Hallo Allerseits,
und zunächst wünsche ich allen ein Frohes Neues Jahr 2015 :-)
Zugegeben, ich bin kein Elektronik-Fachmann und wende ich mich an dieses
Forum, da ich hier zumindest ähnliche Themen gefunden habe, aber konnte
leider zugleich keine passende Antwort auf mein Problemchen ableiten.
Meine Frage und Beschreibungen basieren auf der beigefügten
Prinzip-Schaltung.
Bisher hatte ich immer nur "Batterie 1" in Betrieb und möchte zum einen
zur Verlängerung der Betriebszeiten der angeschlossenen Verbraucher an
dem "Stromverteiler" eine weitere Batterie (Batterie 2) parallel
anschliessen.
Zum anderen aber auch 2 weitere Verbraucher, maximaler Strom ca. 2,5A
pro Abgang (dargestellt über die beiden Klinkenbuchsen)versorgen.
Die Batterien/Akkus werden jeweils getrennt voneinander geladen!
Anbei noch einige Leistungsdaten der beiden identischen Akkus
(Herstellerangaben):
Spannung: 12,8V
Nominelle Kapazität: 15Ah (C1)
Ladestrom (max): 7,5A
Ladespannung (Abschaltung bei): 14,8V + - 0,2A
Maximaler Dauerentladungstrom: 20A
Betriebsbereich Spannung: 9,6V bis 14,8V
Frage 1: Wie muss ich die beiden Schutzdioden auslegen, um die evtl.
Ausgleichsströme zu unterbinden und gleichzeitig die Verluste möglichst
klein zu halten? Schottky-Diode, wenn ja welche?
Frage 2: Habe ich für diesen Anwendungsfall weitere Elemente vergessen
bzw. nicht berücksichtigt und sollten daher zwingend eingebaut werden?
Sollten zur Lösung weitere Angaben fehlen, dann bitte ich um eine kurze
Info.
Ich bedanke mich im voraus bei allen fleissigen Forums-Mitglieder und
Gästen, die mir bei diesem Problem helfen können.
Beste Grüße
Peter
Peter M. schrieb:> Frage 1: Wie muss ich die beiden Schutzdioden auslegen, um die evtl.> Ausgleichsströme zu unterbinden und gleichzeitig die Verluste möglichst> klein zu halten? Schottky-Diode, wenn ja welche?
Sobald die Dioden drin sind, gibt es kein (oder fast keine)
Ausgleichsströme. Schottkys haben einige mA bei hohen Temperaturen. Z.B.
die hier:
http://www.reichelt.de/index.html?&ACTION=446&LA=446&SEARCH=diode+20A&OFFSET=500&SORT=-rank&SHOW=1
Aber auch die Schottky-Dioden haben bei den hohen Strömen eine Menge
Spannungsabfall und man muss sie kühlen.
Um es gleich vorweg zu nehmen: die Alternative mit pMOSFET geht nicht
ohne deutlichen Steueraufwand, weil damit zwar ein Verpolschutz gemacht
werden kann, aber wenn ein Akku etwas niedrigere Spannung hat, dann
fließen Ausgleichsströme. Oder man verwendet eine aufwändigere
Zusatzschaltung mit Komparatoren etc.
Peter M. schrieb:> Frage 2: Habe ich für diesen Anwendungsfall weitere Elemente vergessen> bzw. nicht berücksichtigt und sollten daher zwingend eingebaut werden?
Vielleicht noch zwei Sicherungen?
Etwas problematisch sind auch die Klinkenbuchsen. Man ist nie sicher, ob
sie beim Stecken/Ziehen nicht einen Kurzschluss verursachen. Mit
Bleiakku ist das nicht so schön ...
Ich würde Schottkys nehmen. Die Leckströme dürfte nicht weiter stören,
wenn sie unter dem Erhaltungsladestrom der Akkus liegen.
Und auf jeden Fall Sicherungen einfügen!!!
Vielen Dank für die schnelle Antwort :-)
> Aber auch die Schottky-Dioden haben bei den hohen Strömen eine Menge> Spannungsabfall und man muss sie kühlen.
Meine Frage zum Kühlen: Aktiv kühlen in Form eines kleinen Lüfters oder
ist quasi die Umgebungsluft ausreichend?
Werden denn "normale" Dioden auch so heiss und müssen somit gekühlt
werden?
Die genannte Alternative kann ich leider nicht umsetzen, weil dafür
fehlen mir einfach die Grundlagen und das elektonische Verständnis.
> Vielleicht noch zwei Sicherungen?
Sicherungen sind kein Problem, diese sind schnell eingebaut. Hierbei
stellt sich die Frage, wie diese wieder dimensioniert werden müssen,
eher flink oder träge. Sicherung für Akku1 3A und bei Akku2 ca. 6A?
> Etwas problematisch sind auch die Klinkenbuchsen. Man ist nie sicher, ob> sie beim Stecken/Ziehen nicht einen Kurzschluss verursachen. Mit> Bleiakku ist das nicht so schön ...
Um den möglichen Kurzschluss bei den Klinkenbuchsen zu umgehen, wurde
der Schalter für die Batterie 2 vorgesehen. Erst stromlos machen, dann
den Klinkenstecker stecken/ziehen.
Bei den Akkus handelt es sich um LiFePO4-Akkus, wusste doch dass ich
eine Angabe vergessen habe.
>Um den möglichen Kurzschluss bei den Klinkenbuchsen zu umgehen, wurde>der Schalter für die Batterie 2 vorgesehen. Erst stromlos machen, dann>den Klinkenstecker stecken/ziehen.
Gar keine gute Idee!!! Und wenn du das vergißt oder sonst irgendwie
unabsichtlich abziehst??
>Sicherung für Akku1 3A und bei Akku2 ca. 6A?
Nächster Normwert und träge.
>Bei den Akkus handelt es sich um LiFePO4-Akkus, wusste doch dass ich>eine Angabe vergessen habe.
Was vertragen die für Rückströme?
> Gar keine gute Idee!!! Und wenn du das vergißt oder sonst irgendwie> unabsichtlich abziehst??
Guter Einwand, mal an was anderes gedacht uns schon ist es
passiert....dann kommt ein zweipoliger Flachstecker zum Einsatz. Die
kann man gut zusammenstecken und wieder abziehen.
>>Sicherung für Akku1 3A und bei Akku2 ca. 6A?> Nächster Normwert und träge.
In diesem Falle dann 3,15A bzw. 6,3A (gefunden bei Reichelt)
> Was vertragen die für Rückströme?
Wenn man Rückströme mit Ladestrom gleichsetzen kann, dann 7,5A max.
Es gibt keine Herstellerangaben bzw. Rückstrom.
Hallo Kai,
welchen Grund hatte Deine Frage bzgl. der Rückströme?
Habe nochmals auf der Herstellerseite nachgeschaut und keine Angaben
gefunden.
Beste Grüße
Peter
Hallo,
> Peter M. schrieb:> Meine Frage zum Kühlen: Aktiv kühlen in Form eines kleinen Lüfters oder> ist quasi die Umgebungsluft ausreichend?
Lüfter sind bei solcher Anwendung völlig überflüssige Kinkerlitzchen.
Man dimensiniert die effektiv wirkende Kühlfläche bzw. Kühlkörper so,
dass keine unzulässige Erwärmung auftritt.
> Werden denn "normale" Dioden auch so heiss und müssen somit gekühlt> werden?
Was sind normale Dioden?
Sollen das einfache Si-Dioden sein? Ja natürlich werden die auch heiß.
Wenn Shottky-Dioden bei 20A ca. 0,5...0,7V Spannungabfall haben, dann
werden da ca. 10W...14W Verlustleistung in den Dioden umgesetzt.
Bei normalen Si-Dioden sind eher 1V...1,2V Flußspannung zu erwarten.
Entsprechend werden bei 20A über 20W verheizt.
Hat man keine Dioden für so hohen Strom zur Verfügung oder will
einfacher und oder billiger bauen, so kann man auch einige kleinere
Dioden parallel schalten.
Allerdings haben Dioden leicht abweichende Flußspannung und diese ist
auch noch temperaturabhängig. Deshalb ist es in solcher Schaltungsweise
sehr zweckmäßig, zu jeder Diode noch einen kleinen Reihenwiderstand zu
geben, über den bei max. Laststrom ca. 30...50mV Spannung abfallen.
Das führt zwar einerseits zu erhöhten Verlusten, aber dafür kann man die
Belastung der einzelnen Dioden soweit reduzieren, das deren
Spannungabfall eher gering bleibt (ca. 0,35...0,4V)
Bei einer Anzahl Dioden auf einer ausreichend großen Leiterplatte mit
genügend großen Kupferflächen spart man sich auch den Kühlkörper.
Um minimale Verluste zu erreichen, sollte man die Dioden nur mit einem
Bruchteil des Nennstromes belasten.
Z.B. könnte man mal eben 10 Stück davon parallele schalten. dazu
ca. 27mOhm in Reihe zur guten Stromverteilung.
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A400/SK84C_SK86C-TSC.pdf
Gruß Öletronika
Peter M. schrieb:> Maximaler Dauerentladungstrom: 20A
Da wird bei Reihenschaltung schon einiges an der Diode verheizt. Wenn
der Verpolungsirrtum nicht so oft auftritt, wäre eine dicke Diode in
Sperrrichtung von Plus nach Minus UND eine Sicherung davor auch eine
Lösung. Im Verpolungsfall knallt dann die Sicherung nach kurzer Zeit
durch und die Opferdiode wirst Du dann evtl. wegen Überlastung
austauschen müssen.
Bis da in Sperrichtung Strom fließt, müßte ja mehr als der
Kurzschlußstrom des Akkus fließen, also vermutlich 3-stellig. Da kann
man die Diode auch gleich weglassen, oder?
Prinzip-Schaltung.png
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