Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Bypass-Schaltung für Batterien


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von rico f. (hans-peter123)


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Ich habe drei 14,7V Blockbatterien in Reihe geschaltet.
Problem ist wenn eine von den Batterien voll geladen ist und die anderen 
noch nicht aufgrund von Trägheit etc. fällt an der voll geladenen 
Batterie mehr Spannung als 14,7V ab und das zerstört mir regelmässig die 
Batterien.
Ich suche eine Bypass-Schaltung die man Parallel zum Batteriezweig 
installieren kann.
Ich dachte schon an einen Mosfet in Reihe mit einer Spule den man 
hochfrequent tacktet.
Habt ihr vllt. noch welche Ideen und könnt mir weiter helfen.

von Falk B. (falk)


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@  rico f. (hans-peter123)

>Problem ist wenn eine von den Batterien voll geladen ist und die anderen
>noch nicht aufgrund von Trägheit etc.

Nix Trägheit, unsymetrische Ladung.

>fällt an der voll geladenen
>Batterie mehr Spannung als 14,7V ab und das zerstört mir regelmässig die
>Batterien.

Ist wohl so.

>Ich suche eine Bypass-Schaltung die man Parallel zum Batteriezweig
>installieren kann.

Im einfachsten Fall eine Z-Diode. Ist aber praktisch zu ungenau. Könnte 
man mit einem Regler ala TL431 und Leistungstransistor deutlich 
verbessern. Aber ob das sinnvoll ist?

>Ich dachte schon an einen Mosfet in Reihe mit einer Spule den man
>hochfrequent tacktet.

Jaja ;-)

>Habt ihr vllt. noch welche Ideen und könnt mir weiter helfen.

Für LiPo Akkus gibt es sogenannte Balancerschaltungen. In wie weit die 
bei Bleiakkus sinnvoll sind und praktisch gebaut werden, weiß ich nicht.

von Dr. S. (dr_schaefer)


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rico f. schrieb:
> Ich dachte schon an einen Mosfet in Reihe mit einer Spule den man
> hochfrequent tacktet.

Kann man schon machen, nennt sich dann aktive Symmetrierung.

Sinnvoll? Hier wahrscheinlich nicht...

von rico f. (hans-peter123)


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Was wäre denn sinnvoll?
Gibt es einfach andere Möglichkeiten für dieses Problem?
Danke

von Stefan M. (derwisch)


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Du meinst sicher Blei-Gel Akkus!?

Zum laden schaltet man die Akus parallel, solange alle in Ordnung sind. 
Für den Gebrauch ( also zum entladen ) schaltet man sie in Reihe.

Den Aufwand wirst du treiben müssen wenn alle Akkus in etwa die gleiche 
Lebensdauer haben sollen.

Für Lithium ( LiPo ) Akkus gibt es extra Balancer Schaltungen, die beim 
Laden alle Zellen auf gleichem Spannungsniveau halten. Sowas meinst Du 
im Prizip wohl.

Für andere Akkutypen wäre sowas auch sinnvoll ( Lebensdauer ), aber es 
lohnt sich wohl nicht. Der Handel soll ja blühen...

Bei LiPo Akkus sind die Hersteller da vorsichtiger, da überladene LiPo´s 
gerne mal wegbrennen.

von Dr. S. (dr_schaefer)


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Stefan M. schrieb:
> Zum laden schaltet man die Akus parallel, solange alle in Ordnung sind.
> Für den Gebrauch ( also zum entladen ) schaltet man sie in Reihe.

Sehe ich genau so.

Stefan M. schrieb:
> Für andere Akkutypen wäre sowas auch sinnvoll ( Lebensdauer ), aber es
> lohnt sich wohl nicht. Der Handel soll ja blühen...

Ich hab auf die schnelle auch nix gefunden. Alles nur für Li-... Zellen, 
also bis ~4V/Zelle.

Oder selber bauen, dürfte aber aufwendiger werden als die 
Parallelschaltung zum laden.

von rico f. (hans-peter123)


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Was haltet ihr davon:
Einstellbarer Spannungsregler auf 14,7V der arbeitet quasi gleich einer 
Z-Diode.
So kann max. an der Batterie eine Spannung von 14,7V anliegen.
Oder irre ich mich als Hobby-Elektriker?
Die Spannung die überflüssig ist, kann entweder in Wärme umgewandelt 
werden oder mit einer komplexeren Schaltung an die anderen Batterien 
weiter gegeben werden.
Am liebsten würde ich die Batterien auch parallel laden aber das geht 
leider nicht, man müsste dann jedes mal die Batterien ausbauen und 
wieder anders verdrahten. Und das ist keine Lösung sondern Mist.

Das würde heißen jede Batterie braucht einen Bypass und das nehme ich in 
kauf.

Was haltet ihr davon?

von Dr. S. (dr_schaefer)


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rico f. schrieb:
> Einstellbarer Spannungsregler auf 14,7V der arbeitet quasi gleich einer
> Z-Diode.

Genau so arbeiten ja die passiven Balancer. Parallel zu jeder Zelle wird 
eine Last gehängt, die die Spannung auf (in deinem Fall) 14,7V begrenzt. 
Je nach Strom wird das ganz schön warm, bei 1A z.B. 14,7W (neben allen 
Batterien die voll sind).

> oder mit einer komplexeren Schaltung an die anderen Batterien
> weiter gegeben werden.

Das ist meiner Meinung nach zu viel des Guten. Und du musst den 
kompletten Ladestrom an der Batterie vorbei führen, d.h. dein aktives 
Balancing muss relativ viel Strom abkönnen.

> man müsste dann jedes mal die Batterien ausbauen

Oder mit SSRs, Relays bzw. Mosfets umschalten.

von Falk B. (falk)


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@  rico f. (hans-peter123)

>Einstellbarer Spannungsregler auf 14,7V der arbeitet quasi gleich einer
>Z-Diode.

Nö.

>So kann max. an der Batterie eine Spannung von 14,7V anliegen.
>Oder irre ich mich als Hobby-Elektriker?

Ja.

>Die Spannung die überflüssig ist, kann entweder in Wärme umgewandelt

Dann mach es richtig (tm). TL431 + PNP Transistor.

http://www.ti.com/lit/gpn/tl431

Seite 29; Figure 24

Siehe Anhang

>Das würde heißen jede Batterie braucht einen Bypass

Ja.

>Was haltet ihr davon?

Kann man machen. Welchen Ladestrom hast du? Denn der fließt dann über 
den Bypass bei voller Spannung, dabei braucht der PNP bei mehr als 100mA 
einen Kühlkörper.

MFG
Falk

von Falk B. (falk)


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@  Dr. Schäfer (dr_schaefer)

>> Einstellbarer Spannungsregler auf 14,7V der arbeitet quasi gleich einer
>> Z-Diode.

>Genau so arbeiten ja die passiven Balancer. Parallel zu jeder Zelle wird
>eine Last gehängt, die die Spannung auf (in deinem Fall) 14,7V begrenzt.

Das ist aber kein Spannungsregler im herkömmlichen Sinne, sondern ein 
Shuntregler.

von Andreas M. (elektronenbremser)


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@rico
du hast nur etwas von "Blockbatterien" geschrieben, aber nicht welche 
Technologie. Blei-???? wird hier von den Antwortern angenommen.
Auch erscheinen mir 14,7V etwas hoch, auch als max. Ladeschlussspannung.

Lass mich nicht im Unklaren

Andreas

von Bernd W. (berndwiebus) Benutzerseite


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Hallo Andreas.

> Auch erscheinen mir 14,7V etwas hoch, auch als max. Ladeschlussspannung.

Nein. Wird z.b. für Panasonic 12V VRLA Blei-Gel Akkus  im "cyle use" 
angegeben.
Wird auch zum Ende der Ausgleichsladung erreicht.

Trozdem würde mich auch interessieren, was der TO nun für Akkus hat, 
weil ich mir unter "Blockbatterien" die kleinen 9,6V Akkus mit den 
Druckknopf Anschlüssen vorstelle. ;O)

Wenn er aber tatsächlich die 12V Blei-Gel Akkus meint, so sei gesagt, 
das  die Spannung über einer Batterie meist zu hoch ist, wenn vermutlich 
die Spannung über den anderen Batterien  zu klein ist, weil Zellen 
defekt und kurzgeschlossen sind.....

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.dlodg.de

von dieter (Gast)


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kann mir mal jemand die schaltung erklären... was macht die z Diode?
ich versteh das nicht.
danke
und wofür ist der 330 ohm widerstand?

von dieter (Gast)


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@falk brunner
es wäre toll wenn du die erklären könntest

von Falk B. (falk)


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@  dieter (Gast)

>kann mir mal jemand die schaltung erklären... was macht die z Diode?

Z-transformieren ;-)

Im Ernst. Sie verbrät ca. 7V und das unabhängig vom Strom, damit die 
Verlustleistung am TL431 geringer wird.

>und wofür ist der 330 ohm widerstand?

Der TL431 braucht minimal 1mA. 1mA durch 330 Ohm macht 330mV. Damit ist 
Q1 noch gesperrt. D.h. der TL431 kann Q1 vollständig schließen und 
dennoch sauber arbeiten. R3 liefert somit den Grundbedarf. Wenn der 
TL431 dann aktiv reglet, zieht er mehr Strom, wovon ein Teil durch R3 
und dein Teil durch die Basis von Q1 fließt, wodurch dieser eben den 
Querstrom am Akku vorbeileiten kann.

von dieter (Gast)


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aber der transisotor ist ja immer durchgeschaltet oder?

von dieter (Gast)


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bzw. liegt da immer die spannung an von der bat. oder die ladespannung

von Falk B. (falk)


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@  dieter (Gast)

>aber der transisotor ist ja immer durchgeschaltet oder?

Oder.

Es ist die Aufgabe der Schaltung, immer soviel Strom durch Q1 fließen 
lassen, dass die Klemmenspannung 13,8V ist. Die 13,8V werden durch R1/R2 
festgelegt, siehe Datenblatt. Ist die Spannung größer, wird Q1 weiter 
aufgesteuert, wodurch, bedingt durch den Innenwiderstand bzw. die 
Strombegrenzung des Ladegeräts die Spannung kleiner wird. Und umgekehrt. 
Im normalen Ladefall ist der Strom durch Q1 Null, solange 13,8V noch 
nicht erreicht sind.

http://de.wikipedia.org/wiki/Shuntregler#Querregler

Ist wie die klassische Schaltung zur Spannungsstabilisierung mittels 
Z-Dioden, nur als Präzisionsversion.

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1012151.htm

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