Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Batterien-Reihenschaltung mit 2 Spannungen


von Mehmet T. (Firma: ARMWAC) (emp)


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Hallo zusammen,

ich habe 2 Geräte, eines davon benötigt 24V Gleichstrom, das andere 12V.

ich habe 2 Batterien als Stromquelle und frage mich ob man die 2 
12V-Batterien in Reihe zusammenschalten kann und so einen Stromkreis zu 
speisen der mit 24V versorgt wird und gleichzeitig durch Anschluss des 
2. Gerätes (12V) "dazwischen" (Siehe Bild) dieses mit 12V zu speisen.

Und das gleichzeitig?

Das eine Gerät benötigt 9-18V (nominell 12V, üblich 13,8V) und 
verbraucht bei 13,8V 1A bis max. 22A

Das zweite Gerät genötigt 18-29V (üblich 24V) und verbraucht bei 24V 1A 
bis 7A

Geht das einfach so? Oder wie müsste man die Schaltung modifizieren um 
es möglich zu machen?

: Verschoben durch User
von Possetitjel (Gast)


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Mehmet T. schrieb:

> Geht das einfach so?

Sicher.
Sehe keine Grund, warum nicht.

Allerdings wirst Du für die 12V eine wesentlich dickere
Batterie nehmen müssen als für die Aufstockung auf 24V.

von Noch einer (Gast)


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Musst halt aufpassen. Falls der 12V Kreis die Batterie geleert hat, wird 
der 24V Kreis die erste Batterie umpolen.

Besser wäre wohl ein Batteriewächter, der den Stromkreis unterbricht, 
wenn eine der Batterien leer ist.

von Klaus (Gast)


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Mehmet T. schrieb:
> Geht das einfach so? Oder wie müsste man die Schaltung modifizieren um
> es möglich zu machen?

Werden die Akkus gemeinsam geladen?

MfG Klaus

von Der Andere (Gast)


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Der Akku, der die 12V liefern muss wird stärker belastet.
Wie die Vorposter schon angedeutet haben musst du folgendes tun:

Beide Batterien (vor allem aber die, die 12V liefert) mit einem 
Tiefentladeschutz überwachen und wenn der anspricht BEIDE Spannungen 
trennen.

Die Batterien unabhängig und im Fall der 'oberen' Batterie (für die 24V) 
auch potentialfrei zur unteren laden.


Du kannst nicht (nur) beide in Reihe laden, da die 'untere' mehr Ladung 
braucht und dabei dann die 'obere' überladen würde.

von Der Andere (Gast)


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Nachtrag:
Wenn man die beiden Batterien nur in Reihe geschaltet laden kann, dann 
musst du für den 12V Verbraucher ein 24/12V Konverter (Schaltregler) 
benutzen.

von Minimalist (Gast)


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Wieso? Der mittelabgriff ist dann ja da, und vertagt auf jeden Fall 22A 
für die untere und 7 A für die obere Batterie.

von batman (Gast)


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Wenn beide Geräte gleichzeitig laufen, fließen durch eine Batt bis zu 
22+7=29A!?

von m.n. (Gast)


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Ich würde zunächst klären, wie groß die typische und maximale 
Stromaufnahme tatsächlich ist. Bei Deinen Angaben 1 - 22 A @ 12 V und 1 
- 7 A @ 24 V läßt sich kein sinnvoller gemeinsamer Nenner finden.

Andererseits sind beide Geräte mit 18 V zufrieden, sodaß bei drei Akkus 
à 6 V eine einheitliche Versorgung möglich wäre.

von Dietrich L. (dietrichl)


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m.n. schrieb:
> Andererseits sind beide Geräte mit 18 V zufrieden, sodaß bei drei Akkus
> à 6 V eine einheitliche Versorgung möglich wäre.

Die 18V sind aber einmal die obere und einmal untere Grenze. Und die 
3x6V sind ja nicht immer exakt 18V.
Je nach Ladezustand und Lade- bzw. Entladestrom ergibt das zwischen 
15,75 ... 21,6V 
(https://de.wikipedia.org/wiki/Bleiakkumulator#Gebrauchseigenschaften).
Sauber ist das also gar nicht, eher ein Pokerspiel.

Gruß Dietrich

von Der Andere (Gast)


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Minimalist schrieb:
> Wieso? Der mittelabgriff ist dann ja da, und vertagt auf jeden Fall 22A
> für die untere und 7 A für die obere Batterie.

Was soll uns dieser Beitrag sagen?
Du weisst schon dass man unten rechts ein Schaltfeld "Markierten Text 
zitieren" hat. Dann wäre vieleicht auch klar auf was sich dein Text 
beziehen soll.

von m.n. (Gast)


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Dietrich L. schrieb:
> Sauber ist das also gar nicht, eher ein Pokerspiel.

Na ja, ich meinte ja auch Akkus, die genau 6 V liefern. Die Bleiakkus 
stammen von Dir ;-)

Ansonsten würde ich einen einzigen Bleiakku für die 12 V vorsehen, aus 
dem auch die 24 V erzeugt werden. Es reicht ein DC/DC-Wandler mit 
potentialfreiem 12 V Ausgang, dessen Ausgangsspannung in Reihe zum Akku 
liegt und somit 24 V erreicht werden.

von Amateur (Gast)


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Es geht, aber...
Außer kurz nach dem ersten Einschalten wirst Du Dich zu keinem 
Zeitpunkt, über den Ladezustand, freuen können.
Auch das Laden selbst dürfte bestenfalls lustig werden.

von Stefan F. (Gast)


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Ich würde zwei unterschieldich große Batterien verwenden, so dass beide 
etwa gleich lnage halten und dazu zwei 12V Ladegeräte mit zur Batterie 
passendem Strom verwenden.

von Mehmet T. (Firma: ARMWAC) (emp)


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Also, ich habe wegen der Geräte jetzt mal zusammengerechnet:

insgesamt läuft das 24V-Gerät konstant mit 500mA für mehrere Stunden, in 
dieser Zeit zieht es ab und an mal je nach Bedarf theoretische 3,42 
Ampère  (Batteriewächter wird natürlich mit eingebaut irgendwie, dazu 
später)

für in etwa die selbe Zeit (das 'entscheidet' dann letzendlich der 
Batteriewächter) verbraucht das 12V (13,8V) Gerät konstant 1A und je 
nach Bedarf 21 Ampère. In seltenen Fällen 2,7A und je nach Bedarf 24,1 
Ampère (das "sollte" die Batterieschaltung abkönnen, wird aber eher 
selten bis fast nie benötigt).

Bei dem "Bedarf" handelt es sich um eine kurzzeitige Belastung in etwa 
in den paar Stunden durchschnittlich ca. 25x zu je maximal 30 Sekunden 
(grober Durchschnitt; hängt von unendlich vielen Parametern ab), danach 
für mindestens 30 Sekunden wieder "konstant" kleine Leistung...

Laden: zur Aufladung ist vorgesehen mittels Trennschalter den +/-Abgriff 
von Batterie 1 zu Battrie 2 vollständig zu trennen um jeweils beide 
Batterien vollständig aufladen zu können. Das bietet dann ja auch 
nebenbei die Möglichkeit das 12V-Gerät "nur" mit der 2. Batterie weiter 
zu benutzen, wenn die erste leer ist und man das 24V-Gerät natürlich 
abklemmt...

...und das ganze deshalb weil: es sollen herkömmliche 
Kfz-Starterbatterien genommen weden, da bekommt man ja auch auf dem 
Schrottplatz hin und wieder mal ein ganz gutes Angebot, "erstmal" sollen 
aber 2 nagelneue aus dem Hagebaumarkt genommen werden. Diese Batterien 
sind ja relativ schwer, deshalb auch die Kombi mit zweien in einem 
Kasten, 2 müssen ja so oder so genommen werden (24V) und damit dann auch 
praktischerweise 12V (13,8) dazu. 24V-Batterien ungerne, weil dann 
bräuchte man ja auch ein 2. Ladegerät / zusätzlichen Stromkonverter und 
12V-Ladegeräte bekommt man fast überall her... 3 Batterien würden auch 
zu schwer sein.

Jetzt müsste man mal über die Kapazität nachdenken... Sagen wir mal 
jeweils 15 Minuten (insgesamt, natürlch nicht am Stück) große Leistung 
bei 12V, betrifft die erste Batterie, das wären 21A + 0.5A (von dem 
24V-Gerät 0.5A bei 24V = 1A bei 12V, verteilt auf 2 Batterien = 0.5A), 
dann nochmals 15 Minuten 1A + 3,42A vom 24V-Gerät, was dann ja auch die 
2. Batterie betrifft, die sonst nur ein paar Stunden mit 0.5A belastet 
wird und die erste (für 12V nur) mit 1 + 0.5 = 3.2A konstant.

So viel zur theoretischen Theorie, und ich kann mir gut vorstellen dass 
ich die hälfte aller tatsächlich entscheidenden Parametern vergessen 
habe.....

: Bearbeitet durch User
von ?!? (Gast)


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Mehmet T. schrieb:
> insgesamt läuft das 24V-Gerät konstant mit 500mA für mehrere Stunden, in
> dieser Zeit zieht es ab und an mal je nach Bedarf theoretische 3,42
> Ampère

Dann würde ich aber lieber den Ansatz von "m.n." verfolgen. Für die 24V 
einen Spannungswandler benutzen, der die 24V erzeugt, oder auch einen 
12V/12V-Wandler, den man in Reihe zur 12V-Batterie schaltet und damit 
wiederum auf 24V kommt.

von Harald W. (wilhelms)


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Mehmet T. schrieb:

> Es sollen herkömmliche Kfz-Starterbatterien genommen werden,

Dir ist aber hoffentlich klar, das solche Batterien für den
Zyklusbetrieb nicht geeignet sind und da nur eine geringe
Lebensdauer haben. Besser geeignet wären z.B. "Solarakkus" oder 
Gel-Batterien.

von EMP (Gast)


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Gelbatterien sind leider 3-fach teurer, Solarbatterie "nur" doppelt so 
teuer, das wäre eine Idee...

Abgesehen mal von der Kapazität, was wäre ratsamer: an eine 12V 
Solarbatterie einen 12V-auf-24V-Spannungswandler zu verwenden oder auf 2 
12V-Solarbatterien einen 24V-auf-12V-Wandler zu verwenden?

Diese Wandler haben ja auch gewisse Verluste und vor allem bei der 2. 
Variante müsste der ja ca. 24 Ampere aushalten...

Vorteil hierbei: man bräuchte nur eine Batterie für kurzzeitigen Betrieb 
bzw. kann je nach Bedarf noch eine / mehrere parallel zuschalten...

Aber: ich habe nur ein Autobatterienladegerät, braucht man für 
Solarbatterien andere Ladegeräte bzw. sind andere Ladegeräte "gesünder" 
für die Batterien?

von ?!? (Gast)


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EMP schrieb:
> Abgesehen mal von der Kapazität, was wäre ratsamer: an eine 12V
> Solarbatterie einen 12V-auf-24V-Spannungswandler zu verwenden oder auf 2
> 12V-Solarbatterien einen 24V-auf-12V-Wandler zu verwenden?

Weil deine 12V-Verbraucher wesentlich mehr Strom brauchen als die 
24V-Verbraucher, würde ich die 12V-Verbraucher direkt an die Batterie 
hängen und für die 24V-Verbraucher mit einem DC-Wandler arbeiten. Dafür 
gibt es zwei Varianten. Wenn du einen galvanisch getrennten 
12V/12V-Wandler nimmst, kannst du dessen Ausgang in Reihe zur 
12V-Batterie schalten und an der Reihenschaltung "Batterie - Wandler" 
die benötigten 24V abgreifen. Oder du nimmst einen 12V/24V-Wandler und 
erzeugst die 24V separat (nur mit dem Wandler allein).
Jetzt steht noch die Frage, ob die beiden Minuspole der Spannungen (12V 
und 24V) an einen gemeinsamen GND gehen müssen oder ob die 
24V-Verbraucher völlig unabhängig und getrennt von den 12V-Verbrauchern 
sind.

von m.n. (Gast)


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Mehmet T. schrieb:
> Also, ich habe wegen der Geräte jetzt mal zusammengerechnet:
>
> insgesamt läuft das 24V-Gerät konstant mit 500mA für mehrere Stunden, in
> dieser Zeit zieht es ab und an mal je nach Bedarf theoretische 3,42
> Ampère  (Batteriewächter wird natürlich mit eingebaut irgendwie, dazu
> später)

Kläre noch einmal die theoretischen 3,42 A, denn davon hängt ab, welchen 
DC/DC-Wandler man verwenden müßte. Ein Beispiel wäre ein PSD-45A-12, der 
bei einer Eingangsspannung von 9,2 - 18 V am Ausgang 12 V bei 2,5 A 
liefert.
Weitere Wandler gibt es hier zu sehen: 
https://www.schukat.com/schukat/schukat_cms_de.nsf/index/warengruppe?OpenDocument&wg=L8623&refDoc=CMS12A3DBC7C2974840C125761E00244B57
Wenn 2,5 A reichen, hätte man eine einfache, kostengünstige Lösung.

von Mehmet T. (Firma: ARMWAC) (emp)


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Die beiden Minuspole von den 12V und 24V Geräten sind unabhängig 
voneinaner.

Die knapp 3,5A bei 24V werden auf jeden Fall benötigt, aber auf keinen 
fall mehr.

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