Liebes Forum! Ich möchte in einer Sache um etwas Inspiration, Rat und Hilfe bitten: Durch meine Arbeit muß ich mobil Energie mitnehmen können. Dazu habe ich diverse LiFePO4-Akkus dabei: * Ein 5-Zell-Block mit 40AH * Eine Einzelzelle mit 10AH * Ein Block 1S2P 10AH Wie hinreichend bekannt, sollte das Ladegerät präzise arbeiten und günstigerweise auch balancieren können. Jetzt finde ich das Balancieren durch Verbrennen allerdings völlig unsinnig und strebe einen anderen Weg an: Ich möchte eine Ladeschaltung entwerfen * mit breitem Eingangsspannungsbereich (~8V - 30V), * einer Steuerung per AVR, Textdisplay, Drehgeber, * durch Softwareanpassung für "alle" Akkutypen [Nixx, Lixx, ev. Alxx] geeignet, * mit "mittlerer" Leistung (angepeilter Ladestrom um 0.7-1.5C, hier <= 15A), * Maximalspannung 24V reicht aus, etwas Luft nach oben, * mit "aktivem Balancing" (s.u.), und * evtl. Pflege- / Erhaltungsfunktionen. Die Balancierung stelle ich mir so vor: * Aufladung mit CC, bis die erste Zelle im Pack die Schlußspannung erreicht. Das geschieht mit einer Spannung über alle Zellen. * Weiterladung der anderen Zellen, bis diese ebenfalls den Ladeschluß erreichen. Dies passiert über den Balanceranschluß, die Zellen sollen unabhängig voneinander geladen werden. Ob nacheinander, zeitlich verschachtelt mit höherer "Umschaltfrequenz", oder quasi mehrkanalig parallel, das steht nicht fest. * Sind alle Zellen auf einem Stand, wird (über alle) mit CV weitergeladen, bis der Strom unter eine Mindestschwelle fällt. Bislang habe ich einiges über die verschiedenen Chemieen gelesen, über die gängigen Verfahren (CCCV, -DV (Nixx)), über Empfehlungen zu Ladeströmen in Bezug zur Akkuschonung (die ich befolgen möchte), und ich konnte mehrere Quellen zu Ladeschaltungen und Ideen dazu im Netz finden. Diese linke ich unten mit rein und möchte ich als Grundinspiration nehmen. Eines meiner besonderen Probleme sehe ich darin, daß beim Laden von Einzelzellen, die fest verdrahtet in einem Pack liegen, nicht einfach Schaltregler genutzt werden können, da ich hier doch eine Art galvanische Trennung benötige - jeder Regler hätte ja die gleiche Masse als Bezugspunkt, wodurch ich untenliegende Zellen im Pack kurzschließen würde. Welche Wege gibt es da, diese Zellen mit einzelnen Kanälen unabhängig laden zu können? Und: Macht mein Grundgedanke dazu Sinn? Ich dachte im ersten Anlauf an einen Ringkern, dem ich eine dicke Primär- und mehrere gleiche Sekundärwicklungen spendiere, an denen nachfolgend dann jeweils steuerbare CC-CV-Schaltregler hängen. Messungen der Zellen ließen sich praktisch daran vorbei durchführen (eine Multicell-Monitoring-Schaltung ist im Dokument [1] mit drin). Ich denke, das ist schon was viel für eine Eingangsfrage, darum möchte ich an dieser Stelle abstoppen und schauen, welche Anregungen und Fragen aufkommen. Vielen Dank an jeden, der sich auch nur ein paar Minuten mit seinen Gedanken hier reinhängt. --- Hier noch die Links: - www.diva-portal.org/smash/get/diva2:348810/FULLTEXT01.pdf - www.logview.info/forum/index.php?threads/opencharge-1-5-schaltpl%C3%A4ne -aufbauanleitung-software-usw-alles-was-mann-braucht.1783/ - shop.lipopower.de/navi.php?s=23 (hier gibts mehrere FAQs dazu, die dem auch sonst im Netz allgemein herrschenden Konsenz zur Akkutechnik entsprechen)
Mike K. schrieb: > Jetzt finde ich das Balancieren durch Verbrennen allerdings völlig > unsinnig und strebe einen anderen Weg an: Das passt schon, bei halbwegs brauchbaren Akkus wird weniger als 1% der zum Laden verwendeten Energie verheizt. Ein ganz einfaches Ladegerät aus dem Modellbaubedarf mit Balancer dürfte die wirrtschaftlichste Lösung sein. Noch mehr Energie bei geringerem Gewicht kann man übrigens mit einem Benzingenerator mitnehmen.
Und einen riesen Haufen Gestank, Lärm und den Zorn der Anwohner gleich dazu.
Naja, ein Generator ist in der Tat keine Alternative; vornehmlich wegen des Lärms. Und ich glaube auch nicht ganz, daß das Gewicht meiner paar Zellen einen solchen Stromerzeuger aufwiegt .. Klar könnte ich einen Billig-Lader aus dem RC-Modellbau kaufen. Aber ist der ganze Chinakram dort, der für 50-100 Mücken angeboten wird, wirklich vertrauenswürdig? Zumal einige wie merkwürdige Mutationen aus dem Hello Kitty Geheimlabor aussehen. Eher wenig professionell. Schaut man die vielen Beispielpläne im Netz an, und liest durch die zugehörige Doku, fällt immer wieder auf, wie sehr der Entwickler sein Hauptaugenmerk auf eine hohe Präzision legt, und meist auch auf schonende Ladung. Das sieht immer sehr nach Alleinstellungsmerkmalen aus. Die Existenz dieser Pläne macht mich etwas stutzig, denn wenn die Alternativen am Markt so gut sind, wäre es nicht eine Zeitvergeudung, einen Eigenbau durchzuziehen?
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Mike K. schrieb: > ... > Zumal einige wie merkwürdige Mutationen aus dem Hello Kitty Geheimlabor > aussehen. Eher wenig professionell. Willst Du laden oder Dich an schönem Design erfreuen? > Die Existenz dieser Pläne macht mich etwas stutzig, denn wenn die > Alternativen am Markt so gut sind, wäre es nicht eine Zeitvergeudung, > einen Eigenbau durchzuziehen? Wenn man was lernen will, geht das viel besser über Versuch und Irrtum im Eigenbau. Andererseits sind viele Fertigprodukte dermaßen abgespeckt (wir wollen ja alle billig), das die Funktion "gerade so" gegeben ist. Oder man nimmt mehr Geld in die Hand und bekommt was ordentliches. Nochmal oder man nimmt noch viel mehr Geld in die Hand und entwickelt/baut selber. Übrigens: Ein herkömmlicher Balancer verheizt immer Energie, das ist sein Prinzip. Es gibt auch kapazitive Balancer, die funktionieren mit Kondensatorumladung, sehr materialaufwändig. Old-Papa
Old Papa schrieb: > Willst Du laden oder Dich an schönem Design erfreuen? ;-) Ich möchte vor Kunden nicht wie ein Kind mit Spielzeug aussehen. Aber dazu kann ich den Lader ja zerlegen und in ein anderes Gehäuse umziehen. > Wenn man was lernen will, geht das viel besser über Versuch und Irrtum > im Eigenbau. Das wäre auch meine Grundeinstellung. Außerdem hatte ich damit, entgegen weitläufiger Meinung, oft gute Kosteneinsparungen - ich arbeite aber auch gewissenhaft und weiß i.d.R., was ich tue. > Andererseits sind viele Fertigprodukte dermaßen abgespeckt > (wir wollen ja alle billig), das die Funktion "gerade so" gegeben ist. Genau das würde ich gerne vermeiden. Auch mit Sicherheitsfunktionen nehmen es manche nicht genau. > Oder man nimmt mehr Geld in die Hand und bekommt was ordentliches. Wenn das wenigstens ein Garant wäre - aber auch hier verkloppen viele Billigheimer angebliche Premiumware. > Übrigens: Ein herkömmlicher Balancer verheizt immer Energie, das ist > sein Prinzip. Ja, das habe ich verstanden, darum ja Weg 3: Das ist eigentlich ein Lader mit 6 Kanälen, die alle voneinander unabhängige Potenziale und Massen haben, und frei zuzuordnen sind. Entweder man lädt damit <=6 Einzelzellen, oder man lädt Packs, wo ein Kanal die Hauptarbeit tut, und zum Balancing dann automatisch einzelne Kanäle über den Balanceranschluß zugeordnet werden, um schwächere Zellen nachzufüllen, bis Gleichstand herrscht. Wenn man es gut macht, kann man so auch mehrere Packs gleichzeitig laden. Ein Pack muß mit dem Balancing nur eben dann warten, bis ein Kanal frei wird und bei ihm weiterarbeiten kann. > Es gibt auch kapazitive Balancer, die funktionieren mit > Kondensatorumladung, sehr materialaufwändig. Das ist Weg 2. Finde ich (wahrscheinlich) auch zu aufwendig, auch wenn ich dazu gerne mal Pläne sehen würde. Die Kernfrage für mich bleibt: Wie kriege ich einen Schaltregler (Buck/Boost), mit der Möglichkeit, Konstantstrom und -Spannung genau regeln zu können, so gebaut, daß er "potenzialfreie" Ausgänge hat?
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Mike K. schrieb: > Old Papa schrieb: >> Es gibt auch kapazitive Balancer, die funktionieren mit >> Kondensatorumladung, sehr materialaufwändig. > Das ist Weg 2. Finde ich (wahrscheinlich) auch zu aufwendig, auch wenn > ich dazu gerne mal Pläne sehen würde. Pläne habe ich auch keine parat, aber eine vor Jahren handgezeichnete Skizze zum Prinzip. (animierte Gif, etwas warten...) Für die Schalter halt FETs, gesteuert von einem µC. Old-Papa
Hmm, habe hier ein interessantes Patent gefunden, sogar deutsch. Hätte allerdings nie gedacht, mal was von jemandem zu lesen, dessen Name ernsthaft "Schimmelpfennig" lautet. ^^ Aber gut, für mich liest es sich recht schlüssig, was er da angemeldet hat. www.google.com/patents/DE102012015621A1 Wie das in der Praxis aussieht und wie genau die Teile bemessen werden müssen, wäre dann noch die andere Frage. Ich nehme an, das, was ich da jeweils außerhalb der Matrix an den Gates angeschlossen sehe, dürfte selbstständig oszillieren und den Takt vorgeben? Er schreibt im Text, daß dieser Balancer so gut funktionieren würde, daß man sogar im Betrieb Zellen entnehmen kann, die Gesamtspannung bestehen bleibt, und die Leistung der fehlenden Zelle(n) von den übrigen mitgetragen wird. Ebenso schreibt er, man könne ggf. völlig auf eine Einzelzellenüberwachung beim Laden verzichten, die Erfassung der Gesamtspannung reiche aus. Nochmal Thema Modellbau: Bisher habe ich einige Ladegeräte gefunden, bei denen der Hersteller eine Kapazitätsobergrenze angibt. Das ist in den gesehenen Fällen meist nur etwa die Hälfte meiner Kapazität .. 20Ah .. :-/
Vergiss die Sache mit den Kapazitäten. Viel zu aufwändig und maximal 50% Wirkungsgrad beim Ausgleich. Das Patent hab ich mir nicht weiter angesehen... Über die Balancerleitungen fließen normalerweise nur ein paar mA. Insgesamt weit weniger als 5% der Gesamtleistung. Ein 3s-4Ah-Akku hat rund 50Wh. 5% sind 2,5Wh. Wieviel Energie braucht ein Mensch pro Tag? ca. 2,5kWh. Ein Entwicklertag lohnt sich dann frühestens ab 1.000 Ladungen, ohne den Materialeinsatz. Und wenn man all die optimalen Annahmen weglässt liegt der Break-Even wohl über 10.0000 Ladungen (bei einem Entwicklertag) bis nie. Die Ausgleichsströme sind so niedrig, dass z.B. die Schaltverluste schon höher liegen können als die Verluste im konventionellen Balancing.
Vielen Dank für die Einschätzung! Über die von dir genannten Aspekte (Zeit / Nutzen) mache ich mir tatsächlich manchmal nicht genügend Gedanken. Darf ich dennoch nochmals meine Kernfrage stellen - Wie schwierig ist es, die unabhängigen Ladeausgänge zu realisieren? Denn daran interessiert mich auch die Flexibilität.. Robbe hat sowas offenbar mal gebaut: "Robbe LiPomat 6-800" heißt das Gerät. Daß es heute nicht mehr erhältlich ist, mag dafürsprechen, daß das Konzept für den Eimer war. Sollte das so sein, gebe ich diesen Versuch hier dran.
Mike K. schrieb: > Daß es heute nicht mehr erhältlich ist, mag dafürsprechen, daß das > Konzept für den Eimer war. Die Firma ist in Insolvenz. Hier ein Mitteilung dazu: http://www.robbe.de/media/documents/isv-mitteilung.pdf
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Die leider insolvente Firma Schulze-Elektronik hat für den Modellbau Bereich auch mal so ein High-End (ca. 500€) Ladegerät angeboten. Es waren aber nicht genug Kunden bereit den Mehrpreis für diese aufwendige Lösung zu bezahlen. Zum Thema Balancieren noch folgendes, was vielen nicht bewusst ist: Ein mehrzelliger Lixx, dessen Zellen alle auf gleiche maximale Ladespannung aufgeladen ist, bekommt nur unterschiedliche Zellenspannungen beim Entladen, wenn die Zellen unterschiedliche Rest-Kapazität haben bzw. die Zellen generell unterschiedliche Kapazitäten haben. Daraus folgt, das beim Laden wenn die entnommene Ladungsmenge (+ Verluste) wieder eingeladen wird, sich die unterschiedlichen Zellenspannungen wieder annähern. Ein Ladegerät das schon bei Beginn der Ladung versucht die unterschiedlichen Zellenspannungen anzugleichen, arbeitet daher kontra produktiv. Die meisten Ladegeräte Hersteller haben das mittlerweile erkannt und Balancieren nur noch am Ende des Ladevorganges, kurz bevor die Ladeschluss-Spannung erreicht wird. Gruß Ingo
Mike K. schrieb: > Hmm, > habe hier ein interessantes Patent gefunden, sogar deutsch. > Hätte allerdings nie gedacht, mal was von jemandem zu lesen, dessen Name > ernsthaft "Schimmelpfennig" lautet. ^^ Aber gut, für mich liest es sich > recht schlüssig, was er da angemeldet hat. > > www.google.com/patents/DE102012015621A1 > Mich wundert ja, daß er das Patent überhaupt angemeldet bekam, denn vergleiche selbst: http://google.com/patents/DE19616621C2 Offensichtlich haben wir in DE mittlerweile Verhältnisse in den Patentämtern wie in USA. Die Aussage es würde nicht lohnen, kann ich nicht bestätigen. Bei Bleiakkus war es sogar so, daß die Schaltung wegen Überhitzung die Leistung drosseln mußte. Ein echtes Problem ist aber der Mehrpreis. Es lohnt wenn, dann nur als Teil eines umfassenden eh nötigen BMS.
Abdul K. schrieb: > Die Aussage es würde nicht lohnen, kann ich nicht bestätigen. Bei > Bleiakkus war es sogar so, daß die Schaltung wegen Überhitzung die > Leistung drosseln mußte. > > Ein echtes Problem ist aber der Mehrpreis. Es lohnt wenn, dann nur als > Teil eines umfassenden eh nötigen BMS. Wenn sich bei Stückzahlen der Mehrpreis schon nicht lohnt, dann erst recht nicht bei einer Eigenentwicklung. Ich seh da keinen Widerspruch. Zudem muss ich meine Wirkungsgradrechnung korrigieren: Es sind maximal 50% für das Aufladen des Kondensators und maximal 50% für das Entladen. In der Summe also maximal 25%.
Es kommt drauf an! 1. Wenn der Rollstuhlfahrer nun zuverlässig die letzten 500m bis nach Hause schafft, kauft er das Teil! 2. Der Wirkungsgrad ist definitionsabhängig. Müßte man also genauer klären, was man drunter verstehen will. Zumal dieser sich nur auf die Ladungsdifferenz beziehen kann, nicht auf die viel größere Akkukapazität.
Hmm, ich denke mal, die Lösung mit der Kondensatormatrix lohnt evtl in Systemen, wo Ausfallsicherheit zum Tragen kommt. Eventuell auch genau da in diesem Rollstuhl, oder in Autos und anderen elektrisch angetriebenen Fahrzeugen mit zig-Hundert Zellen. Der allgemeine Tenor zum Balancing läßt sich inzwischen aber klar erkennen: Kleine Ströme, normalerweise fast nicht notwendig da wenig Drift - was, zusammengefaßt den Gedanken mit einem aufwendigen Balancing absurd erscheinen läßt, und das Verbrennen als hinnehmbar. Natürlich habe ich auch keinerlei Motivation, ein Ladegerät für 500.- EUR kaufen zu wollen; und ich bezweifle irgendwie, daß der Preis gerechtfertigt gewesen ist, es sei denn, es handelte sich dabei um einen dieser extremen Multicharger mit zig Kanälen. Wenn ich auf den Markt blicke, sehe ich dort natürlich jede Menge Angebote. Mal mehr, mal weniger vertrauenserweckend - aber ich sehe neben Billigware auch teils krass überteuert erscheinende Geräte. Die Einschätzung dort ist mir kaum sinnvoll möglich. Mein vorläufiges Interesse gilt einem Skyrc T6755; es hat jedoch eine Kapazitätsbegrenzung bei 20Ah. Was genau damit gemeint ist, erschließt sich mir nicht; und weder Hersteller noch Anbieter haben das bislang beantwortet. Danke für euer Feedback!
Der Balancer ist zumindest in der kapazitiven Variante nahezu transparent für das Ladegerät. Du kannst deine Schaltung also einfach aus zwei unterschiedlichen Herstellern zusammenbauen.
Kennst Duz die Junsi Lader? http://www.zj-hobbyshop.de/ladegeraete-c-2.html Diese haben ein gutes Preis/Leistungs Verhältnis. LiFePo's werden vielfach auch ohen Balancer geladen, bei denen ist das nicht so kritisch. Auf der Seite von Gerd Giese http://www.elektromodellflug.de/ sind über Lader viele Informationen zu finden. Gruß Ingo
Ingo Stahl schrieb: > > LiFePo's werden vielfach auch ohen Balancer geladen, bei denen ist das > nicht so kritisch. So der Plan und die Theorie... Ich dachte das auch, bis mir mein Pedelec-Akku fast gestorben ist. 2 Zellen waren schon fast am unteren Ende, eine immer sofort voll. Da half nur externes Balancieren. Zu Anfang ging alles sehr gut, doch nach ca. einem Jahr wurden die Fahrstrecken immer kürzer. Seit dem wird bei jedem Laden mit max. 500mA balanciert und alles ist gut. Old-Papa
Hallo nochmals! Ich möchte den Thread nicht ohne Abschluß versanden lassen, daher noch Folgendes: Solange ich selbst keine eigenen Informationen dazu habe, nehme ich an, daß die Balancingverluste so gering sind, daß der Aufbau wie im EP beschrieben völlig unnötig sein dürfte. Auch die kapazitiven Balancer dürften etwas overkill sein für diesen Zweck, wennauch das Konzept interessant ist. Für's Erste habe ich mich für den folgenden Weg entschieden, nachdem ich mir alle Empfehlungen nochmals genau angesehen habe: Die Junsi-Charger erscheinen mir rein äußerlich betrachtet etwas knackig im Preis - ich mag mich aber auch sehr täuschen. Für meine Zwecke habe ich von der Marke HiTEC das H4 bestellt. Es hat 4 Kanäle mit je 120W, von denen sich wahlweise je 2 zu einem 240W-Kanal bündeln lassen. Damit habe ich in etwa auch die Flexibilität, die mein Eigenbau durch seine Kanäle bekommen sollte. Gerd Gieses Meinung dazu hätte mich sehr interessiert. Danke euch und Gruß! Mike
Mike K. schrieb: > HiTEC das H4 Hi, aber nicht vergessen, dass die Kanäle nicht galvanisch getrennt sind. Einen 4 zelligen Akku in Reihe kannst du also NICHT jede Zelle an einen Ausgang machen, falls du das vor hattest.
Ich bezweifle, dass das Balancerkabel die Idee aushält. Die Haupt-Anschlüsse kommen ja mit dem Strom klar, aber der Balancer? 40 Ah? Dh bei 0.5 C Ladung 20 A dauerhaft durch das kleine Drähtchen? Eher nicht...
Hallo nochmals! Ich muß korrigieren, das H4 ging zurück, und die Wahl fiel auf ein Junsi iCharger 308 Duo. Zu dem H4 habe ich verschiedene widersprüchliche Infos gelesen, und die Realität war teils noch etwas schlechter. Natürlich sollen beim H4 nicht mit jedem Kanal je eine Einzelzelle in einem Pack geladen werden :) .. Flexibilität bezog sich darauf, daß mein Lader es erlaubt hätte, eben einen Pack mit allen Kanälen zu laden, oder mehrere Packs oder Zellen separat - hier bedeutet es nur, daß ich zumindest mehrere Packs laden und nach Bedarf 2 Kanäle "bündeln" kann. Aber das hat sich nun gegessen; bin neugierig, wie das Junsi ist. Für den Preis hätte ich den Eigenbau aber wahrscheinlich doch mal wagen können ^^ vielleicht später nochmal. (@Jemin: Den Kontext dazu verstehe ich nicht genau)
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