Ideale Dioden / große Kondensatoren schädlich für Li-Ion-Akkus?

[Laie (Gast)]

Hallo,

ich möchte mehrere unterschiedliche Li-Ion-Akkus parallel bzw. im 
Wechsel verwenden. (Verbraucher: bis 5 A) Ich habe zwei Lösungsansätze, 
bin mir aber nicht im Klaren darüber, ob das schädlich für die Akkus 
ist:

- Wechsel-Relais mit 68000 µF Elko: Mit einem Relais wird immer nur ein 
Akku geschaltet. Zur Überbrückung der Schaltzeit wird ein großer 
Kondensator verwendet. Was passiert aber, wenn vom "volleren" Akku (z.B. 
8 V) auf den "leereren" Akku (z.B. 6 V) umgeschaltet wird. Fängt der 
Kondensator an, den Akku zu laden und "verbraucht" damit jedes Mal einen 
Ladezyklus?

- Ideale Dioden: Die Akkus sind über zwei "Ideale Dioden" (LTC4358) 
miteinander verbunden. Wären das nur Dioden, würden die Akkus sich nicht 
gegenseitig beeinflussen und es würde der "Vollere" bzw. würden beide 
Akkus gleichmäßig belastet, oder? Die Aussage zur Idealen Diode mit 
integriertem Mosfet finde ich jedoch problematisch: "(...)a fast turnoff 
minimizes reverse current transients." Wäre das so geeignet, oder sind 
die Akkus zu sensibel?

Ich würde mich über fundierte Antworten, aber auch über jeden Hinweis 
oder weiterführende Anregungen sehr freuen.

Viele Grüße!

[Jonathan S. (joni-st)]

Ich würde die Dioden-Lösung nehmen. So ein Relais verschleißt nämlich 
recht schnell. Im Prinzip ist es aber völlig egal. Und nochwas zu den 
Ladezyklen: 1 Ladezyklus = 1x vollständig laden. Also wäre z.B. 2x von 
50% auf 100% geladen 1 Ladezyklus. Und nochwas zu den Dioden: Eine kurze 
Turn-off-Zeit heißt, dass die Dioden beim Umkehren der Polarität schnell 
wieder dichtmachen. Deinen Akkus dürfte das aber herzlich egal sein. 
Nimm die billigsten 10Ampere-Dioden, die Du finden kannst. Bei der 
Diodenlösung wird außerdem immer der Akku mit der größten Spannung 
belastet.

[MaWin (Gast)]

Da ein Akku nicht mehr Spannung haben kann als der andere ebenfalls 
erlaubt, ist das parallele Zusammenschalten möglich.
Das einzige Problem entsteht in hohen Querströmen, die über den 
maximalen Ladestrom/Entladestrom eines Akkus liegen, wenn die Spannungen 
zu unterschiedlich sind.
Um das zu umgehen, sind bei allen praktischen Anwendungen die Akkus 
dauernd parallel geschaltet.
Du willst offenbar vollere Akkus an Schaltungen klemmen können, die 
leerere Akkus besitzen. Muß das sein ?
Und du willst den Spannungsverlust von ca. 0.5V vermeiden, den eine 
Schottky-Doppel-Diode ergeben könnte.
Natürlich kannst du aktive Dioden verwenden bzw. MOSFETs passend 
steuern. Kleine Stromspitzen beim Umschalten sind kein Problem. Falls 
die Akkus jeweils mit eigener Schutzelektronik daherkommen, kann zwar 
deren Überstromschutz auslösen, aber der stellt sich selber wieder 
zurück.

Elektrisch am saubersten ist es, sowohl Schaltung als auch Akkus mit 
Kondensatoren C zu puffern, und dafür zu sorgen, daß die Spitzenströme 
(Udiff/RDSon) von den MOSFETs der aktiven Diode ausgehalten werden

         aktive Diode
Akku1--+---|>|--+
       |        |
       C        |
       |        |
      GND       |
                |
Akku2--+---|>|--+-- Verbraucher
       |        |
       C        C
       |        |
      GND      GND

[Laie (Gast)]

Vielen Dank euch!

Was „Ladezyklen“ angeht, bin ich einer gravierenden Fehlannahme 
unterlegen. Ich dachte es wäre allein der Wechsel zwischen <entladen 
Werden> und <geladen Werden> relevant und nicht die Ladungsmenge.

Was ich verschwiegen habe, wurde auch richtig gedeutet: Es sollen 
unterschiedliche Akku-Packs zur Versorgung einer LED-Leuchte 
zusammengeschaltet werden. Dabei kann sowohl die jeweilige Nennladung, 
Ladung und somit auch Spannung nicht vorhergesehen werden.

Wenn beide Akkus (fast) gleich viel Spannung haben, kommt es ja 
prinzipiell zu einer ständig schnell wechselnden Belastung der Akkus, 
oder? Würde die - wenn auch kurze - turnoff-Zeit dann nicht auch zu 
einer immer wechselseitigen Ladung der Akkus führen, oder reicht die 
Spannungsdifferenz dann gar nicht aus, um überhaupt einen Ladungsprozess 
in Gang zu setzen?

Wozu braucht man die Pufferung? An den Akkus vielleicht, damit die 
Stromspitzen nicht aus dem Akku, sondern aus dem Kondensator kommen? Und 
wozu der dritte Kondensator?
Wie dimensioniert man die Kondensatoren?

Der Spitzenstrom (Spannungsdifferenz der beiden Akkus / 
Durchlasswiderstand der aktiven Diode) wäre in meinem (GAU-)Fall 
(9V-5V)/20mOhm=200A, oder? Wie kann ein FET das aushalten?

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Laie schrieb:
> Würde die - wenn auch kurze - turnoff-Zeit dann nicht auch zu
> einer immer wechselseitigen Ladung der Akkus führen
Hört sich ein wenig nach "Perpetuum-Mobile" an...

> (9V-5V)/20mOhm=200A
> Wie kann ein FET das aushalten?
Indem er richtig angeseuert wird. Und zudem wirst du diese 20mOhm 
nie erreichen. So kurze Kabel kannst du gar nicht verdrahten...
Und ausserdem: du hast doch nur 5A, oder wie?

Nimm die Diodenlösung aus der ersten Seite vom Datenblatt. Fertig.


Laie schrieb:
> Die Aussage zur Idealen Diode mit integriertem Mosfet finde ich jedoch
> problematisch: "(...)a fast turnoff minimizes reverse current transients."
Das ist doch gut, dass die Diode schnell abschaltet...

[Laie (Gast)]

Lothar Miller schrieb:
> "Perpetuum-Mobile"
... damit wäre das Akkulaufzeitproblem auch gelöst. :-)

> du hast doch nur 5A, oder wie?
Es sollen Leuchten mit bis zu 5A versorgt werden.

> Nimm die Diodenlösung aus der ersten Seite vom Datenblatt. Fertig.
Also ohne Kondensatoren? Wegen VDD >= 9V kommt leider sowieso noch was 
dazu.

> Laie schrieb:
>> Die Aussage zur Idealen Diode mit integriertem Mosfet finde ich jedoch
>> problematisch: "(...)a fast turnoff minimizes reverse current transients."
> Das ist doch gut, dass die Diode schnell abschaltet...
Meine Sorge galt mehr dem "... minimizes reverse current transients." Im 
Sinne von: Es fließt eben doch Strom in die falsche Richtung.