Forum: Fahrzeugelektronik Strombegrenzung als Ladeelektronik für 48V Li-Ion Batterie


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von Johannes G. (johannes_5559)


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Guten Tag zusammen,

ich stehe hier vor einer kleinen Herausforderung. Ich möchte eine 
möglichst günstige, kleine und einfache Strombegrenzungsschaltung 
entwickeln oder noch besser zukaufen. Wie in der vereinfachten Schematic 
gezeigt soll der Strom vom Pick-Up (ca. 70 A) auch zum Laden (ca. 10 A) 
der Batterie genutzt werden solange die Batterie nicht benötigt wird. Im 
Falle das der Pick-Up keinen Strom liefert soll die Batterie möglichst 
ohne erkennbare Verzögerung übernehmen, bis der Pick-Up wieder aktiv ist 
(Pick-Up wird zu ca. 95% der Gesamtzeit aktiv sein).

Meine erste Idee war einen einfachen DC/DC Wandler (48 V DC auf 48 V DC) 
zu nutzen der den Strom für mich auf ca. 10 A begrenzt und dazu eine 
Schottky-Diode parallel wenn der Strom aus der Batterie benötigt wird. 
Das einzige Problem das ich dabei sehe ist, dass wenn die Spannung der 
Batterie sinkt auch die Spannung am Ausgang vom DC/DC Wandler einbricht. 
Wird mir das Probleme bereiten oder wird der DC/DC Wandler trotzdem 
seine 10 A liefern bis sich die Spannung wieder angeglichen hat?

Vielen Dank für eure  Hilfe und Tipps.

Grüße,
Johannes

von raziel (Gast)


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Nimm die victron DCdc (orion) die sind genau dafür gedacht...

von Johannes G. (johannes_5559)


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Vielen Dank für deinen Tipp. Das stimmt, die sehen nach genau dem DC/DC 
Wandler aus den ich benötige. Gibt es solche auch günstiger? Der 
Orion-Tr
48/48 - 8 A (380W) ist mit 222€ schon nicht günstig.

Siehst du ansonsten ein Problem in der Schematic mit der Schottky-Diode?

Vielen Dank!

von 你好外国人 (Gast)


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Such mal "1500W/1800W DC DC Spannung Konverter CV-Boost-Converter Step 
Up Einstellbare Module Netzteil DC 10V -60V zu 12V-90V Regler" bei 
AliExpress für 22€

von Ibrahim G. (Gast)


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你好外国人 schrieb:
> Such mal "1500W/1800W DC bei AliExpress für 22€

Erinnert mich eben an den Parallel-Thread mit der Powerbank für 35 Euro, 
die 400 Ampere liefern kann. Dann mal viel Freude damit.

von 你好外国人 (Gast)


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Ibrahim G. schrieb:
> Powerbank für 35 Euro, die 400 Ampere liefern kann

Eine Frage der Systemauslegung sowie dem Kühlkonzept, aber sicher nicht 
unmöglich. Kurzzeitig sind 400A kein Problem. So wie der Threadersteller 
hier fragt, geht es um eine prototypische Bastel-Lösung und nicht um den 
Einsatz in Serie. Er kann ja noch weiter optimieren.

Warum sollten die genutzten Komponenten viel mehr als 22€ kosten?

von Dieter (Gast)


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Sind am Pick Up 48V, oder auch analog zur Batterie zwischen ca. 35...55V 
zu erwarten?

von Johannes G. (johannes_5559)


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Dieter schrieb:
> Sind am Pick Up 48V, oder auch analog zur Batterie zwischen ca. 35...55V
> zu erwarten?

Hallo Dieter,

der Pick-Up wird eine konstante Spannung liefern. Diese wird zwischen 48 
und 53 V liegen. Das wird noch in den nächsten Wochen geklärt. Da so gut 
wie alle DC/DC Wandler einen Spannungsbereich am Eingang verkraften 
sollte der exakte Wert keine Rolle spielen.

von Mehmet K. (mkmk)


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Bei diesen Strömen und Spannungen wird das nicht einfach.
Schau mal bei den namhaften Herstellern unter "ideal Diode" und "Or-ing 
design" nach.

von Johannes G. (johannes_5559)


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Ich würde es jetzt mal testen mit den folgenden Komponenten:

Schottky Dioden & Gleichrichter 2X40 Amp 100 Volt - Herst.- Nr.: 
STPS80H100TV

hier bestelle ich noch eine Leistungsstärkere dazu, die ist 
wahrscheinlich total überdimensioniert

Schottky Dioden & Gleichrichter 200V 250A Module SOT-227 - Herst.- Nr.: 
VS-QA250FA20

und

Orion-Tr DC-DC converters isolated - Herst.- Nr.: Orion-Tr 48/48-8 
(380W)

als günstigere Variante werde ich noch diesen testen

ISOLIERTE DC-DC-WANDLER 450W 36-75Vin 53Vout 8.5A N-Log BP - Herst.- 
Nr.: PAH-53/8.5-D48NB-C

Falls Ihr hierzu Kommentare habt gerne melden! :)

Grüße,
Johannes

von Mehmet K. (mkmk)


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Für die im Eingang geforderten 70A 2x 40A Dioden zu benutzen finde ich 
keine so gute Idee. Selbst dann nicht, wenn sie thermisch gekoppelt 
sind. Da würde ich persönlich die 2. Option vorziehen.
Du bist Dir aber schon im klaren, dass Du mit dieser Technik sehr viel 
Verlustleistung und somit sehr viel Wärme produzierst.

von Dieter (Gast)


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Johannes G. schrieb:
> Da so gut wie alle DC/DC Wandler einen Spannungsbereich am Eingang
> verkraften sollte der exakte Wert keine Rolle spielen.

Mit Wandlern ist das immer Mist, wenn gleichzeitig Buck&Boost benoetigt 
wird. Im Prinzip muesstest Du alle 4x4 Faelle in einer Tabelle 
aufschreiben und die logischen Kriterien zur Unterscheidung sowie Aktion 
der Steuerung durchgehen.

von Johannes G. (johannes_5559)


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Hallo Mehmet,

Danke für deinen Tipp zur Schottky Diode, hier hatte ich den selben 
Gedanken. Deswegen habe ich auch noch die größere Schottky Diode 
mitbestellt.

Zur Verlustleistung. Zu 95% fließt der Strom, wie im Bild grün 
gezeichnet, direkt zum Verbraucher ohne Bauteile dazwischen (um die 
Verluste gering zu halten). Ein kleiner Teil vom Strom wird über den 
DC/DC Wandler an die Batterie zum Laden weiter gegeben.
Nur zu ca. 5% (immer mal wieder für 30-90 Sekunden) fließt der Strom, 
wie im Bild blau gezeichnet, von der Batterie über die Schottky Diode 
zum Verbraucher. Das sind bei Vf ca. 1 V und maximalem Strom ca. 70 A 
stolze 70 W Verlustleistung, aber wie gesagt. Gesehen auf die 
Gesamtbetriebszeit ist das denke ich verkraftbar.

Trotzdem bin ich für andere Vorschläge offen! Die Preiswert und einfach 
umzusetzen sind.

Vielen Dank,
Johannes

von Johannes G. (johannes_5559)


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Dieter schrieb:

> Mit Wandlern ist das immer Mist, wenn gleichzeitig Buck&Boost benoetigt
> wird. Im Prinzip muesstest Du alle 4x4 Faelle in einer Tabelle
> aufschreiben und die logischen Kriterien zur Unterscheidung sowie Aktion
> der Steuerung durchgehen.

Gerade in diesem Anwendungsfall wollte ich um eine Steuerung/Intelligenz 
herum kommen und es möglichst einfach gestalten.
Was hier auch sehr wichtig ist, ist das sehr schnelle Umschalten. Wenn 
es zur Unterbrechung vom Pick-Up kommt soll die Batterie den Betrieb des 
Verbrauchers nahtlos sicherstellen. Es soll auf keinen Fall zu einer 
kurzen Unterbrechung kommen.
Deswegen habe ich mich auch für eine Schottky Diode entschieden, da 
diese im Nanosekunden Bereich umschalten.

Wo genau siehst du das Problem? Könntest du mir das genauer erklären?

Vielen Dank,
Johannes

von Dieter (Gast)


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Johannes G. schrieb:
> Wo genau siehst du das Problem? Könntest du mir das genauer erklären?

Zum Beispiel wird der Akku immer bis zum Wert der aktuellen Spannung der 
externen Versorgung entladen ueber den Diodenpfad.

von Udo S. (urschmitt)


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Dieter schrieb:
> Zum Beispiel wird der Akku immer bis zum Wert der aktuellen Spannung der
> externen Versorgung entladen ueber den Diodenpfad.

Nicht nur das, da die 2. Diode vom "Pick-Up" fehlt (Ich nehme mal an 
damit ist ein Pick Up Truck gemeint) werden in dem Fall auch alle 
Verbraucher des Pick-Ups incl seines Anlassers mit durch diese externe 
Batterie versorgt.

Ob das die Schottky Diode und der Akku beim Anlassen mitmacht ist die 
Frage.

: Bearbeitet durch User
von Johannes G. (johannes_5559)


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Guten Morgen Dieter, Guten Morgen Udo,

ich glaube hier liegt ein Missverständnis vor.

Zu Dieter:
Der Akku wird niemals über die Spannung des Pick-Up geladen. Der Pick-Up 
ist hier so zu verstehen das er eine induktive Versorgung des Fahrzeugs 
ist (mehr oder weniger wie eine Magnetschwebebahn). Der DC/DC Wandler 
wird so eingestellt sein das er am Ausgang maximal die gleiche Spannung 
hat wie am Eingang, niemals höher eher 1 V niedriger.

Zu Udo:
Ich hoffe ich habe mit meiner Antwort an Dieter auch geklärt das es 
nicht um ein Fahrzeug "Pick-Up" geht sondern um einen induktiven 
"Abgriff". Hier ist also auch kein Anlasser im Spiel.

In dieser Anwendung geht es rein darum die Stromversorgung im Fehlerfall 
oder bei sehr kurzen Unterbrechungen der induktiven Versorgung 
sicherzustellen. Damit es zu keinem Zeitpunkt passieren kann das der 
Verbraucher Stromlos ist.

Ich hoffe ich konnte die Unklarheiten beseitigen.

Vielen Dank,
Johannes

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