Hallo zusammen Ich will für ein projekt quasi einen Elektro-Hybridantrieb mit einem LiPo-Akku und einem Brushlessmotor bauen. Anstelle eines Benzinmotors soll die Energie aber vom Netz kommen. Der motor ist ein Rc-brushlessmotor, der Regler von flyduino mit Telemetriemöglichkeit. Die Grundlast des Motors beträgt nur ca. 2 A (24h am Tag). Für ca. 5 s soll aber etw 4x täglich ein strom von max. 30A abgerufen werden. Zudem muss beim bremsen der rückgewonnene Strom aufgenommen werden ohne dass was durchbrennt. Die Spannung soll zwischen 16-24v liegen. Die einfachste lösung wären Supercaps. Der einzige nachteil ist der platz und dass das handelsübliche steckernetzteil wohl die rückspeisung nicht aushält. Die andere Möglichkei wäre ein Lipo-akku mit Lade-ic und balancer. Das problem dabei ist der hohe Aufwand für die Ladeschaltung, passende, möglichst simple bauteile und dass der Verbraucherstrom ab und zu grösser sein wird als der ladestrom ist. Von der rückspeisungsmöglichkeit ganz zu schweigen. Hat jemand eine Idee? Wie wird das bei den hybridautos gemacht? Vielen dank jetzt schon für Vorschläge
Hallo, > Silvan H. schrieb: > Die einfachste lösung wären Supercaps. würde ich auch so sehen. 5s und 30A sind doch noch überschaubar. Das sollte mit ca. 100F zu machen sein. Mußt nur sehen, das die einen genügend niedrigen Innenwiderstand haben und die 30A auch gut bringen. Gruß Öletronika
Nabend, Ich würde glaub auch die Lösung mit den Kondensatoren favorisieren. Bei den LiPo musst du ja auch erstmal ausreichend dicke nehmen, damit die 30A liefern. So als Beispiel: Ne kleine Zelle mit 130mAh (http://www.reichelt.de/Akkupacks-LiPolymer/JM-MSL-3-7-130/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=108500&GROUPID=4225&artnr=JM+MSL+3%2C7+130&SEARCH=lipo) hält 15C aus, in dem Fall also 1950 mA. Desweiteren sind Lithium-Akkus was Alterung angeht für Dauerbetrieb auch nicht immer die beste Idee. Was genau meinst du? Die Rückgewinnung von Energie? Da ist meines Wissens einfach der Trick, dass man mithilfe der Ansteuerung (falls dich das interessiert, Stichwort: B6-Brücke) den Motor (meist Synchronmaschinen) sowohl zum beschleunigen (motorischer Betrieb) als auch zum bremsen (rekupieren) nutzen kann. Die Dinger nennt man dann auch 4-Quadranten-Umrichter Falls du die "Verbindung" zwischen den beiden Antrieben meinst, da gibt es so gut wie alles... Was mir auf die Schnelle einfällt: - Jede Antriebsart eine Achse - Verbrenner wird nur zum Aufladen der Batterie genutzt, Traktion nur über E-Maschine (Range Extender) Hoffe das hilft dir weiter! LG Tobi
:
Bearbeitet durch User
Hallo miteinander Vielen Dank schon mal für die ersten Antworten. Das ging ja schnell. Ich werde noch etwas ausführlicher: Ich will eigentlich das hier nachbauen als Ausstellungsobjekt, einfach nur mit einem Schwungrad statt 3 bzw. einer Ebene https://www.youtube.com/watch?v=n_6p-1J551Y Da es immer am gleichen Ort steht, kann ich die Energie vom Netz beziehen. Die Grösse soll 100x100x50mm sein. Für die Elektronik habe ich aber allerhöchstens 150x45x20 zur Verfügung, damit man das Schwungrad noch gut sehen kann. Beim Cubli sind Maxon-Motoren und ein LiPo-Akku drin. Die Maxon-Motoren und deren Ansteuermodule kosten aber min. 200 Euro. Daher war die Idee, gewöhnliche Modellbau-Brushless-Motore zu nehmen (10 Euro) und ein Modellbauregler wie diesen hier (23 Euro), der auch Telemetrie wie Stromverbrauch, Drehzahl, Spannung etc. ausgeben kann http://flyduino.net/KISS-ESC-2-5S-24A-race-edition-32bit-brushless-motor-ctrl Bei diesem Regler steht aber ausdrücklich, dass er wegen der Rückspeisespannung nicht an einem Netzteil sondern nur an einem Akku betrieben werden darf. Akkus kenne ich vom Modellbau sehr gut. Ich hätte wohl zwei von diesen in Serie geschaltet: http://www.swaytronic.ch/LiPo-Akku---Swaytronic/LiPo-Akku-2S-7-4V/2S-7-4V---35C---70C/Swaytronic-LiPo-2S-7-4V-500mAh-35C-70C-PH.html Die können bis 35 A. Gemäss diesem Rechner http://www.elektronik-labor.de/OnlineRechner/Kapazitaet.html Bräuchte ich für einen Spannungsabfall über den Kondensatoren von 4 V und die angestrebten 5s einen Kondensator mit 40F und natürlich für 20 V. Ein Doppelschichtkondensator wie dieser hier http://www.digikey.com/product-detail/en/nesscap-co-ltd/ESHSR-0050C0-002R7/589-1004-ND/946804 hat D18x42mm. Davon bräuchte ich 8 Stück. Das gibt mir ein Volumen von ca. 160x45x18 alleine für die Kondensatoren. Im Vergleich zu oben genanntem Akku der dann ca. 45x50x14mm hat. Mit dem Akku kann ich dann aber bei halber Grösse theoretisch ca. 1 Minute 30 A ziehen. Die Lebensdauer sieht bei den Supercaps mit 1000 h meiner Meinung nach zudem viel schlechter aus als beim Lipo. Denn wenn ich den Lipo 20s/Tag in Anspruch nehme, dann muss eine Aufladung nur alle 3 Tage erfolgen. Bei einer Lebensdauer von ca. 600 Zyklen gibt mir das 1800 Tage. Also 5 Jahre. Im Dauerbetrieb habe ich pro Jahr für den Kondensator aber 9000 h. Das heisst ich müsste die Kondensatoren 9x im Jahr auswechseln. Ich weiss dass er dann noch nicht defekt ist, aber immer mehr Speicherverlust hat. Ich freue mich auf weitere Ideen, Anregungen. Danke und Gruss
Silvan H. schrieb: > 9000 h. Das heisst ich müsste die Kondensatoren 9x im > Jahr auswechseln. 1000h @ 85°C. Zumindest bei Elkos rechnet man je 10°C weniger = doppelte Lebensdauer. Wenn du die Dinger bei max. 35°C betreibst, wärst du schon bei 32000h, also etwas weniger als 4 Jahre. Mit etwas "Über-Auslegen" kannst du natürlich auch größere Kapazitätsverluste noch abfangen. Die EDLCs sind aber keine "normalen Elkos", ich weiß also nicht, ob das so übertragbar ist.
Habe gerade noch was recherchiert zum Thema Lebensdauer der Supercaps. Die halten wohl schon wesentlich länger. Denn entscheidend seien die Temperaturen und die Ladezyklen/-ströme. Diese sind aber alle vernachlässigbar. Von daher sollte das wohl schon so 1-2 Jahre halten.
Hallo "ich" Da warst du grad ein paar Sekunden schneller :) Danke trotzdem.
Ich habe offenbar noch einen gravierenden Verständnisfehler bei den Kondensatoren gemacht. Ich nahm an, dass sich diese in Reihenschaltung gleich verhalten wie Akkus. Sprich die Kapazität bleibt gleich, aber die Spannung steigt. Dies ist aber offenbar gemäss z.B. http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1006081.htm nicht so. Sondern die Kapazität wird um den Faktor der Anzahl gleicher Zellen kleiner. Will ich also 40F/20V, dann müsste ich 8x320F/2.5V in Serie hängen! Das sprengt den Platz dann aber so was von!
Welche Motore verwendet MAXON? Servomotore mit absolutwertgeber oder Brushlessmotore? Bau ersteinmal dein Balancéh, bekomm den stabil zum stehen. Dann kannst Du Dir immernoch Gedanken um die Batterie machen. Gruß StromTuner
Das war ein Brushlessmotor mit Hall-Sensor. Da die Variante mit Kondensatoren wohl wegen dem Platz nichts bringt, wäre jetzt genau das die Frage: Wie baut man das ganze Batteriemanagement? So dass der Akku nur geladen wird wenn er fast leer ist und nicht wie bei allen Lade-ICs die ich kenne schon wenn die Spannung unter 3.9V/Zelle sinkt. Auch beim Laden muss die Funktion aber noch gewährleistet sein. Ich habe eine Ladeschaltung für eine einzelne Zelle gebaut. Da passiert genau das. Das Problem ist, dass bei Belastung die Spannung schnell mal um 0.3V/Zelle heruntergerissen wird. Erst recht wenn ich weit über dem Ladestrom belaste. Dann schaltet der Lade-IC permanent ein und aus. Und dann ist da noch das mit dem Balancieren. Dafür gibt es kaum IC's und wenn dann nur ultra-Miniatur und extrem komplex. Denn die meisten Ladegeräte haben dafür mittlerweile Mikrocontroller gesteuerte Schaltungen. Da musst du dann aber definitiv wissen was du tust. Ich habe nur den Master in Robotik ;) Dafür reichen meine Elektronikkentnisse leider nicht aus, weshalb ich ja hier nachfrage.
30A aus Supercaps? Die Dinger haben normalerweise viele Ohm Serienwiderstand. ahjftered
Danke für deine Antwort. Das mit den Kondensatoren hat sich aber wohl wegen Reduktion der Kapazität in Reihenschaltung erledigt wegen dem Platzbedarf.
ahjftered schrieb: > 30A aus Supercaps? > Die Dinger haben normalerweise viele Ohm Serienwiderstand. nein, sie haben wenige milli-Ohm. Was du meinst sind die "alten" Goldcaps.
6xlifepo4 in Reihe und parallel dazu strombegrenztes Netztel mit 21Volt. Bei 13V einfach abschalten. Ich würd da nicht viel bimbamborium drum machen. Oder?
Silvan H. schrieb: > Wie baut man das ganze Batteriemanagement? > So dass der Akku nur geladen wird wenn er fast leer ist und nicht wie > bei allen Lade-ICs die ich kenne schon wenn die Spannung unter > 3.9V/Zelle sinkt. Auch beim Laden muss die Funktion aber noch > gewährleistet sein. Wenn die Schaltung für LiPo ausgelegt ist, hat sie bis zu 3V herunter zu funktionieren. Voll bei 4,2V / Entladeende um 3V (je nach Last). Ich betreibe ein älteres Autoradio, was nicht von der Spannung getrennt werden darf: 12V-Bleiakku und Netzgerät mit 13,8V / 500mA. Im zeitlichen Mittel bleibt das deutlich unter 500mA, in kurzen Spitzen liegt es aber deutlich drüber = Mein Akku ist immer voll, aber die vom Netzteil nicht lieferbaren Spitzen puffert der Akku ab. Das würde ich jetzt auf Dein Gebilde übertragen: Stromversorgung mit 4,0 V / Zelle, verfügbarer Strom 3 Ampere. Wenn der Motor schluckt, liefert das der LiPo, danach ist genug Strom über, den nachzuladen. Mit "nur" 4 Volt hast Du geschätzt 80% Ladung, aber mit dauerhaft 4,2 oder gar 4,3V machst Du Lithium tot. Es ist zu gewährleisten, dass die Li-Zelle niemals unter 3V-Leerlaufspannung kommt, darunter nehmen die Dinger hohe Ladeströme übel. Was ich mit einer Bastelplatine aus dem Modellbau garnicht sehe, ist die Rekuperation, das würde eine eigene Schaltung mit deutlich Mehraufwand bedeuten.
Warum willst du LiPo Akkus? Für den Zweck sind LiFePO4 viel besser geeignet. Robuster, stabilere Spannung, sicherer und längere Lebensdauer. Mit etwa 3,5V pro Zelle können sie dauerhaft am Netzteil hängen und haben damit immer noch ca 90% Kapazität.
Ach echt? Die kenn ich nicht wirklich die LiFePo4. Im Internet steht aber oft, dass die balanciert werden müssen, auch wenn sie stabiler als LiPos seien...? Ich habe mal ne weile gegoogelt. Irgendwie finde ich auch keine die so hohe Ströme können und trotzdem klein genug sind um sie in meinen vorgegebenen Platz zu bringen. Hat jemand ne gute Adresse?
Die hier können bis 50A liefern, kurzzeitig sogar 120A: http://shop.lipopower.de/A123-Systems-ANR26650M1B-2500-mAh Wieviel Platz hast du denn? Und wie lang soll es ohne Netz laufen können?
Danke für den Link. Platz habe ich wie weiter oben beschrieben für die gesamte Elektronik ca. 150x45x20. Die Akkus sollen nur zum Überbrücken von ca. 5s Stromspitzen liefern. Und das so ca. 4x pro Tag im Schnitt. 500mAh sollten mehr als genug sein. Aber in der Grösse findet man echt fast nichts. Die meisten haben 1.1Ah und sind in der Grösse 18650, was vieel zu gross ist.
Wenn du das ganze sowieso über Netz, also Kabel, betreibst, können die Akkus doch auch beim Netzteil untergebracht werden.
:
Bearbeitet durch User
Silvan H. schrieb: > 500mAh sollten mehr als genug > sein. 30A bei 500mAh ist eine Belastung von 60C - das ist schon ordentlich! Im Modellbau wird sowas als Antriebsakku verwendet, z.B. hier: http://www.mylipo.de/Lipo-480mAh-74V-40C-80C-BLADE-130-X Aber ob so ein Akku, der auf Hochstrom und günstigen Preis bei kurzer Lebensdauer optimiert ist, als Dauerbetriebs-Lösung lange hält? Zumindest wäre es sehr ungesund für den Akku, wenn er dauernd auf fast 100% Ladezustand gehalten wird. Um Balancierung wirst Du auch nicht herumkommen.
:
Bearbeitet durch User
@Jobst: Die Idee finde ich gar nicht mal schlecht. Zumal dann gleich die Masse die balanciert werden muss nochmals sinkt. Da mit LiFePo ja wie ihr sagt keine Schaltung nötig wäre, müsste ich einfach noch ein zusätzliches Gehäuse machen und zwischen Netzteil und Ausstellungsstück machen. @Thomas: Ich weiss dass das schon ordentlich ist. Aber für die 5s sollte das eigentlich nichts ausmachen. Und weil ich auch denke dass es für den Akku nicht gut ist immer nur gaanz wenig und dann wieder gleich voll geladen zu werden, habe ich oben geschrieben dass der Akku von der Ladeelektronik getrennt werden müsste bis er fast leer ist und erst dann wieder geladen wird.
Silvan H. schrieb: > dass der Akku von der > Ladeelektronik getrennt werden müsste bis er fast leer ist und erst dann > wieder geladen wird. Das ist auch nicht gut für den Akku! Am Besten ist es wohl, den Akku-Ladezustand zwischen 30% und 80% zu halten, bzw. bei 3,8V/Zelle. Möglichst keine Vollzyklen fahren - das ist eher was für Nixx-Akkus.
Hallo zusammen Ich habe mir heute "kurz" die Zeit genommen das ganze System mit Kondensatoren als Speicher im Matlab/Simulink zu simmulieren. Dabei ist folgendes herausgekommen: - für eine Masse von 500g des gesamten Ausstellungsstückes genügt ein 30W-12V-Maxon-Motor (70 Euro) mit max. 10A um das Teil vom liegenden in den balancierenden Zustand zu kippen. - Um den Motor kurzzeitig überlasten zu können, nehme ich ein 18V-Netzteil - Als Speicher genügen dann in der Theorie 4 Stück 5F-Kondensatoren (siehe Anhang) - sollten die Kondensatoren nicht genügen, habe ich einen Modellbau-LiFePo4 gefunden der von den Abmessungen perfekt wäre und ebenfalls kurzzeitig 10A liefern können sollte (4 Stück davon in Reihe) https://www.amainhobbies.com/protek-rc-2x1s-sport-race-15c-stick-life-battery-6.6v-500mah-kyosho-miniz-ptk-5182/p177901 - falls ich die Akkus doch noch balancieren will, habe ich hier eine meiner Meinung nach sehr gute und verständliche Masterarbeit gefunden, die die verschiedenen Balanciermethoden mit einem MyC einfach erklärt https://www.esa.informatik.tu-darmstadt.de/twiki/pub/Staff/AndreasEngelTheses/2013_MA_Denk.pdf Jetzt steht der Realisierung soweit nichts mehr im Weg. Besten Dank an alle.
Mach da n Relais mit vier Umschaltkontakten dran und wenn Du auflädst, klemmst Du mit dem Relais je einen 47Ohm Widerstand parallel zu den jeweiligen Zellen (immer) und lässt Das zwei Stunden mit (16.2V, begrenzt auf 1A)laufen. So eine Aufwand... Die schriftliche Arbeit sieht ordentlich aus. Schade, das alle Messreihen gut zehn Jahre alt sind und nicht eine davon selbst aufgenommen wurde. Zugriff auf die meisten Dokumente am 11.06. hehe. Die Arbeit an einem tag geschrieben (sicher nicht) Das ist wohl der heutige Zeitgeist... Viel erfolg, ich bleibe dabei: mach erst mal die Regelstrecke tauglich, BEVOR Du dir Gedanken über die Akkus machst.
Angehängte Dateien:
Hallo, > Silvan H. schrieb: > - für eine Masse von 500g des gesamten Ausstellungsstückes genügt ein > 30W-12V-Maxon-Motor (70 Euro) mit max. 10A um das Teil vom liegenden in > den balancierenden Zustand zu kippen. 500g für das Gesamtsystem scheint mir sehr sportlich. Motor und Schwungscheibe wiegen doch schon gut 100g oder mehr? Davon brauchst du 3 Stück, dazu die Energieversorgung und Rahmenkonstruktion + Elektronik und Sensorik. > - Um den Motor kurzzeitig überlasten zu können, nehme ich ein > 18V-Netzteil > - Als Speicher genügen dann in der Theorie 4 Stück 5F-Kondensatoren > (siehe Anhang) Ja, aber für eine so kompakte und komplexe Anordnung wären Goldcpas dann wohl doch nicht so geeignet. Das ganze System wird ja erheblichen Aufwand machen, da sollte eine Ladeschaltung nicht mehr so sehr ins Gewicht fallen. > - sollten die Kondensatoren nicht genügen, habe ich einen > Modellbau-LiFePo4 gefunden der von den Abmessungen perfekt wäre und > ebenfalls kurzzeitig 10A liefern können sollte (4 Stück davon in Reihe) > https://www.amainhobbies.com/protek-rc-2x1s-sport-race-15c-stick-life-battery-6.6v-500mah-kyosho-miniz-ptk-5182/p177901 Gerade im Modellbaubereich sollte es auch Akkus geben, die für sehr hohe Impulsbelastungen taugen. > - falls ich die Akkus doch noch balancieren will, habe ich hier eine > meiner Meinung nach sehr gute und verständliche Masterarbeit gefunden, > die die verschiedenen Balanciermethoden mit einem MyC einfach erklärt > https://www.esa.informatik.tu-darmstadt.de/twiki/pub/Staff/AndreasEngelTheses/2013_MA_Denk.pdf > > Jetzt steht der Realisierung soweit nichts mehr im Weg. Eine Balancierschaltung sollte man auf alle Fälle spendieren, wenn man die Akkus ausreizen und nicht zu schnell schrotten will. Da steht bloß die Frage, wie schnell willst du laden. Wenn es mit modertem Ladestrom gehen darf (ca. 300mA...1A), dann reicht auch eine recht einfache und kompakte Schaltung. Ich habe ich mal eine für Eigenbedarf gebaut, die gut funktioniert und sehr leicht nachgebaut werden kann (siehe Anhang, oben 6x mit ZR431). Der max. Ladestrom hängt dann von der Kühlung der Transistoren ab. Gruß Öletronika
:
Bearbeitet durch User
Hallo Öletronika Danke für deine antworten. Nett gemeint, aber leider nicht wirklich nützlich :s 1. Ich habe oben geschrieben, dass ich nur ein schwungrad realisiere. Das teil habe ich im cad schon grob modelliert und 500g kommt recht gut hin. 2. Aufwand mechanisch ist für mich als Master-mechaniker ein klax. Die elektronik dafür eher auch für mich anspruchsvoll/nur basiswissen. Daher frage ich ja hier nach. Generell ist ja aber der sinn, den aufwand so klein wie möglich zu halten, auch wenn es ein hobby ist ;) 3. Das laden macht mir keine sorge. Das habe ich schon mal realisiert. Nur mit dem balancieren kenne ich mich (noch) nicht so gut aus. Danke trotzdem und einen schönen abend Silvan
http://www.linear.com/product/LTC1540 baugleich, aber andere Tempeaturabhängigkeit der Referenz: http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX931-MAX934.pdf https://www.reichelt.de/ICs-M-MN-/MAX-931-CSA/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=2914&ARTICLE=39630&OFFSET=16&; die refernez entsprechend auf 4.1V stellen und mit etwas Mitkopplung und Hysterese einen Widerstand, der den Ladestrom vorbei leitet, wenn Die Zelle fast voll ist, erfüllt alle Anforderungen. Sind dann vier separate Schaltungsteile, je eins über je einen Akku.
https://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?157641-LiPo-Balancer-Schematics-PCB hier noch die Schaltung, damit Du mit Hysterese und Schwellspannung Dir keinen abrechnen musst :) Ales bissl her, sorry. MAX921 war es glaube ich. kannst ja mal mit dem MAX931 vergelichen, was da anders ist...
Hallo axel Danke für den tipp mit den komperatoren. Kannte ich noch nicht. Spart aber wieder ein paar bauteile im falle einer stanalone lösung. Fürs erste werde ichs ja jetzt wohl mit kondensatoren versuchen. Sollte dies nicht gelingen, entweder wie von dir vorgeschlagen oder mit dem yc die zellenspannungen messen und über einen simplen transistor und widerstand die zelle "leeren". Nicht sehr energieeffizient, erspart aber viel aufwand und elektronikbauteile. Und da ja eh nur lifepo4 muss es ja auch nicht aufs hundertstel volt ausbalanciert sein.
Hallo, > Silvan H. schrieb: > Danke für deine antworten. Nett gemeint, aber leider nicht wirklich > nützlich : > 1. Ich habe oben geschrieben, dass ich nur ein schwungrad realisiere. Ok, dann ist es ja gut > ... Aufwand klein wie möglich zu halten... Genau so denke ich auch. > 3. Das laden macht mir keine sorge. Das habe ich schon mal realisiert. > Nur mit dem balancieren kenne ich mich (noch) nicht so gut aus. Laden ist wirklich einfach. Dazu braucht es nur eine Spannungsquelle und einen Vorwiderstand, mit der man den max. Ladestrom einstellt. Zusammen mit der vorgeschlagenen Balancierschaltung kann man so die Akkus nicht überladen. Gruß Öletronika
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.