Eindruck du hast deinen Informationen über> LiIonen Akkus aus der Tagespresse.
Wie kommst du den darauf?
2Topic:
Hat jemand hier einen Tipp welche Dioden(zum vernünftigen Preis) das von
mir beschriebene leisten können?
Volle schrieb:> Irgendwie habe ich den Eindruck du hast deinen Informationen über> LiIonen Akkus aus der Tagespresse.
Ja, da gibt es so eine Zeitung,
die fängt mit "B" an und hört mit "d" auf...
D. L. schrieb:> Hat jemand hier einen Tipp welche Dioden(zum vernünftigen Preis) das von> mir beschriebene leisten können?
Such mal bei einschläigigen Elektronikhändlern nach 30A-Dioden
und vergiss auch nicht die passenden Kühlkörper, die möglichst
im Fahrtwind montiert werden sollten. Einen Sinn machen solche
Dioden zwar nicht, aber normalerweise schaden sie auch nicht.
Ausserdem kann man sich im Winter die Hände dran wärmen. :-)
D. L. schrieb:> Zum einen kann ich dann Akkus mit unterschiedlichen> Ladezuständen verwenden und zum anderen würden Sie sich> nach und nach angleichen im Betrieb...
Nö, ein voller und ein leerer Akku über Dioden entkoppelt bedeutet, das
nur der volle Akku liefert. Du fährst also nicht mit 2
parallelgeschalteten Akkus - sondern nur mit einem...
Dieser ist nur schneller "leer", da er noch deine Diode heizt und dein
Controller früher in die Unterspannungsabschaltung geht ;-)
Um 2 Akkus parallel zu betreiben, müssen sie identisch (geladen) sein,
egal ob mit oder ohne Dioden.
Ich kann dir Platinen geben, die auf Basis des LT 4357 eine „ideale“
Diode darstellen. Dabei wird ein MOSFET anhand der Spannungsdifferenz am
Ein- und Ausgang gesteuert. Die Platine verhält sich dann wie eine Diode
mit nur wenigen Millivolt Durchlassspannung. Man benötigt also 2
Platinen. Unterschied zur normalen Diode ist nur, dass ich die
Masseleitung mitführen muss (nur sehr geringer Strom gegen GND).
Platinen kannst du bekommen (PN an mich), Bauteile müsstest du selber
beschaffen.
Auf dem Foto ist die Platine durch 2K-Kleber gegen Feuchtigkeit
geschützt. Ist genau für diesen Zweck für ein ebike gebaut und seit
Jahren im Einsatz.
"Nach den Dioden wird noch ein optional zuschaltbarer DC DC StepUp
Wandler eingebaut der die Spannung um etwa 20-30% anhebt(max 54,6 Volt
rechnerisch)."
Man könnte noch vor den beiden Dioden boosten...
Macht auch Wärme.
MfG
Selfbuild_IT schrieb:> Da man die Akkus keinesfalls direkt verbinden soll(jedenfalls bei mehr> als einem sehr geringen Zentelvoltabstand pro Zelle nicht) weil sie sich> sonst zu stark erhitzen aufgrund zu starker Ströme und dann anfangen> können zu brennen oder schlimmeres.
Dein Stoff wurde offensichtlich mit WC-Reiniger gestreckt.
Ich rate dir dringend, den Dealer zu wechseln.
Selfbuild_IT schrieb:> Nach den Dioden wird noch ein optional zuschaltbarer DC DC StepUp> Wandler eingebaut der die Spannung um etwa 20-30% anhebt(max 54,6 Volt> rechnerisch).
Nach dem Motto: Viel bringt viel?
Bevor dein Akku ohne Dioden brennt, wird dein Motor brennen.
Du solltest dich mal etwas mit Leistungen auseinandersetzen.
Ober dich besser mit jemandem zusammen setzen, der Ahnung hat.
@Harald
Wie hoch ist der Stromverbrauch einer Diode in dieser Konstellation?
Will ja keine Heizung bauen sondern den Spannungseinbruch beim
beschleunigen/der Lesitungsentnahme abfedern...
Da gehts dann schon mal von 42V auf 37V runter...
@ R & W
Beispiel: Akku1 ist voll auf 42V, Akku2 nicht ganz da es nicht mehr
gereicht vollzzuladen hat aus welchem Grund auch immer steht jetzt bei
40V. Jetzt entnehme ich Leistung aus dem System zuerst wird nur Akku1
belastet, Spannung bricht ein bis ca. 40V(statt ~38V) wo dann der zweite
Akku dazukommt und Akku1 "unterstützt".
Dazu kommt noch eine Beleuchtungsanlage die auch nochmal Strom zieht(ca.
50W)...
Wenn der Stromverbrauch der Diode bzw Verlust in Wärme zu hoch ist muss
ich mir was anders überlegen
Gibt es einen anderen Weg die 2 Akkus zusammenzuschalten so das die sich
im IDLE nicht gegenseitig beeinflussen?
@ MaierMüllerSchulz (Gast)
Troll?
///
Ich weiß schon welche Ströme mein Motor und Controller abkönnen mach dir
da mal keine Sorgen, mir geht es hier einzig und allein um die
Dioden/Akkuschaltung.
Wenn du nicht helfen kannst/willst dann such dir bitte eine andere
Spielwiese. Vielen Dank
Stromverbrauch typisch 500µA, Durchlassspannung typisch 25mV
Also verbrät diese Schaltung im Schnitt 13µW, wenn ich mich auf die
Schnelle nicht verrechnet habe.
Ich veröffentliche die Daten hier, vielleicht ist das für jemanden
nützlich. Die TVS-Dioden D1 und D2 sind optional zu sehen, in vielen
Anwendungsfällen nicht erforderlich.
Harald A. schrieb:> Stromverbrauch typisch 500µA, Durchlassspannung typisch 25mV> Also verbrät diese Schaltung im Schnitt 13µW, wenn ich mich auf die> Schnelle nicht verrechnet habe.
Hört sich gut an!
Sowas habe ich gesucht.
Auch der Stromverbrauch wäre ja traumhaft.
Einen Lötkolben hab ich auch aber mit den SMD/ganz kleinen Bauteilen
wirds schwierig...
Gibt es da nicht vielleicht fertige Module oder so?
Andere Frage: Wo schließe ich GND auf einem Fahrrad an?
Nachtrag: Danke für den Schaltplan!
Harald W. schrieb:>> schon ab 0,3 Volt Differenz einen Brand bzw eine Explosion verursachen>> können.>> Quelle?
nehmen wir mal eine gute 18650er mit ca. 20 mOhm Innenwiderstand, dann
fließen da so 15A rum...der Zelle tut das nichts, schlimmstenfalls
brennt das Kabel weg wenn man da gespart hat.
D. L. schrieb:> Andere Frage: Wo schließe ich GND auf einem Fahrrad an?
Am Akku hast Du + und -, letzter ist GND und die werden ja eh direkt
verbunden.
Bei der Leistung habe ich mich verrechnet, denn ich kann nicht die
Durchlassspannung mal Eigenstromverbrauch rechnen, das ist kompletter
Blödsinn. Kann es nicht so schnell wiederfinden. Auf jeden Fall ist es
aber so, dass die eigene verbrauchte Leistung sehr gering ist und einen
typischen Fahrradakku nicht weiter beeinträchtigt.
Der verwendete MOSFET hat ca. 4mOhm Widerstand im eingeschalteten
Zustand, somit fallen bei 550W (/36V = 15A) 900mW Leistung ab, das kann
das TO220 Package noch direkt ohne Kühlung verdauen. Bei 250W (/36V =
7A) sind es nur noch 200mW Verlust.
Also das ist die Verlustleistung für den Strom aus dem Akku, dazu kommen
eben noch die oben genannten paar Milliwatt Eigenverbrauch.
Ich habe leider momentan nicht alle Teile vorrätig, würde Dir aber die
letzten vorhandenen 2 Platinen für 25€ inkl. Versand verkaufen.
Harald A. schrieb:> Der verwendete MOSFET hat ca. 4mOhm Widerstand im eingeschalteten> Zustand,
Laut Datenblatt
https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://www.infineon.com/dgdl/irfb4110pbf.pdf%3FfileId%3D5546d462533600a401535615a9571e0b&ved=2ahUKEwj62NCf5dbgAhWCxIUKHW93DcUQFjAAegQIBhAB&usg=AOvVaw3j87FLYXZXfVG4VMlcMKTU
hat er max RDS(on) von 4,5 mOhm. Bei 80°C Sperrschichtemperatur ca. das
1.5 fache, also ca 6,8 mOhm.
> somit fallen bei 550W (/36V = 15A) 900mW Leistung ab, das kann
1,33W
> das TO220 Package noch direkt ohne Kühlung verdauen.
Im Datenblatt stehen 62°C/W als Rtheta JA, also hat man mit 1,33W
Verlustleistung eine Sperrschichttemperatur von 82°C über
Umgebungstemperatur. Also bei 30°C im Sommer 112°C. Dadurch hat er einen
höheren RDS(on) als oben angenommen (ca 1,7-1,8 fach) -> mehr
Verlustleistung -> höhere Temperatur -> höheren Widerstand -> ...
Könnte etwas knapp werden... Man sollte auf jedenfall dafür sorgen, dass
der Mosfets gut vom Fahrtwind gekühlt wird. Den es aber beim langsamen
bergauffahren nicht wirklich gibt... Also doch lieber einen Kühlkörper?!
Dean L. schrieb:> In meinem Fall(E-Bike) sind es(Relativ Standard) Li Ion Akkupacks mit> 18650 Zellen die wenn Sie ungeschützt(in Ebike Akkus sind idR> ungeschützte Zellen verbaut, spart Kosten) parallel geschalten werden> schon ab 0,3 Volt Differenz einen Brand bzw eine Explosion verursachen> können.> Da bei Li Ion sehr starke Entlade und Ladeströme von bis zu 20C und mehr> auftreten können.
Wie du unten schreibst sind deine LiIons als 10s3p konfiguriert.
Dann hast du mit den oben irgendwo erwähnten 20m Ohm pro Zelle (ich
kenne eher um die 40mOhm pro Zelle, aber so ist man auf der sicheren
Seite - worst case) einen gesamten Innenwiderstand pro Pack von
0,02*10/3=66 mOhm. Für beide AkkuPacks dann also 0,132 Ohm. Bei 0,3V
Unterschied fliesen dann 2,3 A - völlig in der Spezifikation der 18650er
Zellen. Gerade der Stecker könnte etwas "erhöhte Gebrauchsspuren"
bekommen. (Kann man mit "anti spark" Steckern verhindern)
> Natürlich ist in der Regel ein BMS(Akku Lade und Entladeregler) in den> Akkus verbaut
BMS (Battery Managment System) kenne ich bei solchen LiIon Packs
normalerweise nur als Schutzschaltung (Zellen Über/Unterspannung,
Ausgangsstrom, Balancing,...). Laderegler ist normalerweise extern?
Der könnte dir eventuell Probleme bereiten - manche/?viele/einige?
schalten bei Überstrom oder falls die Spannung einzelner Zellen zu
gering wird den Ausgang ab, bis man wieder ein Ladegerät am Eingang
angeschlossen wird. Da dann der "ungebrauchte", weil abgeschaltene Akku
mehr Spannung als der andere hat sollte diese Schutzschaltung wieder
flott aktiv werden... Du fährst dann effektiv nur mehr mit einem
AkkuPack... Oder die Schutzschaltung wird eventuell überlastet?
Allerdings werden bei elektrischen Einrädern schon länger größere
LiIonen Packs genauso zusammengeschlossen (Chinaware :)) - gerade die
neuesten Versionen haben Verbindungen zwischen den BMS um solche
Zustände zu verhindern.
> Das würde unter anderem meine (funktionierenden)Lifetime verlängernden> Aktionen teilweise zunichte machen(max. Ladespannung 41V(90%) statt 42V> festgelegt, somit knapp 1500 Zyklen möglich statt nur 450 bei 100%-42V> Ladeschlussspannung, vorausgesetzt man entlädt die Akkus nicht immer bis> zum absoluten minimum)
Du solltest sicherstellen das bei solchen "Teilladungen" das Balancing
deines BMS noch (lange genug) aktiv wird, sonst erreichst du damit genau
das Gegenteil :(.
PS.: Ups - hab da irgendwie was altes ausgegraben. Sorry...
Harald schrieb:> Jaja, wenn du das schon alles in Zweifel ziehst
??
War doch nur eine kleinwenig detailiertere Überschlagsrechnung mit dem
Hinweis "Könnte etwas knapp werden... "
> solltet du fairerweise> aber auch die spezifizierten max. 30sec bei 550W mit angeben. Darüber> hinaus waren nur max. 250W gefordert. 1,3W für max> 30 Sekunden und dann 350mW Spitze bei> Dauerbetrieb passt.
Würde ich weder eine Garantie dafür oder dagegen abgeben. Nachdem man
nicht weiß wie es im Detail am Rad verbaut wurde/wird ist sowieso alles
in die Richtung nur Raterei.
Die Angabe wie oft die 550W für max 30 Sekunden verwendet werden hätte
ich hier bisher nicht gesehen.
