Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Akkus gegen Kurzschluss absichern


von Uhu U. (uhu)


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Ich habe einen 5 Ah LiFePO4-Akku, der kurzfristig 50 A abgeben kann. Der 
Kurzschlussstrom dürfte noch höher sein.

Nun stellt sich die Frage, wie man so ein Teil absichert. Eine Polyfuse 
ist ungeeignet, bleibt nur eine Feinsicherung. Der maximale Strom meiner 
Anwendung liegt bei ca. 1,5 A, ich würde also eine flinke Feinsicherung 
mit 2,5 A nehmen.

Ein Blick ins Datenblatt der Sicherung 
http://www.reichelt.de/index.html?&ACTION=7&LA=3&OPEN=0&INDEX=0&FILENAME=C400%252FDBFLINK5206xx.pdf 
ernüchtert: das Abschaltvermögen so einer Sicherung liegt bei 35 A.

Was macht man da?

von A-Freak (Gast)


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Nimm eine mit Sandfüllung und Keramikrohr

von Hp M. (nachtmix)


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Uhu U. schrieb:
> Was macht man da?

Die Spannung angeben und wenn sie gering ist, eine Stecksicherung aus 
dem KFZ-Bereich verwenden.

von Peter II (Gast)


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Uhu U. schrieb:
> Ein Blick ins Datenblatt der Sicherung
> 
http://www.reichelt.de/index.html?&ACTION=7&LA=3&OPEN=0&INDEX=0&FILENAME=C400%252FDBFLINK5206xx.pdf
> ernüchtert: das Abschaltvermögen so einer Sicherung liegt bei 35 A.

was stört dich dran?

und warum eine 2,5A Sicherung wenn dein Gerät nur 1,5A braucht? Nimm 
doch eine 1,6A Sicherung

von Mario M. (thelonging)


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von A-Freak (Gast)


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von MaWin (Gast)


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Peter II schrieb:
> was stört dich dran?

Na wenn der Akku mehr als 50A liefern kann, dann wird die Sicherung den 
Lichtbogen nicht löschen können, also nicht trennen.

von Peter II (Gast)


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MaWin schrieb:
> Na wenn der Akku mehr als 50A liefern kann, dann wird die Sicherung den
> Lichtbogen nicht löschen können, also nicht trennen.

oh, verwechselt mit kurzzeitigen Strom der fließt.


Der Lichtbogen wird aber nicht bei LiFePO4 entstehen sondern bei den 
250V die angegeben sind. Bei <50V wird wohl bei 50A kein Lichtbogen über 
1cm möglich sein.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Peter II schrieb:
> Bei <50V wird wohl bei 50A kein Lichtbogen über 1cm möglich sein.

Ab ca. 30V Gleichspannung besteht die Möglichkeit, dass ein Lichtbogen 
gezogen wird. Bei sandgefüllten Sicherungen dürfte das ganze wesentlich 
unkritischer aussehen als bei luftgefüllten.

von A-Freak (Gast)


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Ich kann dir aus persönlicher Erfahrung sagen daß man mit 72V LiFePO4 
auch auf 2cm kommt.

Jemand unkundiges hatte in die Leitung eine KFZ-Flachsicherung für 12V 
eingesetzt und die ist dem Moment durchgebrannt als ich einen Fehler in 
der Ecke gesucht hatte.

von Peter II (Gast)


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A-Freak schrieb:
> Ich kann dir aus persönlicher Erfahrung sagen daß man mit 72V LiFePO4
> auch auf 2cm kommt.

72V ist das 20fache was ein LiFePO4 liefern kann.

von Der Andere (Gast)


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Peter II schrieb:
> 72V ist das 20fache was ein LiFePO4 liefern kann.

Aber nur wenn der TO von EINER ZELLE redet.

Oder bezeichnest du deine Autobatterie immer als sechszelligen Bleiakku?

von Uhu U. (uhu)


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Der Andere schrieb:
> Aber nur wenn der TO von EINER ZELLE redet.

Ja, es handelt sich um eine einzige Zelle. Meine erhöhte Vorsicht ist 
deswegen angebracht, weil ein Kurzschluss - z.B. durch ein beschädigtes 
Kabel - evtl. zu Verletzungen führen könnte.

von Thomas B. (thombde)


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Uhu U. schrieb:
> weil ein Kurzschluss - z.B. durch ein beschädigtes
> Kabel - evtl. zu Verletzungen führen könnte.

Ich glaube das wäre das kleinste Übel.
Wenn man sich die Finger verbrennt ist man ja noch vor Ort,
und könnte das Problem beseitigen.
(Zur Not auch mit Seitenschneider.)
Das gefährlichste wäre ja die Brandgefahr, wenn man mal
nicht vor Ort ist.

Akkubetriebene Geräte sichere ich Grundsätzlich ab.
Und wenn es nur eine 5x20mm Glasrohrsicherung ist.
Bei höherer Spannung könnte man Sicherungen aus der
Photovoltaik verwenden.

https://www.conrad.de/de/photovoltaik-sicherung-x-l-103-mm-x-38-mm-6-a-1000-vdc-flink-f-eska-1038725-1-st-539713.html

Gruß
Thomas

Edit:
Werde leider deshalb von einigen Kollegen auch Schisser genannt :-)
Habe aber kein Problem damit.

: Bearbeitet durch User
von John (Gast)


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Thomas B. schrieb:
> Wenn man sich die Finger verbrennt ist man ja noch vor Ort,
> und könnte das Problem beseitigen.
> (Zur Not auch mit Seitenschneider.)

Verbrannte Finger abschneiden?
:-)

von Kai S. (kai1986)


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Hallo,

das Absichern von Akkus ist eine schwierige Sache. Zum Einen braucht man 
einen Sicherung, die den hohen Strom schalten kann, zum Anderen kommt 
noch das Problem des Spannungsabfalls an der Sicherung hinzu. Eine 
5x20mm Feinsicherung hat bei 2,5A üblich 0,4V, sprich bei einer LiFePO4 
Zelle fallen da direkt 12% Spannung an der Sicherung ab (muss bedacht 
werden). Gängig verbaute Sicherungen bei Akkus sind meiner Beobachtung 
nach KFZ Sicherungen und Picofuse Sicherungen. Alternativ werden auch 
gerne die MOSFETs des Schutzplatine als Sicherung gegen Kurzschluss 
verwendet (gefällt mir persönlich aber nicht).
Die perfekte Sicherung für Akkus kenne ich leider nicht.

Was beim Absichern aber auch bedacht werden muss ist der Teil vor der 
Sicherung. So ist bei 18650er Zellen normal der Becher Minus und der 
Übergang zum Pluspol liegt am oberen Zellenrand. Wird hier einfach eine 
Lötfahne über den Rand gebogen liegt nur der Schrumpfschlauch der Zelle 
zwischen den Potenziallen. An solchen Stellen sollte man beispielsweise 
die Lötfahne noch einmal umschrumpfen, damit zwei Isolationsschichten 
zwischen den Potenzialen liegen.

Gruß Kai

von michael_ (Gast)


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Kai S. schrieb:
> Eine
> 5x20mm Feinsicherung hat bei 2,5A üblich 0,4V, sprich bei einer LiFePO4
> Zelle fallen da direkt 12% Spannung an der Sicherung ab (muss bedacht
> werden).

Gerade geschaut, es sind da etwa 100mV.
Und es wird auch nicht der Akku abgesichert, sondern die Schaltung, die 
danach kommt.
Bis dorthin muß abgesichert sein, das kein Kurzschluß entstehen kann.

von Uhu U. (uhu)


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michael_ schrieb:
> Und es wird auch nicht der Akku abgesichert, sondern die Schaltung, die
> danach kommt.

Das ist zwar meistens so, aber nicht hier: den Akku abzutrennen, ist die 
letzte Notmaßnahme, denn wenn das per Schmelzsicherung passiert ist, 
dürfte die Schaltung längst hinüber sein. Es geht definitiv darum, 
weitere Schäden und vor allem Verletzungen zu verhindern, wenn ein 
Problem aufgetreten ist.

Der sensibelste Punkt meiner Konstruktion dürfte ein Flachbandkabel 
sein, über das + des Akkus, 2 Leitungen, die per PWM auf GND geschaltet 
werden und GND für einen DS18B20 Temperatursensor laufen.

Die PWM-Leitungen werden über jeweils zwei kleine, parallelgeschaltete 
SMD-FETs im SOT-23 gesteuert. Wenn es einen Kurzschluss zwischen + Akku 
und diesen Leitungen gibt, dann werden wohl die FETs beim nächsten 
Einschalten zerplatzen, denn die Leiterbahnen dafür sind reichlich 
bemessen. Damit sollte der Spuk schon ein Ende haben.

Bleibt die GND-Leitung des Temperatursensors. Dort hänge ich 33 Ohm 
rein, dann wäre der Strom im schlimmsten Fall auf < 100 mA begrenzt.

Die Feinsicherung kommt direkt an den Akku. Sie ist die letzte Bremse 
vor dem manuellen Trennen der Leitung zwischen Akku und Elektronik. Zur 
Reduktion des Spannungsabfalls wähle ich die gemessen am maximal zu 
erwartenden Laststrom verhältnismäßig groß.

von Thomas B. (thombde)


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Uhu U. schrieb:
> Die Feinsicherung kommt direkt an den Akku. Sie ist die letzte Bremse
> vor dem manuellen Trennen der Leitung zwischen Akku und Elektronik. Zur
> Reduktion des Spannungsabfalls wähle ich die gemessen am maximal zu
> erwartenden Laststrom verhältnismäßig groß.

Ich mache die immer direkt am Akku.
Sofern der Platz vorhanden ist.
Wie Du schon sagtest, als letzte Bremse.

https://www.conrad.de/de/sicherungshalter-passend-fuer-feinsicherung-5-x-20-mm-10-a-50-vac-eska-bulgin-fx0385-1-st-529879.html

von Thomas B. (thombde)


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John schrieb:
> Thomas B. schrieb:
>> Wenn man sich die Finger verbrennt ist man ja noch vor Ort,
>> und könnte das Problem beseitigen.
>> (Zur Not auch mit Seitenschneider.)
>
> Verbrannte Finger abschneiden?
> :-)

Ja, lästert nur  :-)

(Editiert)

: Bearbeitet durch User
von michael_ (Gast)


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Uhu U. schrieb:
> Das ist zwar meistens so, aber nicht hier: den Akku abzutrennen, ist die
> letzte Notmaßnahme, denn wenn das per Schmelzsicherung passiert ist,
> dürfte die Schaltung längst hinüber sein.

Uhu U. schrieb:
> Die PWM-Leitungen werden über jeweils zwei kleine, parallelgeschaltete
> SMD-FETs im SOT-23 gesteuert. Wenn es einen Kurzschluss zwischen + Akku
> und diesen Leitungen gibt, dann werden wohl die FETs beim nächsten
> Einschalten zerplatzen, denn die Leiterbahnen dafür sind reichlich
> bemessen. Damit sollte der Spuk schon ein Ende haben.
>
> Bleibt die GND-Leitung des Temperatursensors. Dort hänge ich 33 Ohm
> rein, dann wäre der Strom im schlimmsten Fall auf < 100 mA begrenzt.

Also willst du doch nur deine Schaltung absichern!

Uhu U. schrieb:
> er sensibelste Punkt meiner Konstruktion dürfte ein Flachbandkabel
> sein, über das + des Akkus, 2 Leitungen, die per PWM auf GND geschaltet
> werden und GND für einen DS18B20 Temperatursensor laufen.

Eben, dein Flachbandkabel ist weder von der Isolation noch von den 
mechanischen Eigenschaften her für die Akku-Power geeignet.
Aber keine Angst! Dein Kabel wirkt wie eine Sicherung. Es wird heiß, 
vielleicht glüht es und es wird die Isolation stinken.
Mehr passiert nicht.
Und sooo viel sind deine 60A bei 3V nun auch wieder nicht.
Du bist ein Angsthase!
Glaubst du denn, in einer Taschenlampe mit einer 16650-Zelle ist eine 
Sicherung verbaut?
Gut, die hat auch nur die halbe Kapazität von deiner Zelle.

von Uhu U. (uhu)


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michael_ schrieb:
> Also willst du doch nur deine Schaltung absichern!

Nein, ich habe nur überlegt, wie ich eventuellen Feuerwerken am Kabel 
vorbeugen kann.

> Es wird heiß, vielleicht glüht es und es wird die Isolation stinken.

Und genau das muss verhindert werden. (Und wenn es denn passieren 
könnte, ist die Elektronik sowieso schon abgeraucht.)

> Du bist ein Angsthase!

Du weißt nicht, was du da für einen Blödsinn redest...

von michael_ (Gast)


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Uhu U. schrieb:
> Und genau das muss verhindert werden. (Und wenn es denn passieren
> könnte, ist die Elektronik sowieso schon abgeraucht.)

Wieso? Wenn dein Kurzschluß am Kabel passiert, ist die Elektronik dann 
noch heil.
Aber dein Gedanke ist schon richtig. Mach an den Akku so kurz als 
möglich eine 10A Sicherung.
Prüfe aber ohne Elektronik, ob sie bei einem Kurzschluß überhaupt 
auslöst.
Bis zur Sicherung nimmst du KFZ-Kabel für 10A.

Uhu U. schrieb:
>> Du bist ein Angsthase!
>
> Du weißt nicht, was du da für einen Blödsinn redest...

Stimmt, es ist Blödsinn, Fell und vier Pfoten stimmen nicht überein :-)

von Toxic (Gast)


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Uhu U. schrieb:
> Ja, es handelt sich um eine einzige Zelle.

Wenn es sich um eine 3.7V Zelle handeln sollte,wuerde ich versuchsweise 
mal die eingebaute Elektronik einer z.B. alten Li-Ion-Zelle 
verwenden.Alte Handyzellen wird wohl jeder irgendwo rumfahren haben...).
Diese Elektronik schuetzt ja bekanntermassen vor 
Ueberladung/Tiefentladung und Kurzschluessen.Der Kurzschlussstrom 
variiert stark(lt.Datenblaetter 3A-7A),da der DrainSource-Widerstand der 
Mosfets als Shuntwiderstand dient.

Inwiefern sich das in der Praxis bewaehrt,kann ich (noch) nicht sagen - 
hab noch nie eine mit Schutzelektronik versehene LiIon-Zelle 
kurzgeschlossen.
Moeglicher Nachteil:Wenn die Schutzfunktion mal angesprochen hat,muss 
man unter Umstaenden die Akku kurz(1s...) an ein Ladegeraet 
haengen,damit die Elektronik die Zelle wieder freigibt.
Datenblaetter gibt es zu Hauf im Internet.

von Uhu U. (uhu)


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Toxic schrieb:
> Wenn es sich um eine 3.7V Zelle handeln sollte

Es ist eine LiFePO4-Zelle mit 3,2 V.

von Toxic (Gast)


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Uhu U. schrieb:
> Es ist eine LiFePO4-Zelle mit 3,2 V.

Dafuer gibt es auch Protection Circuits.
Hier ist nur ein Beispiel - geht bestimmt auch billiger....
http://www.ebay.de/itm/16Pcs-3-2V-26650-LiFe-Battery-PCM-Protection-Circuit-Module-LiFePO4-26mm-SM095-/321591011713?hash=item4ae0516981:g:dT4AAOSwIBBUbE12

von Uhu U. (uhu)


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Gute Idee. Allerdings schaltet das Ding erst bei 4 +/- 1 A ab, das aber 
dann ziemlich flott.

von Toxic (Gast)


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Uhu U. schrieb:
> Gute Idee. Allerdings schaltet das Ding erst bei 4 +/- 1 A ab, das aber
> dann ziemlich flott.

An deiner Stelle wuerde ich so eine Schutzelektronik einbauen.Ich 
schlachte so ziemlich alle Li-Ionzellen aus und hebe die Elektronik 
auf.Bei einem 7.4V-LiIon-Pack ist mir z.B. eine Zelle ausgefallen.Da die 
Elektronik fuer 2 Zellen(7.4V) ausgelegt war (Balancing 
etc...)verwendete ich fuer die noch gute Zelle die Elektronik einer 
Einzellen-Akku.Diese Zelle verrichtet nun seit geraumer Zeit ihren 
Dienst in einer Aldi-Cree-Taschenlampe und ich kann mir sicher sein,dass 
sie z.B. nicht tiefentladen wird....

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