Hallo, habe einige hochkapazitive Li-Ion Akkus im Format 16850 mit unterschiedlicher Kapazität, Innenwiderstand und Alter liegen,. Parallell geschaltet käme da ein ganz schöner Batzen Energie zusammen. Ich überlege, aus den Zellen einen Zusatzpack für mein Elektrobike (Eigenbau) zu bauen. Die Zellen würde ich alle parallel schalten, deshalb sollte der Step-UP Schaltregler eingangsseitig zwischen 4,2V und 3,0V sicher funktionieren. Am Ausgang möchte ich 40V sehen, als Strom würde 1A reichen. Mit den 40V puffere ich über eine Schottky-Diode meinen Fahrakku, der vollgeladen 42V hat (Entladeende 30V). Eingangsseitig wären das ca. 12A, sehr guter Wirkungsgrad vorrausgesetzt. Wenn der Schaltregler bei Erreichen von 3V Eingangsspannung automatisch abschaltet, wäre das optimal. Gibt es sowas fertig oder hat schonmal jemand sowas gebaut? Hoher Wirkungsgrad ist Pflicht und das Ganze darf auch was kosten. Vielen Dank für eure Antworten Michael
Spart das balancing. Aber diese hohen Ströme und daraus resultierenden extrem niedrigen Impedanzen dürften eine ziemliche Herausforderung sein.
Brillenputzer schrieb: > Parallell geschaltet käme da ein ganz schöner Batzen Energie zusammen. Der Energiegehalt ist von der Art der Verschaltung völlig unabhängig ...
W.A. schrieb: >> Parallell geschaltet käme da ein ganz schöner Batzen Energie zusammen. > > Der Energiegehalt ist von der Art der Verschaltung völlig unabhängig ... ...nicht aber der Wirkungsgrad. Insbesondere bei Strömen von fast 20A! Ausserdfem glaube ich nicht, das 40W für ein E-Bike reichen, insbesondere beim Anfahren werden wohl mehr als die sechsfache Leistung gebraucht.
Brillenputzer schrieb: > und das Ganze darf auch was kosten. Die grosse Herausforderung ist der Step-Up Transformator, denn du vermutlich nirgends kaufen kannst, der Rest der Schaltung ist überschaubar und besteht aus ein paar Hochstrom MOSFets und einem kleinen Stepup, um die mit genügend Gatespannung zu versorgen. Aber der Hauptwandlertrafo ist deine grosse Baustelle. Der muss primär mindestens mit 3-4mm² CuL gewickelt werden, um den Strom tragen zu können. Wenn das Ganze dann noch einen guten Wirkungsgrad haben soll, wird das eine richtige Wissenschaft.
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W.A. schrieb: > Der Energiegehalt ist von der Art der Verschaltung völlig unabhängig ... Im Prinzip richtig, in meinem Fall aber nicht. Da die Zellen alle unterschiedliche Kapazität, Alter usw. haben, lassen die sich nicht vernünftig in Serie schalten. Nur wenn ich alle Zellen parallel schalte, kann ich den Energiegehalt entnehmen. Meine Recherchen ergaben, dass wohl der Wirkungsgrad dramatisch in den Keller geht, je niedriger die Eingansspannung ist. Zumindest bei dem ganzen Billigzeug zwischen 9,95 und 19,95 EUR, sofern überhaupt Angaben zum Wirkungsgrad gemacht werden. Harald W. schrieb: > Ausserdfem glaube ich nicht, das 40W für ein E-Bike reichen, > insbesondere beim Anfahren werden wohl mehr als die sechsfache > Leistung gebraucht. Bitte n.M. den Eingangspost aufmerksam lesen, da stand: > Mit den 40V > puffere ich über eine Schottky-Diode meinen FAHRAKKU ... Matthias S. schrieb: > Die grosse Herausforderung ist der Step-Up Transformator, denn du > vermutlich nirgends kaufen kannst ... OK, dann muss ich die Idee beerdigen. Gerne hätte ich was fertiges gekauft. Wundert mich allerdings, dass es keinen Step-UP Regler gibt, der mit einer einzigen Li-Xx Zelle auskommt. In einer Zeit, wo es eigentlich nichts gibt, was es nicht gibt ... Micha
Brillenputzer schrieb: > Wundert mich allerdings, dass es keinen Step-UP Regler gibt, > der mit einer einzigen Li-Xx Zelle auskommt. In einer Zeit, wo es > eigentlich nichts gibt, was es nicht gibt ... Sowas gibt es natürlich - aber eben nicht für solche Ströme und Spannungshübe, die du bei deinem 'Akku-Recycling' Projekt nutzen willst. Die anderen nehmen für sowas eben gleichförmige Zellen aus einer Charge und schalten sie dann hintereinander, genau wie im Akku deines Fahrrades. Den Rest erledigt beim Laden eine Balancerschaltung, um die Akkus auf gleichem Level zu halten.
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Brillenputzer schrieb: > In einer Zeit, wo es > eigentlich nichts gibt, was es nicht gibt ... Stimmt so natürlich nicht. Deine Anwendung ist einfach zu speziell als dass das irgendjemand auf den Markt werfen will.
Matthias S. schrieb: > Die anderen nehmen für sowas eben gleichförmige Zellen aus einer Charge > und schalten sie dann hintereinander, genau wie im Akku deines > Fahrrades. Den Rest erledigt beim Laden eine Balancerschaltung, um die > Akkus auf gleichem Level zu halten. Das ist mir schon klar. Ich hoffte eben, vorhandene Zellen noch nutzen zu können. Oft krepiert eine Zelle in einer Serienschaltung und der ganze Akku wird unbrauchbar. Aus solchen Akkus habe ich ca. 800Wh intakte Zellen rumliegen, die keinen Cent kosten. Immer nur neu kaufen (und noch brauchbares wegwerfen) kann jeder. Matthias S. schrieb: > Sowas gibt es natürlich - aber eben nicht für solche Ströme und > Spannungshübe ... Aus reinem Interesse: Für welche Ströme gäbe es denn so eine Schaltung bei welchem Wirkungsgrad? Von 3V nach 40V sollte allerdings schon sein.
Brillenputzer schrieb: > Ich hoffte eben, vorhandene Zellen noch nutzen > zu können. Das ist ja auch ok, nur eben für so eine E-Bike Anwendung nicht. Ich benutze fast ausschliesslich recyclete 18650er Zellen für meine Projekte, allerdings nehme ich dann gleichartige und schalte sie auch in Reihe und parallel, wenn ich höhere Spannungen und Ströme brauche. Deine Idee ist eine ausgefallene, um nicht zu sagen, Schnapsidee, denn wer will schon aus 3,7V plötzlich 40V machen, um damit ein Fahrrad anzutreiben. Das ist zu sehr an den Haaren herbeigezogene Wiederverwendung.
Matthias S. schrieb: > wer will schon aus 3,7V plötzlich 40V machen, um damit ein Fahrrad > anzutreiben. Wie schonmal gesagt, ich will damit nicht ein Fahrrad antreiben, sondern den Fahrakku puffern. Wenn ich Stunden unterwegs bin, würde es reichen, wenn ständig 1A nachgepuffert wird. Nach der Zeit wären die Mischmasch-Akkus dann auch leer. Mischmasch-Akkus in Reihe und Serie zu verschalten, stelle ich mir abenteuerlich vor, außer ich ermittle tagelang die Kapazität der Zellen, führe Listen und kombiniere die Zellen entsprechend. Das Problem der unterschiedlichen Selbstentadung der Zellen wird man damit kaum in den Griff bekommen. Dann braucht es eine Einzelspannungsüberwachung beim Entladen und beim Laden leistungsfähige Balancer, letzteres gibt es m.W. auch nicht. Ob man die wirklich vorhandene Kapazität entnehmen kann, ist zweifelhaft, weil einzelne Zell-Etagen vor der Zeit in die Knie gehen werden und eine weitere Entladung verhindert werden muss. Meine "Schnapps"-Idee wäre eben, die vielen LiXx Mischmasch-Akkus zu einer einzige Zelle zusammenzuschalten. Das erspart eine Menge Zirkus beim Laden, sowie beim Entladen. Das steht und fällt aber mit einem leistungsfähigen Step-Up Wandler mit gutem Wirkungsgrad. Den gibt es offensichtlich nicht. Also ausgeträumt.
Matthias S. schrieb: > Der muss primär > mindestens mit 3-4mm² CuL gewickelt werden, um den Strom tragen zu > können. Hm, warum denn so viel? Es geht hier ja "nur" um 10-12 A, da müssten doch gefühlt 1.5 qmm locker genügen? 3-4 qmm kommen mir jetzt etwas viel vor.
M. K. schrieb: > 10-12 A, Du musst den Strom schalten, du hast Verluste im Trafo, du musst sekundär gleichrichten. Da ist nix mit 99% Wirkungsgrad. 80% wären wären schon super, dann bist du bei 50W Eingangsleistung. Wenn du jetzt nicht die Ladeschlussspannung, sondern die Nennspannung von ca. 3,7V ansetzt bist bu bei ca. 15A, bei Entladerschlussspannung schon deutlich drüber.
M. K. schrieb: > um 10-12 A, da müssten doch gefühlt 1.5 qmm locker genügen? Nachtrag: Je dünner der Draht, desto größer deine Verluste. Ausserdem sollte man die max. Strombelastbarkeit eines frei verlegten NYM Kabels für 230/400V nicht mit der beim Trafowickeln gleichsetzen.
Brillenputzer schrieb: > Aus reinem Interesse: Für welche Ströme gäbe es denn so eine Schaltung > bei welchem Wirkungsgrad? Von 3V nach 40V sollte allerdings schon sein. Es sind aber gerade die 3V die dich umbringen. Die Regelmimik braucht Versorgungsspannung. Und die MOSFETs wollen ordentlich Gatespannung sehen, wenn sie 15A (Mittelwert!) bei kleinen Verlusten schalten sollen. Am ehesten würde man sowas zweistufig bauen. Einen kleinen Booster, der dir sagen wir 12V bei geringer Leistung erzeugt. Der versorgt dann nur den Controller und die MOSFET-Treiber. Und dann den Leistungsteil, der die 3.7V Akkuspannung direkt hochtransformiert. Ein Flußwandler wäre vermutlich die geschicktere Topologie. Und eine aktive Gleichrichtung wäre sicherlich von Vorteil.
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Axel hat da völlig recht - in allen Punkten. Problematisch(er als sonst) ist es allgemein, wenn die Spannung sehr hoch, oder aber, wie hier, sehr niedrig ist. Der Strom geht ja bei FETs wie auch bei den Leitungen und Drähten quadratisch in die Verlustberechnung ein. Auch der Tip mit dem (Gegentakt-)Flußwandler ist Gold wert (Denn ohne Trafo stellt einem auch der hohe Boost-Faktor wirkungsgradmäßig ein Bein...). Da es bei Dir kaum auf das letzte Quentchen Gewichts- und Größeneinsparung ankommen wird, sondern eben auf maximal erreichbare Effizienz, kann man einen vernünftigen Trafo verwenden (möglichst weit überdimensioniert, um alle Verluste klein zu halten). Man müßte auch etwas nach den bestmöglichen FETs (12Ver ?) suchen. Vielleicht auch nur relativ niederfrequent takten? Ich würde in dem Fall alles in Richtung Verlustminimierung versuchen wollen.
Matthias S. schrieb: > Die grosse Herausforderung ist der Step-Up Transformator, denn du Was für ein Trafo? Da braucht man nur eine Spule. Für 40V 1A wird die wohl um die 20-30A Sättigungsstrom brauchen. Nicht unmöglich, vor allem weil die Induktivität nicht groß sein muss. Da wird man wohl mit 4,7µH hinkommen oder so - je nach Schaltfrequenz. Da gibt schon noch was von der Stange. Auch Boost-Controller und FET sollten auftreibbar sein. Wenn der Boost-Controller etwas mehr Spannung für sich selber braucht, auch kein Problem, dann machen wir einen kleinen Hilfsregler hin, wie den MCP1640 oder eine kleine Charge-Pump. Manchmal macht das der Controller das schon selber. Generell ist das kein Hexenwerk. Was nicht heißt, dass die Lösung sinnvoll ist. Das Übersetzungsverhältnis ist ungünstig, die Ströme sind gewaltig und die Last ist auch nicht sehr konstant. Ich tippe stark drauf, das Balancing viel billiger ist. Weniger Aufwand bei höherem Wirkungsgrad inklusive guter Überlastfähigkeit (die der Boost nicht hat) - der Wandler fällt dann komplett weg.
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