Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hot Swap LiPo


von Dominik J. (nique)


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Hallo

Wer wünscht sich das nicht, dass er bei einem Modellflieger (oder auch 
sonst wo) den Lipo tauschen kann, ohne dass das ganze System neu 
gestartet werden muss (warum auch immer). Ich möchte das.

Ich habe an meinem System schon zwei LiPos, die stets parallel am 
Flieger sind. Beim ersten einstecken haben sie einigermassen gleiche 
Spannungen auf allen Zellen. Das funktioniert schon mal.

Jetzt liegt es nahe, nach dem Flug erst eine auszustöpseln und dann 
gleich einen neuen, vollen Lipo einzustecken... Schlechte Idee, da der 
volle Lipo den leeren mit sehr hohen Strömen laden will.

Jetzt die Idee. Warum nicht einen 1F Kondensator mit 12V (der via 
Autobatterie am Boden "immer" geladen ist) anschliessen? Damit der nicht 
geladen wird, könnte eine Diode den Rückwärtsstrom zum Kondensator 
"verhindern"?

Jetzt kann der zweite Lipo abgezogen werden und der Kondensator (unter 
Annahme von 1A Strom) könnte während 10s die Elektronik am Leben halten. 
Genug Zeit, um einen frischen Lipo anzuhängen. Die Diode verhindert 
wieder, dass der frische Lipo den Kondensator lädt.

Jetzt den Kondensator abhängen und einen zweiten vollen LiPo anhängen.

Fertig.

Klappt das?

Problematisch:
Meist ist natürlich der leere Lipo tiefer entladen als 12V. Somit würde 
der Kondensator den LiPo zu laden versuchen und die Ströme die Diode 
vermutlich abrauchen lassen (die ja so gesehen auf "Durchzug" steht). 
Wie kann ich dies verhindern?
Da die Elektronik dahinter auf 5V läuft, die von einem StepDown 
generiert werden, könnte der Kondensator auch "nur" 9V haben. Somit 
hätte ich dieses Problem nie, oder?
Da der Kondensator dann wieder an die Autobatterie geht, müsste ich den 
über einen einfachen Spannungsteiler auf 9V einstellen? Wenn ja, müssen 
das grosse Widerstände sein, weil auch hier hohe Ströme fliessen werden?

Danke für Euer Feedback

von Stefan F. (Gast)


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Ich denke, du hast die haken an der Idee bereits erkannt.

von dunno.. (Gast)


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Vielleicht solltest du es machen wie im auto und einfach akzeptieren, 
das der 12v lastkreis mit den dicken leistungen ein paar Sek stromlos 
ist, und nur der steuerelektronik ein wenig selbsthaltezeit gewähren..? 
Da brauchts auch weniger leistung..

von ... (Gast)


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Die Frage ist, ob deine Hauptspannungsversorgung (vermutlich ein ESC mit 
SBEC-Schaltung) mit Reversespannung klar kommt.
Es gibt Steller/Regler deren Hersteller z.B. den zusätzlichen Anschluss 
eines Emfängerakkus erlauben. Es gibt auch diverse Produkte im Bereich 
Akkuweichen, Powerbox-Systeme,...
Die meisten Konzepte gehen hier aber eigentlich auf Sicherstellung der 
Empfängerversorgung. Für das Problem, dass dir ein Jet beim Akkuwechsel 
das Fahrwerk einzieht und auf die Nase fällt, hilft auch ein seperater 
Empfängerakku, also ein anderes Bordspannungskonzept.

Da im Multikopterbereich inzwischen vom Gesetzgeber gewisse Redudanzen 
gefordert werden, gibt es aber auch schon die ersten aktiv schaltbaren 
Akkuweichen für Antriebsakkus. Allerdings wie die meiste 
Leistungselektronik, eher schwer und teuer.
Die Billigvariante kannst du dir in Form von zwei ausreichend 
dimensionierten Shottky-Dioden auch selbern basteln. 50-120A sollte für 
die meisten normalen Anwendungen im Modellbau reichen.

Wenn dein ESC nicht Reversspannungsfest ist, klappt in den meisten 
Fällen auch hier eine Kombination aus Shottky-Diode und 
Bufferkondensator. Ob du dann eine Überdimensionierten Kondensator 
verbaust, oder temporär einen Empfängerakku ansteckst, macht dann kaum 
einen Unterschied.

Bei großen Kapazitäten, solltest du aber unbedingt auf die Belastbarkeit 
deines BECS achten. Auch kann eine zu langsame Entladung bei schlecht 
konzeptionierte Elektronik zu Schwierigkeiten führen (Brownout, 
POR,...), und für die Elektronik von Modellbauservos würde ich nicht 
immer meine Hand ins Feuer legen.

von Puffer (Gast)


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Warum soll der Flieger denn 1A brauchen während die Akkus umgesteckt 
werden? Da sollte doch gerade nicht viel los sein (Motor aus, Servos 
stehen)?

Dann könnte man den Pufferkondensator auch einfach über einen 
Strombegrenzungswiderstand aus den leeren Akkus aufladen lassen bevor 
man die Akkus absteckt. Also:

1. Puffer anstecken - Puffer lädt aus den "leeren" Akkus auf 
Akkuspannung
2. Akkus abstecken - Puffer versorgt Elektronik weiter
3. Frische akkus dran - Akkus versorgen Elektronik und Puffer lädt sich 
auf
4. Puffer abstecken

von Dominik J. (nique)


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Danke Puffer

Das ist eine gute Idee.

Es ist natürlich nicht nur ein Modellflugzeug mit ESC und zwei Servos. 
Hier fliesst wirklich kaum Strom im Ruhezustand. Aber ok, 1A ist schon 
sehr grosszügig. Es sind schon eher 0.2A, manchmal aber auch 0.4A. Das 
daher, weil neben dem Flugkontroller auch noch ein WLAN-Modem, ein 
zweiter Computer sowie eine Kamera drin sind. Und das "übrige Gedöns" 
ist auch der Grund, warum ich nicht neu starten will. Das dauert mir zu 
lange...

Wenn ich von einer Zeit 5s und Spannungsdifferenz 5V (12V-7V minimum für 
die Spannungsversorgung) ergibt sich bei 0.2A eine Kapazität von 0.2 
Farad. Wie sieht da der Strombegrenzungswiderstand aus?

Beitrag #4937507 wurde vom Autor gelöscht.
von Homo Habilis (Gast)


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Dominik J. schrieb:
> Wie sieht da der Strombegrenzungswiderstand aus?

Wie lange soll's denn dauern (dürfen)?

von Flyer (Gast)


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Dominik J. schrieb:
> weil neben dem Flugkontroller auch noch ein WLAN-Modem, ein zweiter
> Computer sowie eine Kamera drin sind

Warum keine zweite Stromversorgung für diese Dinge? Du würdest nur den 
Antriebsakku wechseln und den anderen so auslegen daß er den ganzen 
Flugtag reicht.

Die meiner Meinung nach bessere Lösung ist jedoch die Akkuweiche. Gibts 
schon billigst beim Hobbykönig..

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Wenn das Modell eine Ladebuchse hat, kann man da auch extern für die 
Zeit des Akkuwechselns ein externes Powerpack anschliessen und die 
Elektronik so wachhalten.

von Dominik J. (nique)


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Homo Habilis schrieb:
> Dominik J. schrieb:
>> Wie sieht da der Strombegrenzungswiderstand aus?
>
> Wie lange soll's denn dauern (dürfen)?

Im Minimum 5s, lieber 10s.

von Dominik J. (nique)


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Flyer schrieb:
> Dominik J. schrieb:
>> weil neben dem Flugkontroller auch noch ein WLAN-Modem, ein zweiter
>> Computer sowie eine Kamera drin sind
>
> Warum keine zweite Stromversorgung für diese Dinge? Du würdest nur den
> Antriebsakku wechseln und den anderen so auslegen daß er den ganzen
> Flugtag reicht.
>
> Die meiner Meinung nach bessere Lösung ist jedoch die Akkuweiche. Gibts
> schon billigst beim Hobbykönig..

Keine zweite Stromversorgung deshalb, weil dann auch zwei Stromquellen 
im Flug überwacht werden sollten.

In Sachen Redundanz sicherlich eine gute Überlegung, denn viele FCU 
können mit doppelten Stromversorgungen umgehen.

Hast Du einen Link zu HK? Ode wie ist der englische Begriff für sowas?

von Michael W. (Gast)


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Dominik J. schrieb:

> Hast Du einen Link zu HK? Ode wie ist der englische Begriff für sowas?

Wie wär's hiermit:

https://hobbyking.com/de_de/?___store=de_de

von Dominik J. (nique)


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Michael W. schrieb:
> Dominik J. schrieb:
>
>> Hast Du einen Link zu HK? Ode wie ist der englische Begriff für sowas?
>
> Wie wär's hiermit:
>
> https://hobbyking.com/de_de/?___store=de_de

Danke, hilft aber nicht viel weiter. Mit Akkuweiche gibt es 0 Resultate 
und Akku weiche gibt 5 Seiten voller netter Ideen, aber nix das ich als 
Akkuweiche interpretieren würde.

Wäre nicht das mit dem Kondensator und Strombegrenzungswiderstand was? 
Ist mir bisher recht sympatisch, ausser dass ich keinen guten Plan 
haben, den R zu rechnen. Der Innenwiderstand von einem C ist ja doch 
eher auch tief und ein "normaler" Spannungteiler ist es ja dann nicht. 
Viele Formeln die ich finde gehen von einer Wechselspannung aus und 
berechnen eine Spule. Das ist es ja auch nicht.

Wäre toll, wenn hierzu jemand mir noch weiterhelfen könnte.

von Uhu U. (uhu)


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Wie wärs mit einem stinknormalen Kippschalter, der zwischen dem internen 
und einem externen Akku umschaltet und einem Kondensator, der die 
Elektronik so lange stützt, wie der Kippschalter von einem Kontakt zum 
anderen "fliegt"?

Da bräuchtest du keinen Widerstand, weil das Thema in Millisekunden 
erledigt ist und niemals beide Akkus parallel hängen...

: Bearbeitet durch User
von Dominik J. (d-r-j)


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Die Akku über Dioden entkoppeln, und einen Schalter um die Dioden zu 
überbrücken.


Normaler betrieb:
Schalter zu. Die Dioden sind überbrückt, und die Akku direkt Parallel.


Zum Wechseln:
Schalter auf. Die Akku sind über Dioden entkoppelt, und können einzeln 
getauscht werden.




Problem, wenn die Akku verschieden geladen sind, und der Schalter 
geschlossen wird.

von Uhu U. (uhu)


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Dominik J. schrieb:
> Problem, wenn die Akku verschieden geladen sind, und der Schalter
> geschlossen wird.

Deswegen funktioniert das nicht...

von Dominik J. (d-r-j)


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Uhu U. schrieb:
> Dominik J. schrieb:
>> Problem, wenn die Akku verschieden geladen sind, und der Schalter
>> geschlossen wird.
>
> Deswegen funktioniert das nicht...




Er hat aber vor, nacheinander beide Akku zu tauschen.
Wenn beide Akku ausgetauscht werden, und gleich voll sind funktioniert 
es.

Nur einen Akku tauschen funktioniert eh nicht.

von Uhu U. (uhu)


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Dominik J. schrieb:
> Er hat aber vor, nacheinander beide Akku zu tauschen.

Auch das geht, wenn man die beiden parallel geschalteten als einen 
betrachtet, aber er soll sich selbst äußern...

von Dominik J. (nique)


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Uhu U. schrieb:
> Wie wärs mit einem stinknormalen Kippschalter, der zwischen dem internen
> und einem externen Akku umschaltet und einem Kondensator, der die
> Elektronik so lange stützt, wie der Kippschalter von einem Kontakt zum
> anderen "fliegt"?
>
> Da bräuchtest du keinen Widerstand, weil das Thema in Millisekunden
> erledigt ist und niemals beide Akkus parallel hängen...

Toll, das ist die beste Idee.

Klar, ich wollte die zwei Akkus nacheinander tauschen. Aber über einen 
Kippschalter kann ich quasi auf eine "Maintenance-Spannung" wechseln und 
dann in aller Ruhe die beiden Lipos tauschen. Und wenn beide wieder drin 
sind zurück.

Praktisch wird das auch gut gehen, weil ich hierzu die Balancer-Stecker 
verwende. Das heisst über diesen Kreislauf wird nie viel Strom fliessen, 
weil die Motoren nicht daran hängen. Die sind über die "normalen" 
Stecker verbunden. Somit habe ich keine hohen Anforderungen an die 
Stromfestigkeit des Schalters.

Im Modellflug wird vielfach von Kippschaltern etc gewarnt. Hier könnt 
ich dehn aber über einen 3Pos Drehschalter gehen. 3 Pos deshalb, weil 
dann die mittlere Position generell aus ist. So hätte ich auch kein 
Problem, dass von der einen Position zur zweiten kurzzeitig ein 
Kurzschluss ist (solche Schalter hatte ich auch mal). Wenn ich 
Umschalten will ist der Unterbruch halt minimal grösser, aber sicherlich 
noch im Zehntelsekundenbereich. Und wenn ich zu langsam bin, bin ich 
halt selbst schuld.

Danke für die tolle Unterstützung

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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> Im Modellflug wird vielfach von Kippschaltern etc gewarnt.

Welche Probleme führen zu diesem Ratschlag?

von Uhu U. (uhu)


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Stefan U. schrieb:
> Welche Probleme führen zu diesem Ratschlag?

Beschleunigungen und Vibrationen, die den Schalter zum flippen bringen?

: Bearbeitet durch User
von Dominik J. (nique)


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Uhu U. schrieb:
> Stefan U. schrieb:
>> Welche Probleme führen zu diesem Ratschlag?
>
> Beschleunigungen und Vibrationen, die den Schalter zum flippen bringen?

Genau. Darum versuche ich es einmal mit einem Drehschalter, weil meines 
Erachtens der besser "einrastet" und weniger federt.

Vielleicht ist es auch ein Irrtum, mal sehen.

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