Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Supercap 2,7V 500F u. Balancer Board


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von h3rb3rt (Gast)


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Hallo,

ich habe eine Supercap "Batterie" wie abgebildet aus CN bestellt und 
erhalten.

Einer der Kondensatoren lädt nicht voll auf, es sei denn ich lade ihn 
direkt. Ein zweiter bleibt auch etwas zurück, aber nicht so stark.

Nun frage ich mich was das "Balancer Board" für eine Funktion hat, wenn 
es nicht gewährleistet, dass alle Kondensatoren gleichmäßig bzw voll 
geladen werden.

Oder ist der Defekt am Balancer Board? Wie kann ich das überprüfen?

Vielen Dank.

von Falk B. (falk)


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@ h3rb3rt (Gast)

>Oder ist der Defekt am Balancer Board?

Möglich.

> Wie kann ich das überprüfen?

Die Spannung über den einzelen Kondensatoren messen. Die muss vom 
Balancer recht genau begrenzt werden.

von Εrnst B. (ernst)


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Läd er wirklich einen CAP garnicht voll, oder ist der einfach nur der 
letzte in der Serienschaltung, der Spannung bekommt?

Vermute, anhand des Bildes: Der "Balancer" ist kein "Balancer", sondern 
nur "Protection".
Jeder Supercap hat einen Shunt-Regler parallel, der ab 2.5/2.7 V 
anfängt, Strom "vorbeizuleiten".

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Wenn du da strombegrenzte (z.B. 100mA) 18-20V anlegst, sollten alle 
Kondensatoren auf ihre Endspannung aufgeladen werden.

von h3rb3rt (Gast)


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Also gibt es einen Unterschied zwischen Balancer und Protection Board. 
Dann ist es wahrscheinlich ein Protection Typ, aber wovor schützt er? 
Ich habe an den einzelnen Elkos bis zu 2,85V Spannung gemessen.

Der schwächste ist übrigens mitten drin, falls das was zu bedeuten hat.

Wieso sollten "strombegrenzte" 100mA und 18-20V beim Laden ein anderes 
Ergebnis (also alle "voll") bringen? Ich habe sie mit einem normalen 
Netzteil aufgeladen, das Ruhestrom etwa 16V liefert, Ladestrom etwa 
300mA.

von h3rb3rt (Gast)


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Nachtrag: Ich lade gerade mit einem anderen Netzteil, 20V Ruhespannung 
und beim Laden 740mA Ladestrom.

Der schlechteste Supercap (#4) liegt aktuell mit etwa -0,9V zurück, der 
zweitschlechteste (#6) mit -0,3V, die übrigen liegen innerhalb von ein 
paar mV gleichauf.

von Hartmut  . (rio71)


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balancer heißt, das erst wenn die max. nennspannung des einzelnen zu 
überschreiten droht gekappt wird.
demnach sollte, wie empfohlen, die anzulegende gesamtspannung höher als 
alle max. nennspannungen sein, um festzustellen, das das balancen funzt.

es könnte nämlich im umkehrschluss auch sein, das der bei dem die 
spannung -0,9v zurück ist(#4), der mit der höchsten kapazität ist.

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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h3rb3rt schrieb:
> Wieso sollten "strombegrenzte" 100mA und 18-20V beim Laden ein anderes
> Ergebnis (also alle "voll") bringen?

Strombegrenzt nur deswegen, damit du die Balancerschaltungen nicht 
überlastest. Im Prinzip sind das 'Power' Z-Dioden, die eigentlich alle 
die gleiche Spannung haben sollten. Wenn alle Kondensatoren voll sind, 
sollten alle Z-Dioden leiten und damit, wenn es keine Strombegrenzung 
gäbe, die Kette überlasten.
Wenn du da so unterschiedliche Spannungen an den Kondis misst, ist da 
was in Unordnung. Ein paar mV wären nicht ungewöhnlich, aber grosse 
Unterschiede sollten es nicht sein. Es gibt mMn nur 2 Quellen für so 
einen Fehler. Entweder sind die Balancerschaltungen schlampig oder die 
Kondensatoren haben grosse Leckströme oder extrem unterschiedliche 
Kapazität. Das kannst du schnell rausfinden, indem du misst, ob sie 
schnell wieder ihre Ladung verlieren - z.B mal über Nacht stehen lassen 
und dann messen.

von Herbert A. (h3rb3rt)


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Also, aktuell bin ich bei 15,5V Bankspannung, die "guten" Caps haben 
rund 2,8V (+/- 0,05V) , der #4 nur 1,7V und der #6 2,5V. Der Ladestrom 
ist runter auf 160mA.

von Herbert A. (h3rb3rt)


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Jetzt bei 16,0V ist nur noch #4 "hinterher" bei 1,96V und die anderen 
bei 2,70-2,75V. Ladestrom weiter runter auf 140mA. Wenn ich die die 
ganze Nacht laden lasse, ob der #4 auch noch voll wird? Wäre aber nicht 
praktikabel, schnelles Aufladen ist ja ein Vorteil der Caps.

: Bearbeitet durch User
von Hartmut  . (rio71)


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fülle mal jeden cap einzeln direkt an seinen pins auf z.b. 2,5v und 
entlade dann an den gesamtpins ganz normal und beobachte die 
einzelspannungen.
dann weist du erstmal ob die alle ungefähr die gleiche kapazität haben.
wie oben schon vermutet könnte es auch sein das #4 auf grund der größten 
kapazität noch nicht voll ist..

von Herbert A. (h3rb3rt)


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Danke für die Tipps. Ich hatte schon zuvor ein paar 
Lade/Entlade-Durchläufe gemacht, auch Caps einzeln aufgeladen.

Nun habe die ganze Nacht laden lassen. Endspannung 16,5V Die Caps lagen 
dann zw 2,70(#4)-2,84V bei anliegender Versorgungsspannung. Als ich das 
Netzteil getrennt habe, lagen sie alle bei +/- 0,05V. Dennoch ist es 
doch komisch und für mich unpraktisch, dass ein Cap mehrere Stunden 
länger, braucht um voll zu laden.

Jetzt lasse ich sie stehen und beobachte die Selbstentladung. Schon nach 
30 Minuten scheint die Tendenz dazu zu gehen, dass #4 am schnellsten 
entlädt, gefolgt von #3 (besteht da ein Zusammenhang, weil 
nebeneinander?).

Ich werde weiter berichten.

von ASM Superprofi (Gast)


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Darf man fragen, was du überhaupt mit diesem Teil vor hast? Supercaps 
sind nämlich dafür bekannt, insbesonders bei Nennspannung eine besonders 
sportliche Selbstentladung zu haben.

Ich habe hier einen 2400F Cap rumliegen, der hat eine spezifizierte 
(typische!) Selbstentladungsrate von 15mA. Gemessen sind es sogar 25mA.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Herbert A. schrieb:
> chon nach
> 30 Minuten scheint die Tendenz dazu zu gehen, dass #4 am schnellsten
> entlädt, gefolgt von #3 (besteht da ein Zusammenhang, weil
> nebeneinander?).

Ein Zusammenhang sollte da nicht bestehen, aber ist ja schnell 
rauszufinden, indem du die Kondensatoren mal die Plätze mit anderen 
tauschen lässt. Am besten vorher beschriften :-)
Dann weisst du sicher, obs nun der Balancer oder der Kondensator selber 
ist.

: Bearbeitet durch User
von Herbert A. (h3rb3rt)


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Also, nach etwa 6h Entladung ist die Gesamtspannung auf 9,2V runter und 
die einzelnen Caps wie folgt:

#1 1,80V
#2 1,69V
#3 1,37V
#4 0,87V (!)
#5 1,78V
#6 1,71V

Also entlädt sich #4 auch am schnellsten. Was sagt mir das?

von Hartmut  . (rio71)


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dann wird er wohl deswegen auch weniger voll als die anderen, weil ein 
teil des ladestroms gleich wieder wegfließt..
kann auch sein, das der selbstentladestrom im balancer wegfließt.. ist 
aber eher unwarscheinlich..

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Da Nummer 1 und Nummer 5 die ungekrönten Könige sind, könntest du die 
Nummer 4 mal gegen einen der beiden tauschen. Dann wird schnell klar, 
obs der Cap oder der Balancer ist.
Nur mal aus Neugier - was macht man mit so einem Dings?

: Bearbeitet durch User
von Patrick J. (ho-bit-hun-ter)


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Hi

Ist Das normal, daß 30% der Ladung binnen von 6 Stunden flöten gehen?
... ok, ein Superlativ wäre es damit trotzdem ...

MfG

von Herbert A. (h3rb3rt)


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Ich werde das mal ausprobieren und #1 und #4 tauschen.

Soweit ich gelesen haben, (selbst)entladen sich Supercaps schneller als 
normale Kondensatoren. Zusätzlich hatte ich eine LED Spannungsanzeige 
(ohne eigene Stromversorgung) permanent dran, die aber nur 14mA zieht.

Was ich damit machen will? Eine Starthilfe für 12V Anlasser.

: Bearbeitet durch User
von Hartmut  . (rio71)


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ah.. sowas hier.. :-)
https://www.youtube.com/watch?v=z3x_kYq3mHM&index=30&list=FLL95PS5ba9P_xwxVtDgYhfw
können die auch genug strom..? oder nur parallel zur starterbatterie.?

von holger (Gast)


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>Was ich damit machen will? Eine Starthilfe für 12V Anlasser.

Wieso kaufst du dir nicht einfach eine neue Autobatterie?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Ich finde sehr bedenklich, dass die Kondensatoren teilweise überladen 
werden. 2,85V sind mehr als die erlaubten 2,7V.

Ungleichmäßige Verteilung ist sicher durch das Funktionsprinzip und 
Bauteilstreuungen bedingt. Das werte ich nciht als Fehler.

Aber die Überladung ist nicht akzeptabel. Ich würde das Board 
umtauschen, bevor die dicken Dinger explodieren.

Ich bezweifle, dass diese Kondensatoren als Starthilfe geeignet sind. 
Wenn du sie permanent paralle zum Bleiakku schaltest, wird der wohl viel 
schneller entladen, als bisher. Das könnte besonders im Winter zum 
Problem werden.

Unabhänmgig davon würde ich hinterfragen, wozu das gut sein soll? Denn 
wenn der 12V Akku zum Starten nicht ausreicht, dann ist er sicher 
verschlissen. Deine Kondensatoren können die Nutzbarkeit des Akkus 
vieleicht um ein paar Monate verlängern. Aber lohnt sich das?

: Bearbeitet durch User
von Herbert A. (h3rb3rt)


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Ich bin auch wegen des Überladens etwas besorgt. Ist es richtig, dass 
ich die Spannung an den einzelnen Caps mit anliegender Ladespannung 
gemessen habe? Ich hätte ja auch erwartet, dass die bei 2,5V begrenzt 
werden.

Auf die Verwendungsdetails will ich nicht genauer eingehen. Es gibt 
besondere Einsatzbedingungen die besondere Lösungen erfordern. Aber ich 
werde gerne mal ein Video posten, ob die Supercaps auch alleine genügend 
Strom zum Starten liefern, wenn ich es getestet habe.

von Falk B. (falk)


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@ Stefan Us (stefanus)

>Ich finde sehr bedenklich, dass die Kondensatoren teilweise überladen
>werden. 2,85V sind mehr als die erlaubten 2,7V.

Bis du der Reichsbedenkenträger?

>Aber die Überladung ist nicht akzeptabel. Ich würde das Board
>umtauschen, bevor die dicken Dinger explodieren.

Es sind keine LiPo Akkus. Superkondensatoren kann man bis zu einem 
bestimmten Ladestrom überladen, denn der Leckstrom steigt dann 
exponentiell und somit symmetrieren sich die Kondensatoren automatisch. 
Das wird in allen kleineren Supercaps gemacht, wo einfach mehrere 
Einzelkondensatoren in Reihe geschaltet sind. Da steckt kein Balancer 
drin. Den braucht man nur, wenn man mit deutlich höheren Ladeströmen 
laden will/muss, aber dann muss der Balancer auch den vollen Ladestrom 
aufnehmen können, wenn eine Zelle voll ist.

von Falk B. (falk)


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@ Herbert A. (h3rb3rt)

>werde gerne mal ein Video posten, ob die Supercaps auch alleine genügend
>Strom zum Starten liefern, wenn ich es getestet habe.

Ein Blick ins Datenblatt könnte helfen. Innenwiderstand und so.

Ein 500F Kondensator liefert 1A für 500s, dabei fällt die Spannung um 
1V. Oder 50A für 10s, oder 500A für 1s, wenn der Innenwiderstand klein 
genug ist. Ein typischer Anlasser zieht um die 100A++, braucht die aber 
nur für vielleicht 1-2s. Könnte klappen.

Aber hat denn das GESAMTgebilde 500F oder nur die Einzelkondensatoren? 
Im 2. Fall hast du durch die Reihenschaltung nämlich "nur" 500/6~83F. 
Immer noch viel, aber bei weitem nicht 500F!

So ganz dumm ist die Idee mit der Starthilfe nicht, denn die 
allermeisten Autobatterien müssen für den Startvorgang deutlich 
überdimensioniert sein, damit man den kleinen Innenwiderstand und hohen 
Anlasserstrom hinbekommt. Mit einem echt niederohmigen Supercap kann man 
die Batterie vielleicht um Faktor 2-5 kleiner machen (Ah, nicht Spannung 
;-)

von Herbert A. (h3rb3rt)


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Danke für die Hinweise @falk.

Die Supercaps haben je 500F, also in Reihe /6. Es bleibt spannend und 
Versuch macht klug... ;)

von Knobikocher (Gast)


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h3rb3rt schrieb:
> Oder ist der Defekt am Balancer Board? Wie kann ich das überprüfen?

Was sagt den der Hersteller dazu?

Oh wait... China Müll.

You get what you pay...

von Herbert A. (h3rb3rt)


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Das ist schon richtig, @Knobikocher, aber für 50 Euro inkl Versand kann 
man das schon mal ausprobieren. Ich will keine USV für eine 
Herz-Lungen-Maschine damit bauen.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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> Bis du der Reichsbedenkenträger?

Ich zittiere mal aus Wikipedia, weil das mit dem Inhalt meiner 
Ausbildung überein stimmt:

"Superkondensatoren arbeiten mit sehr niedrigen Betriebsspannungen im 
Bereich von nur einigen Volt. Weil schon geringe Überspannungen den 
Kondensator irreparabel schädigen können, ist die Einhaltung der in den 
Datenblättern spezifizierten Spannung von großer Bedeutung."

Und:

"Wasser zersetzt sich dann in Wasserstoff und Sauerstoff. Das 
Überschreiten der Zersetzungsspannung führt zur Gasbildung und kann zur 
Zerstörung des Kondensators führen."

Wegen der Menge Energie, die in diesem Kondensatoren gespeichert wird, 
bin ich besonders vorsichtig. ich weiss, wie 100µF Elkos beim 
explodieren aussehen. 5 Millionen mal mehr möchte ich nicht erleben.

: Bearbeitet durch User
von ASM Superprofi (Gast)


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Stefan U. schrieb:
> Wegen der Menge Energie, die in diesem Kondensatoren gespeichert wird,
> bin ich besonders vorsichtig. ich weiss, wie 100µF Elkos beim
> explodieren aussehen. 5 Millionen mal mehr möchte ich nicht erleben.

Du bist mir vielleicht ein Matheexperte.

von Falk B. (falk)


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@ ASM Superprofi (Gast)

>> Wegen der Menge Energie, die in diesem Kondensatoren gespeichert wird,
>> bin ich besonders vorsichtig. ich weiss, wie 100µF Elkos beim
>> explodieren aussehen. 5 Millionen mal mehr möchte ich nicht erleben.

>Du bist mir vielleicht ein Matheexperte.

Naja, 100uF x 5e6 = 500F. Dumm nur, daß die Einzelkondensatoren nur 2,5V 
Nennspannung haben, macht zwar immer noch 1,5kJ, aber es stehen ja max 
2,5V für den Kurzschluß zur Verfügung. Da passiert nicht so wahnsinnig 
viel, außer daß es villeicht ein wenig heiß wird und dampft. Wenn 
überhaupt. Das Knallen von Elko ist vor allem eine Folge von hoher 
Spannung und der dadurch verfügbaren Pulsleistung. Ich behaupte mal, die 
meisten Superkondensatoren verkraften auch einen harten Kurzschluß, wenn 
gleich man den nicht tausendfach machen sollte. Und da kracht auch 
nichts.

Praxiserlebnis. In der 4ma gibt es Stoßgeneratoren, die z.B. mit 
2kV/600uF auf HV-Kabel Stoßentladungen ausführen. Der "Knall" an der 
Funkenstrecke (Schalter) ist total harmlos, jeder Polenböller ist 10x 
lauter. ABER wenn man dort ein Blatt Papier reinhält (=brennbares 
Material), dann knallt es deutlich lauter! Aber immer noch leiser als 
der Böller.

von ASM Superprofi (Gast)


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Ein Knall ist immer eine Folge von Druck. Gibt bestimmt eine tolle 
Formel dafür. Der Grund, warum z.B. die kleinen Elkos viel lauter sind 
als die Dicken ist einfach deshalb gegeben, weil sich magels 
Sicherheitsventil in den kleinen ein viel grösserer Druck aufbauen kann.

Und wenn ich jetzt mal raten darf, dann ist die Funktion bestimmt 
verdammt ähnlich wie die 1/2CU²=J Formel.

Eventuell 1/2VP²=Wummsmenge für V=Volumen und P=Druck? Bin da aber nicht 
fit.

von Markus W. (dl8mby)


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Schau Dir mal meinen Thread vor knapp zwei Jahren an.

Beitrag "Green-Cap/Super-Cap 2.7V 500F - fake?"

Ich hatte ein ähnliches Board aus CN bestellt.

Hat auch nicht ganz funktioniert.

Einer der Balancer/Protector Halbleiter wurde sehr heiß.

Ich habe mit 16-18V geladen.

Letztendlich hat sich herausgestellt, dass ein Cap keine
Füllung enthalten hat. (durch öffnen festgestellt).

Nach einer Reklamation mit Foto an Verkäufer, hat dieser mir
zwei Ersatz-Cap's geschickt und nun funktioniert das Board.

Gruß
Markus

von Herbert A. (h3rb3rt)


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Markus W. schrieb:
> Schau Dir mal meinen Thread vor knapp zwei Jahren an.
>
> Beitrag "Green-Cap/Super-Cap 2.7V 500F - fake?"

Danke für den Hinweis, Markus. In meinem Fall ist es aber nicht so, dass 
er sich nicht laden ließe, er lädt nur langsamer und entlädt schneller 
als die anderen.

Was mir aber noch keiner erklärt hat ist, ob es falsch war mit 
anliegender Ladespannung die einzelnen Caps zu messen.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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> ob es falsch war mit
> anliegender Ladespannung die einzelnen Caps zu messen.

Das war nicht falsch, hast du schon richtig gemacht.

von Markus W. (dl8mby)


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Herbert,

Du musst jetzt klären, ob der betroffene Cap nicht auf die
2,7V kommt, weil die Balancer Mimik zu früh den Ladestrom
bypasst, (Meist wird sie dabei wärmer, wie die der restlichen
C's) oder weil seine Kapazität größer ist und er damit noch
nicht voll ist, wenn die anderen es bereits sind.

Markus

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