Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ladeschaltung für Gel Akkus mit Transitor oder Relais?


von R. S. (schlenk28)


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Hallo liebe Leute,
Bitte veruteilt mich nicht, wenn ich in der Suche dieses Thema übersehen 
hab. Bin neu hier und bin für meine spezielle Anwendung nicht in der 
Suche fündig geworden.

1. Punkt:

Meine Frage: Bislang schalte ich meine Akkus mit Relais zum Ladegerät. 
Ein bekannter meinte jetzt ich könnte das auch mit Transitoren machen. 
Leider bin ich nicht so weit in der Materie, dass ich sagen könnte ob 
dieser MOSFET dafür geeignet wäre: RFP50N05L

Zur Erklärung warum:
Ich stelle mittels 3 Gel Akkus je 12V, 36V her mit 33 Ah.
Die 36V werden für den Motor im Fahrzeug benötigt.
Da ich schon eine sehr gutes Microcontrollergest. KFZ lagegerät habe, 
und nicht weiter investieren wollte (und, weil ich so ein 1 Gerät für 
mehrere Dinge nutze kann) beschäftgigte ich mich mit der Ladung der 
Akkus, damit diese eine hohe Lebenserwartung haben und kam darauf, dass 
man jeden Akku einzeln laden sollte.

Deshalb schalten jetzt 3 Relais, die vom Arduino über den Füllstand des 
einzelnen Gel Akkus versorgt werden, jeweils das Ladegerät und einen 
Akku zusammen, bis alle Akkus nacheinander Geladen sind.

Problem: ich muss die Spannung für das Ladesystem von einem Akku des 
Fahrzeugs nehmen um 12V zu haben (für das Arduino und die Relais). Somit 
muss ich Stromsparen, da sonst der Akku ja gleich wieder leer ist, wenn 
das Ladesystem mal einen ganze Nacht hängt. Deshalb meine Frage:

Braucht der Transistor mehr Stom als das Relais?!

Nun müsste der Transitor auch ausreichen dimensioniert sein, da ich mit 
7-10A lade, und hier komme ich zum

2. Punkt.
Es soll eine zweite Ladefuktion entstehen. Die "schnell" ladefunktion. 
Wenn das Fahrzeug doch noch mal am selben Tag gebraucht wird, kann nicht 
12h gewartet werden, bis alle 3 Akkus nacheinader vollgeladen sind.
Deshalb sollen jetzt weitere 3 Relais (oder Transistoren) verbaut 
werden, die die 3 Akkus über 3 10Watt Drahtwiderstände, Serie RH010 , 
1,0 Ohm miteinander verbinden.

Hier soll also das "Balancing" stattfinden über 10-20 min. nachdem das 
Balancing abgeschlossen ist, werden die 3 Transitoren wieder 
ausgeschaltet und der Ladestrom wird durch die 3 restlichen Relais 
gleichmäßig auf die Akkus verteilt, sodass eine gleichzeitige Ladung mit 
10 oder 15A möglich wird (wobei jeder einzelne GelAkku mit 7A geladen 
werden kann)

Zusammenfassung:

-> ist das denn ratsam, dass so zu schalten, oder überhaupt so zu 
machen?
-> Stimmt die Dimenstionierung der Widerstände?
-> Ist es klüger Transitoren, oder Relais zu verwenden (jeh nach 
Stromverbrauch)

Ich danke euch schon mal sehr herzlich fürs durchlesen!
Viele Grüße
Rai

von MaWin (Gast)


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R. S. schrieb:
> Braucht der Transistor mehr Stom als das Relais?!

Der Transistor leitet rückwärts, ist also für die Schaltung nicht zu 
gebrauchen, bzw. es kostet schaltungstechnisch erheblichen Aufwand das 
trotzdem hinzubekommen.

So lange die Relais nur beim Laden eingeschaltet werden, reicht der 
Strom aus dem Ladegerät, um sie zu versorgen UND es ist noch was zum 
Akkuladen übrig.

Ob unbedingt ein stromfressender Arduino den Ladevorgang überwachen 
muss, DAS wäre die Frage, der braucht mehr Strom als die Relais.

Vergiss dein Balancing, schalte einfach die Akkus um auch wenn sie noch 
nicht voll sind, so jede Minute von einem Akku auf den nächsten (round 
robin). Du musst nicht mal gucken, ob ein Akku schon voll ist, das macht 
das Ladegerät. Wäre ein Akku voll und die anderen noch leer, dann 
pausiert das Ladegerät zwar 1 Minute, aber das passiert erst am Ende des 
Ladevorgangs, in den letzten 10%, kostet also maximal 5% mehr Ladezeit.

Du kannst die ganze Schaltung (Relais, Arduino) auch aus dem Ladegerät 
versorgen.

von R. S. (schlenk28)


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MaWin schrieb:
> Du kannst die ganze Schaltung (Relais, Arduino) auch aus dem Ladegerät
> versorgen.


MaWin,
vielen Dank schon mal!
ja, ich könnte die Schaltung aus dem Ladegerät versorgen (Batium 15/24 
GYS) Jedoch schaltet das Ladegerät erst Spannung an, sobald ein Akku 
dran hängt, um keinen Kurzschluss zu verursachen. Ich bräuchte also 
einen kleine "Starthilfe" für mein Arduino. bzw. ein Relais, damit ein 
Relais schon mal 12V "übertragen" kann. Oder einen anderen Trick?

Ich möchte um Platz zu sparen den Atmel328 Chip ohne das Board laufen 
lassen, wenn die Schaltung fertig ist. Vielleicht bringt das 
Stromersparnis?

Aber ich denke, so schlimm ist das nicht, wenn da das board 12h mit dem 
12V / 33Ah akku versorgt wird oder? Konnte jedenfalls nach der Ladung 
bei allen 3 Akkus keine Unterschiede feststellen.

// Beim Round Robing kann ich halt meine Stromstärke nicht hochtunen.
Muss also weiterhin mit 7A laden. Könnte aber ja, wenn ich alle Akkus 
parrallel schalte mit 15A. Folglich wäre der Ladevorgang schneller, oder 
habe ich da einen Denkfehler drin?

Viele Grüße

von Helge A. (besupreme)


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Warum werden die Akkus nicht prinzipiell immer parallel geladen? Das 
dürfte doch auch schonender sein?

Dann reicht auch ein Schalter und ein Relais mit 4 zwangsgeführten 
Umschaltkontakten.

von npn (Gast)


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Helge A. schrieb:
> Warum werden die Akkus nicht prinzipiell immer parallel geladen?
> Das
> dürfte doch auch schonender sein?
>
> Dann reicht auch ein Schalter und ein Relais mit 4 zwangsgeführten
> Umschaltkontakten.

Ich denke mal, wenn er mit den Akkus unterschiedliche Spannungen 
erhalten will und verschiedene Sachern versorgen will, dann werden die 
Akkus ja auch unterschiedlich entladen. Und einen fast vollen und einen 
fast leeren Akku dann zum Laden parallelschalten, da fließen ordentlich 
Ausgleichströme. Deswegen ist es schon gut so, sie einzeln zu laden. Nur 
wenn sie im Betrieb auch parallel sind, kann man sie bedenkenlos 
parallel laden.

von R. S. (schlenk28)


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npn schrieb:
> Ich denke mal, wenn er mit den Akkus unterschiedliche Spannungen
> erhalten will

Ich will nicht prinzipiell unterschiedliche Spannungen erhalten.
Die Akkus sind während des Betriebes in Reihe geschalten um wie gesagt, 
die 36V zu erhalten, die der Motorcontroller, sprich der E-motor 
benötigt.

Selbst wenn ich KEINE extrageräte wie Ladecontroller (arduino) oder 
beispielsweise das Front und Rücklicht über EINEN Akku laufen lasse 
(weil ich ja 12V für beides benötige) habe ich, nachdem Benutzen 
unterschiedliche Spannungen, obwohl die Akkus in Reihe waren und wie 
gesagt von keinem Akku extra Spannung weggenommen wurde.

Beispielsweise bin ich dann nach ein paar KM Fahrt bei
Akku1: 12,4V
Akku2: 12,1V
Akku3: 11,9V

Obwohl ich mit
12,9 V
12,9 V
12,9 V

losgefahren bin.
Da die Akkus neu waren, dachte in Anfangs die Akkus sind unterschiedlich 
alt oder der Hersteller hat mir schlechte Akkus verkauft.
Nachdem ich die zurückgeschickt hatte, meinte der Anbieter er hätte die 
Akkus einem Test unterzogen und es sei alles i.O., woraufhin ich dann 
den doppelten Versand bezahlen musste und immernoch die gleichen Akkus 
hatte.
Ein Protokoll des Tests wurde mir aber nicht gezeigt.

Dann hat mir jemand der auch Ahnung von Elektrozeugs hat gesagt, die 
Akkus würden sich auch in einer Reihenschaltung unterschiedlich 
entladen.
Vielleicht fällt das nur bei 3 Gelakkus mehr auf als bei Liionzellen, 
die ja eh gebalanced werden, von guten Ladegeräten.

Deshalb kam ich auch die Idee, die Akkus getrennt zu laden um die 
Lebensdauer zu erhöhen.

Danke für die vielen Antworten!

von npn (Gast)


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R. S. schrieb:
> Ich will nicht prinzipiell unterschiedliche Spannungen erhalten.
> Die Akkus sind während des Betriebes in Reihe geschalten um wie gesagt,
> die 36V zu erhalten, die der Motorcontroller, sprich der E-motor
> benötigt.

Okay, dann habe ich dich falsch verstanden.
Aber wenn die sich unterschiedlich entladen, obwohl sie in Reihe sind, 
vermute ich mal, daß sie nicht aus der gleichen Herstellungs-Charge 
sind. In diesem Falle ist es schon richtig, sie einzeln zu laden, damit 
jeder einzelne auch ordentlich geladen wird. In Reihe zu laden verbietet 
sich, weil sie dadurch noch weiter auseinanderlaufen. Parallel würde ich 
sie auch nicht hängen wegen der Ausgleichströme. Also ist das einzelne 
Laden (entweder mit drei Ladegeräten oder Reihum) schon die beste 
Variante.

von oszi40 (Gast)


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R. S. schrieb:
> Obwohl ich mit
> 12,9 V
> 12,9 V
> 12,9 V
> losgefahren bin.

Miss nochmal kurz mit einer H4-Kfz-Glühlampe als Last. Ohne Last sehen 
alle Spannungen schön aus. Bei großer Last könnte sogar die 
schwächlichste Zelle tiefentladen od. verpolt werden, was die 
Akku-Lebensdauer verkürzt.

> Ist es klüger Transitoren
Nein, da fällt auch viel Spannung darüber ab. P=U*I wird verheizt

von MaWin (Gast)


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R. S. schrieb:
> Beim Round Robing kann ich halt meine Stromstärke nicht hochtunen. Muss
> also weiterhin mit 7A laden. Könnte aber ja, wenn ich alle Akkus
> parrallel schalte mit 15A.

Kann dein Ladegerät überhaupt mehr, und wenn ja, wie sagt der Arduino 
ihm das?

Akkuspannungen per Arduino und Relaisgeklacker messen. Mit geringem 
Strom 1. Akku per Relais an das Ladegerät schalten und auf Spannung des 
höchsten Akkus aufladen, dann 2. und 3. dann alle Akkus parallel und 
Ladestrom hochsetzen.

von Helge A. (besupreme)


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Natürlich meinte ich, die Akkus über Widerstände parallelzuschalten. 
Sonst könnten die Ausgleichsströme zu groß werden, das ist klar. Wobei 
schon Widerstände von ein paar mΩ ausreichen dürften, die das Ladegerät 
kaum stören werden.

Ich hab auch den Eindruck, daß Bleigelakkus - wie läßt sich das 
beschreiben - eine Art Hysterese haben zwischen der Spannung beim 
entladen und der beim laden. Als Erklärung was ich meine:

1,0A Entnahme - 11,5V
0,1A Entnahme - 12,0V
Leerlauf      - 12,4V
0,1A Laden    - 12,6V
1,0A Laden    - 13,1V

Ich hatte das letzten Sommer so bei zwei 7Ah-Akkus gemessen, da ich 2 
Stück unterschiedlichen Alters parallel laufen lassen wollte. Oder hatte 
ich da einen Spezialfall auf dem Tisch?

von npn (Gast)


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Helge A. schrieb:
> Natürlich meinte ich, die Akkus über Widerstände parallelzuschalten.
> Sonst könnten die Ausgleichsströme zu groß werden, das ist klar. Wobei
> schon Widerstände von ein paar mΩ ausreichen dürften, die das Ladegerät
> kaum stören werden.

Okay, das könnte funktionieren. Aber da die drei beschriebenen Akkus 
sowieso leicht unterschiedliches Verhalten aufweisen, würde ich es 
trotzdem für besser erachten, sie individuell (jeden einzeln) 
vollzuladen. Meine persönliche Meinung :-)

von R. S. (schlenk28)


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npn schrieb:
> Okay, das könnte funktionieren. Aber da die drei beschriebenen Akkus
> sowieso leicht unterschiedliches Verhalten aufweisen, würde ich es
> trotzdem für besser erachten, sie individuell (jeden einzeln)
> vollzuladen. Meine persönliche Meinung :-)

Ja, i.d.R. ist ja auch geplant die Akkus nacheinander, einzeln zu laden.
Es geht nur um den Fall:

Ich war eben mit dem Fahrzeug unterwegs und weiß, dass ich am gleichen 
Tag noch mal weg muss. Um die Strecke zu schaffen, muss ich aber noch 
mal laden.
In diesem Fall wäge ich dann ab: Schlechter für die akkus, aber ich kann 
mein Fahrzeug nutzen -> über Nacht, wenn ich dann nicht mehr unterwegs 
sind, werden sie ja wieder getrennt geladen.


Ich schlussfolgere mal aus den bisherigen Antworten.

Transitor, nein, weil Rückwärtsleitet? (das hab ich nicht verstanden mit 
rückwärts) aber braucht eh zu viel Strom, weil Heizung P=U*I
Parralelladen, ja, aber mit Widerstand. -> welchen könnt ihr mit 
empfehlen?
Kleverer Reihenladung -> klar. dauert aber länger
Meint ihr dieses Relais ist das richtige für die "entstehung der 
parallelschaltung"
http://www.reichelt.de/Miniaturrelais/FRC2-C-12/3/index.html?&ACTION=3&LA=5&ARTICLE=79401&GROUPID=3292&artnr=FRC2+C+12
?
Da gibt es ja kurzzeitig doch einen ganz schönen funken, wenn 1V+- 
unterschied ist, bei den Akkus weshalb ich ja überlegte das mit 
Transitoren zu machen.

Vielen lieben Dank!

von Helge A. (besupreme)


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Mit dem Relais wird das nix. Du brauchst zwangsgeführte Kontakte. Das 
heißt, erst nach beidseitiger Trennung eines Akkus dürfen die 
Schließerkontakte leitend werden. Sonst gibts im Fehlerfall (z.B. 
klebender Kontakt) einen großen Knall. Hier 
http://www.schaltrelais.de/ccc1.htm ist das beschrieben.

von R. S. (schlenk28)


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Helge A. schrieb:
> Mit dem Relais wird das nix. Du brauchst zwangsgeführte Kontakte. Das
> heißt, erst nach beidseitiger Trennung eines Akkus dürfen die
> Schließerkontakte leitend werden. Sonst gibts im Fehlerfall (z.B.
> klebender Kontakt) einen großen Knall. Hier
> http://www.schaltrelais.de/ccc1.htm ist das beschrieben.

Kannst du mir mal irgendwo ein "kaufbares" Beispiel zeigen?
"Relais mit zwangsgeführten Kontakten sind normativ Elementarrelais nach 
IEC EN 61810-1 mit besonderen zusätzlichen Eigenschaften, die sich auf 
den Kontaktsatz beziehen, deren Anforderungen in der EN 50205 formuliert 
sind. "

Damit kann ich als "Nichttechniker" wenig anfangen :-/
Wenn man bei Reichelt sicherheitsrelais sucht, ist man bei 107€ / Stück 
oO

Vielen Dank!

von nichtGast (Gast)


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Um was für ein Fahrzeug handelt es sich eigentlich?

von R. S. (schlenk28)


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Ein Elektrofahrrad

von Helge A. (besupreme)


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Zum Beispiel Schrack SR6 wie hier 
http://at.rs-online.com/web/p/monostabile-relais/6804211/
Ähnliches gibts auch von vielen anderen Herstellern, z.B. NAIS.

von R. S. (schlenk28)


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Danke Helge,

sehe ich richtig, dass ich mit ein solch einem Relais 3 Akkus schalten 
kann oder?!
sind ja 3 kontakte offen und 3 geschlossen.
Ich glaube die Funktionsweise wird mir erst klar, wenn ich das Teil in 
der Hand gehabt habe :)

von Helge A. (besupreme)


Angehängte Dateien:

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Ob das mit nur einem Relais geht für alle Akkus..?? Mal überlegen: Um 
von 36V auf 12V umzuschalten, muß man die Verbindung zwischen den Akkus 
trennen. Dafür braucht man 2 Öffner.

Um danach alle Akkus zusammenzuschalten, braucht man aber 4 Schließer. 
Das wird mit nur einem solchen Relais schwierig.

Wenn du 2 solche Relais verwendest, kannst du deinen Lader entweder auf 
einen der 3 Akkus schalten oder alle 3 parallelschalten, je nachdem, wie 
du die Schaltung aufbaust. Die dann noch unbenutzten Kontakte lassen 
sich von einer Lade-Umschaltung auswerten. 2 Beispiele anbei: links 
parallelschalten, rechts nacheinander laden.

von R. S. (schlenk28)


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das klingt sehr spannend, auch wenn die Teile nicht grade billig sind, 
verglichen mit einfachen Relais.

Nur, die Kontakte kommen mir sehr klein vor. Ich hab 4mm Kabel verbaut. 
die bekomme ich doch da garnicht drangelötet oder?

: Bearbeitet durch User
von Helge A. (besupreme)


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Das ist eins der preisgünstigeren, die ich gefunden hatte. Es gibt auch 
noch größere, aber dann verdoppelt sich gleich wieder der Preis. Zum 
Beispiel viele Siemens-Motorschütze sind größer und vertragen mehr 
Strom. Die sind auch zwangsgeführt, haben Schraubklemmen, kosten aber 
ca. 30€ je nach Quelle.

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