Hi zusammen Ich lese gerade einen Artikel darüber wie man einen Akku (lithium-ionen) lädt zB 4S1P, also einfach 4 Zellen in Serie. Da geht es darum, dass die Spannungen (Ladeschluss, Entladeschluss) des Akkus streng eingehalten werden müssen und dafür gesorgt werden muss, dass diese immer gleich voll geladen werden, was mit einem Balancer funktioniert, indem man immer einen Widerstand parallel schaltet, sobald die Grenzspannung erreicht wird. Nun, wie die Konzepte der Aufladung funktionieren meine ich verstanden zu haben. Dennoch habe ich 2 konkrete Fragen. Um meine Frage zu konkretisieren habe ich dazu ein Bild gemalt. Erläuterung + Frage 1: Um die Spannung der einzelnen Zellen zu messen meine ich, dass es bei 4 Zellen in Serie (C1,C2,C3,C4) 3 Messpunkte (M1, M2, M3) und einmal an der Quelle und GND einen Messpunkt haben muss. (Siehe Bild 1) Ist das soweit korrekt? Wenn ja, wie wird dann die Ladung bewerkstelligt, wenn man zB einen 6S10P. Wären das dann insgesamt 52 Messstellen? 50 Messstellen und Plus&GND? Oder wird das irgendwie einfacher gelöst? Erläuterung + Frage 2: Nun, gehen wir wieder zurück zu meinem ursprünglichen Beispiel mit den 4 Zellen in Serie. Angenommen, ich hätte keinen Balancer und die Akkus wären annähernd gleich voll. Unterschied untereinander sagen wir maximal 0.2V. Wenn das Akkupack nun genutzt und damit entladen wird, fliessen durch die einzelnen Zellen immer der gleiche Strom. Wenn sonst alles als ideal angenommen wird, dürfte es allein durch die Entladung nicht zu Ladungsunterschieden kommen, da stets mit demselben Strom alle Zellen gleichmässig entladen werden. Ich nehme an, dass die Selbstentladung und die Temperatur hauptsächlich dazu beiträgt, dass sich die Zellen unterschiedlich entladen und es irgendwann zu massiven Ladungsunterschieden kommt. Ist das soweit korrekt? Also wird meiner Meinung nach ein Balancer IMMER notwendig. Jetzt komme ich durch die eigenen Erläuterungen noch auf eine zusätzliche Frage: Wenn eine Zelle zB C3 über 80% geladen ist, und die anderen Zellen noch unter 80% geladen sind, wird der Strom automatisch und erheblich reduziert (Flaschenhals), der Balancer erkennt jetzt, dass ein Parallelwiderstand zu C3 geschaltet werden muss. Nun nimmt der Strom seinen Weg über den Parallelwiderstand von C3 und die Zellen werden wieder mit dem vollen Strom aufgeladen, da die anderen Zellen eine Ladung von noch unter 80% haben. Also müssen die Widerstände stets auf den vollen Strom ausgelegt werden. Ausserdem wird C3 durch die Parallelschaltung geringfügig entladen aber auch teilweise geladen. Wann ist jetzt der genaue Zeitpunkt an dem der Parallelwiderstand hinzugeschaltet wird? Passiert dies zB bei 4.1V und die Ladeschlussspannung ist 4.15V könnte die Zelle trotz Balancer überladen werden. Oder ist die Annahme falsch? Ich würde ich auf eure Meinungen sehr freuen. Marcel
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Hallo Marcel, Marcel schrieb: > Ich lese gerade einen Artikel darüber wie man einen Akku (lithium-ionen) > lädt zB 4S1P, also einfach 4 Zellen in Serie. Da geht es darum, dass die > Spannungen (Ladeschluss, Entladeschluss) des Akkus streng eingehalten > werden müssen und dafür gesorgt werden muss, dass diese immer gleich > voll geladen werden, was mit einem Balancer funktioniert, indem man zum Beispiel (es gibt auch andere Varianten) > immer einen Widerstand parallel schaltet, sobald die Grenzspannung > erreicht wird. > > Nun, wie die Konzepte der Aufladung funktionieren meine ich verstanden > zu haben. Dennoch habe ich 2 konkrete Fragen. Um meine Frage zu > konkretisieren habe ich dazu ein Bild gemalt. > > Erläuterung + Frage 1: > Um die Spannung der einzelnen Zellen zu messen meine ich, dass es bei 4 > Zellen in Serie (C1,C2,C3,C4) 3 Messpunkte (M1, M2, M3) und einmal an > der Quelle und GND einen Messpunkt haben muss. (Siehe Bild 1) Ist das > soweit korrekt? Deine Bezeichnung finde ich nicht ganz zweckmäßig. n Zellen brauchen n Messungen mit einem Bezugspunkt und n Messpunkten. > Wenn ja, wie wird dann die Ladung bewerkstelligt, wenn man zB einen > 6S10P. Wären das dann insgesamt 52 Messstellen? 50 Messstellen und > Plus&GND? Die Antwort findest Du selber heraus: Wieviele Messungen möchtest Du an einem Zellblock durchführen, der z.B. nur aus 3 parallel geschalteten Zellen besteht (1S3P)? > Oder wird das irgendwie einfacher gelöst? Ja. :) > Erläuterung + Frage 2: > Nun, gehen wir wieder zurück zu meinem ursprünglichen Beispiel mit den 4 > Zellen in Serie. Angenommen, ich hätte keinen Balancer und die Akkus > wären annähernd gleich voll. Unterschied untereinander sagen wir maximal > 0.2V. Wenn das Akkupack nun genutzt und damit entladen wird, fliessen > durch die einzelnen Zellen immer der gleiche Strom. Wenn sonst alles als > ideal angenommen wird, dürfte es allein durch die Entladung nicht zu > Ladungsunterschieden kommen, da stets mit demselben Strom alle Zellen > gleichmässig entladen werden. > Ich nehme an, dass die Selbstentladung und die Temperatur hauptsächlich > dazu beiträgt, dass sich die Zellen unterschiedlich entladen und es > irgendwann zu massiven Ladungsunterschieden kommt. Ist das soweit > korrekt? Der Faktor Zeit (Selbstentladung) wirkt auf alle Zellen eines Akkupacks gleichermaßen. Es gibt keine Individualzeit für einzelne Zellen. Der Faktor Umgebungstemperatur ist auch derselbe für alle Zellen. Die Zellanordnung kann für lokale Temperaturunterschiede sorgen - Bei Tesla sorgt eine Wasser/Glykol-Mischung für bessere Wärmeverteilung. Die Zellen streuen in ihren Eigenschaften. Alterung wirkt sich eventuell nicht auf alle Zellen gleich aus. > Also wird meiner Meinung nach ein Balancer IMMER notwendig. Kommt drauf an - in meinem obigen Beispiel eben nicht. > Jetzt komme ich durch die eigenen Erläuterungen noch auf eine > zusätzliche Frage: Wenn eine Zelle zB C3 über 80% geladen ist, und die > anderen Zellen noch unter 80% geladen sind, wird der Strom automatisch > und erheblich reduziert (Flaschenhals), der Balancer erkennt jetzt, dass > ein Parallelwiderstand zu C3 geschaltet werden muss. Nun nimmt der Strom > seinen Weg über den Parallelwiderstand von C3 und die Zellen werden > wieder mit dem vollen Strom aufgeladen, da die anderen Zellen eine > Ladung von noch unter 80% haben. Also müssen die Widerstände stets auf > den vollen Strom ausgelegt werden. Ja, aber nur unter der Prämisse, dass es sonst keine weitere Schutzeinrichtung gibt. Ein Batteriemanagementsystem könnte diese Zustand ja auch erkennen und den Ladestrom massiv reduzieren. Eine weitere Schutzvorrichtung könnte alternativ den Ladestrom an der Zelle , bzw. dem Zellblock hart unterbrechen. > Ausserdem wird C3 durch die > Parallelschaltung geringfügig entladen aber auch teilweise geladen. Wann > ist jetzt der genaue Zeitpunkt an dem der Parallelwiderstand > hinzugeschaltet wird? DAs ist eine Auslegungsfrage. Du könntest auch sehr früh mit dem Balancieren anfangen und würdest dann mehr elektrische Energie in Verlustwärme wandeln. > Passiert dies zB bei 4.1V und die > Ladeschlussspannung ist 4.15V könnte die Zelle trotz Balancer überladen > werden. Oder ist die Annahme falsch? Ja genau, das hast Du ja oben schon richtig erkannt.
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Hallo Peter Vielen Dank erstmal für deine ausführliche Antwort. Das hat mich sehr gefreut. Ich gehe direkt einmal auf deine Antworten ein, da für mich immer noch etwas nicht ganz so glasklar ist. Peter M. schrieb: > Hallo Marcel, > > Marcel schrieb: >> Ich lese gerade einen Artikel darüber wie man einen Akku (lithium-ionen) >> lädt zB 4S1P, also einfach 4 Zellen in Serie. Da geht es darum, dass die >> Spannungen (Ladeschluss, Entladeschluss) des Akkus streng eingehalten >> werden müssen und dafür gesorgt werden muss, dass diese immer gleich >> voll geladen werden, was mit einem Balancer funktioniert, indem man > > zum Beispiel (es gibt auch andere Varianten) Ich habe schon auch gelesen, dass es auch die aktive Art des Balancers gibt, um dies zu bewerkstelligen. Jedoch interessiere ich mich vorerst für das passive Balancing. > >> immer einen Widerstand parallel schaltet, sobald die Grenzspannung >> erreicht wird. >> >> Nun, wie die Konzepte der Aufladung funktionieren meine ich verstanden >> zu haben. Dennoch habe ich 2 konkrete Fragen. Um meine Frage zu >> konkretisieren habe ich dazu ein Bild gemalt. >> >> Erläuterung + Frage 1: >> Um die Spannung der einzelnen Zellen zu messen meine ich, dass es bei 4 >> Zellen in Serie (C1,C2,C3,C4) 3 Messpunkte (M1, M2, M3) und einmal an >> der Quelle und GND einen Messpunkt haben muss. (Siehe Bild 1) Ist das >> soweit korrekt? > > Deine Bezeichnung finde ich nicht ganz zweckmäßig. n Zellen brauchen n > Messungen mit einem Bezugspunkt und n Messpunkten. Ich finde hier dein Bezeichnung auch viel fachmännischer und klingt auch mathematischer ;), deshalb werde ich dies gleich mal annehmen. > >> Wenn ja, wie wird dann die Ladung bewerkstelligt, wenn man zB einen >> 6S10P. Wären das dann insgesamt 52 Messstellen? 50 Messstellen und >> Plus&GND? > > Die Antwort findest Du selber heraus: > > Wieviele Messungen möchtest Du an einem Zellblock durchführen, der z.B. > nur aus 3 parallel geschalteten Zellen besteht (1S3P)? Peter, da hast du dir jetzt aber ein wirklich simples Beispiel gesucht und ich denke, dies zu beantworten fordert nicht gerade all meine Gehirnzellen :P. Natürlich benötige ich hier bei 3 parallelen Zellen nur einen Messpunkt und einen Bezug. Mit 3 parallelen Zellen alleine ist das nun wirklich einfacher, da ich sowieso immer die Spannung über den einzelnen Zellen messe. Sprich wenn die einen Ladezustand von ca. 80% hat und eine andere nur 30% fliesst dort zuerst einfach viel mehr Strom, sodass sich die Zellen gleichmässig aufladen. >> Oder wird das irgendwie einfacher gelöst? > > Ja. :) Ok, nun habe ich aber nicht nur 3 Zellen parallel, sondern den Aufbau gemäss Bild 2. Wie erkenne ich jetzt zusätzliche Messpunkte (ich habe ja nur M2, M2 und M3), dass der Balancer den Zellen, welche mit orangem Rahmen gekennzeichnet sind, einen Parallelwiderstand hinzuschalten muss? Es ist ja die Gesamtspannung über alle Zellen zwischen 24V und GND gleich, nämlich 24V, aber die Spannungen der einzelnen Zellen und Strängen sind immer verschieden. Das verstehe ich immer noch nicht so ganz. > >> Erläuterung + Frage 2: >> Nun, gehen wir wieder zurück zu meinem ursprünglichen Beispiel mit den 4 >> Zellen in Serie. Angenommen, ich hätte keinen Balancer und die Akkus >> wären annähernd gleich voll. Unterschied untereinander sagen wir maximal >> 0.2V. Wenn das Akkupack nun genutzt und damit entladen wird, fliessen >> durch die einzelnen Zellen immer der gleiche Strom. Wenn sonst alles als >> ideal angenommen wird, dürfte es allein durch die Entladung nicht zu >> Ladungsunterschieden kommen, da stets mit demselben Strom alle Zellen >> gleichmässig entladen werden. >> Ich nehme an, dass die Selbstentladung und die Temperatur hauptsächlich >> dazu beiträgt, dass sich die Zellen unterschiedlich entladen und es >> irgendwann zu massiven Ladungsunterschieden kommt. Ist das soweit >> korrekt? > > Der Faktor Zeit (Selbstentladung) wirkt auf alle Zellen eines Akkupacks > gleichermaßen. > Es gibt keine Individualzeit für einzelne Zellen. > > Der Faktor Umgebungstemperatur ist auch derselbe für alle Zellen. > Die Zellanordnung kann für lokale Temperaturunterschiede sorgen - Bei > Tesla sorgt eine Wasser/Glykol-Mischung für bessere Wärmeverteilung. > > Die Zellen streuen in ihren Eigenschaften. Alterung wirkt sich eventuell > nicht auf alle Zellen gleich aus. > >> Also wird meiner Meinung nach ein Balancer IMMER notwendig. > > Kommt drauf an - in meinem obigen Beispiel eben nicht. > Ok, Alterung ist ein Punkt. Kleine Unterschiede machen einfach auch die Fertigungs/Herstellungstoleranzen aus. Die Frage nun, braucht man überhaupt einen Balancer? Wo wird einer benötigt und wo zB nicht? Oder wann lässt man diesen weg. Ich fürchte dein einfaches Beispiel 1S3P ist sicher nicht das Einzige. >> Jetzt komme ich durch die eigenen Erläuterungen noch auf eine >> zusätzliche Frage: Wenn eine Zelle zB C3 über 80% geladen ist, und die >> anderen Zellen noch unter 80% geladen sind, wird der Strom automatisch >> und erheblich reduziert (Flaschenhals), der Balancer erkennt jetzt, dass >> ein Parallelwiderstand zu C3 geschaltet werden muss. Nun nimmt der Strom >> seinen Weg über den Parallelwiderstand von C3 und die Zellen werden >> wieder mit dem vollen Strom aufgeladen, da die anderen Zellen eine >> Ladung von noch unter 80% haben. Also müssen die Widerstände stets auf >> den vollen Strom ausgelegt werden. > > Ja, aber nur unter der Prämisse, dass es sonst keine weitere > Schutzeinrichtung gibt. Ein Batteriemanagementsystem könnte diese > Zustand ja auch erkennen und den Ladestrom massiv reduzieren. > > Eine weitere Schutzvorrichtung könnte alternativ den Ladestrom an der > Zelle , bzw. dem Zellblock hart unterbrechen. > Jetzt verstehe ich langsam, warum so ein Batteriemanagementsystem so komplex ist. ;) Ausserdem müssen Fälle wie Überstrom auch erkannt werden zB im Kurzschlussfall. >> Ausserdem wird C3 durch die >> Parallelschaltung geringfügig entladen aber auch teilweise geladen. Wann >> ist jetzt der genaue Zeitpunkt an dem der Parallelwiderstand >> hinzugeschaltet wird? > > DAs ist eine Auslegungsfrage. Du könntest auch sehr früh mit dem > Balancieren anfangen und würdest dann mehr elektrische Energie in > Verlustwärme wandeln. Ja das wäre sicher nicht so gut, aber ok, ich habe das verstanden. In diesem Fall müsste man das durch Versuche optimieren und sich da hin tasten. > >> Passiert dies zB bei 4.1V und die >> Ladeschlussspannung ist 4.15V könnte die Zelle trotz Balancer überladen >> werden. Oder ist die Annahme falsch? > > Ja genau, das hast Du ja oben schon richtig erkannt. Danke :)
Marcel schrieb: > Wenn ja, wie wird dann die Ladung bewerkstelligt, wenn man zB einen > 6S10P. Wären das dann insgesamt 52 Messstellen? 50 Messstellen und > Plus&GND? > Oder wird das irgendwie einfacher gelöst? Du hattest nach 6S10P gefragt. Da sind 10 Zellen parallel geschaltet und 6 dieser 10er Packs hintereinander. Damit hast du 6 Messstellen + GND. Dein letztes Bild zeigt ein schlecht konstruiertes Beispiel. So macht man das nicht. Normalerweise nimmt man da 4 Zellen parallel, und dann 4 der 4er Packs hintereinander. Also 4 Messstellen + GND.
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Marcel schrieb: > sondern den Aufbau gemäss Bild 2. Macht wenig Sinn und wird anders gemacht.
Hallo Marcel, Marcel schrieb: > Die Frage nun, braucht man überhaupt einen Balancer? Wo wird einer > benötigt und wo zB nicht? Oder wann lässt man diesen weg. Ich fürchte > dein einfaches Beispiel 1S3P ist sicher nicht das Einzige. Überall dort, wo Du Zellen in Reihe schaltest und die Zellen nicht individuell lädst, sondern mit einer Spannungs-/Stromquelle von außen an den Block der aneinandergereihten Zellen gehst, brauchst Du einen Balancer. Es könnte sein, (reine Spekulation von mir), dass ein Elektroauto den eventuell nicht braucht. Der Tesla Roadster mit 6831, desse 18650-Akkus sich auf 11 "Sheets" mit je 121 Zellen verteilen, wobei ein Sheet vermutlich als 10S62P aufgebaut ist, hat wohl den Vorteil, dass 62 parallele Zellen sich einem Normverhalten angleichen. 62P mehrfach in Reihe geschaltet ist deswegen einfacher als 1P. Ob Tesla deswegen auf einen Balancer verzichtet, weiß ich nicht. Keinen Balancer brauchst Du, wenn Du die parallelen Blöcke individuell lädst, in Deinem Fall mit 4 Ladegeräten oder einem Ladegerät mit 4 getrennten Ausgängen. Alternativ kann der Akku auch balancerfrei bleiben, wenn das Ladegerät diese Aufgabe übernimmt. Marcel schrieb: > Ok, nun habe ich aber nicht nur 3 Zellen parallel, sondern den Aufbau > gemäss Bild 2. Wie erkenne ich jetzt zusätzliche Messpunkte (ich habe ja > nur M2, M2 und M3), dass der Balancer den Zellen, welche mit orangem > Rahmen gekennzeichnet sind, einen Parallelwiderstand hinzuschalten muss? Mit diesem Aufbau von 12 Zellen in 3P4S hast Du Dir zusätzliche Probleme eingehandelt, die Du bei 4S3P nicht hast. Wenn Du nicht zellspezifisch laden kannst, braucht Du tatsächlich für jeden Zelle einen eigenen Balancer, der spannungsabhängig eine Last aufschaltet. Bei 4S3P bräuchtest Du nur einen Balancer pro parallel geschalteter Dreiergruppe.
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Kessler schrieb: > Marcel schrieb: > > Dein letztes Bild zeigt ein schlecht konstruiertes Beispiel. So macht > man das nicht. Normalerweise nimmt man da 4 Zellen parallel, und dann 4 > der 4er Packs hintereinander. Also 4 Messstellen + GND. Manfred schrieb: > Marcel schrieb: >> sondern den Aufbau gemäss Bild 2. > > Macht wenig Sinn und wird anders gemacht. Ich danke euch beiden. Das hat mir die Augen endlich geöffnet und den Knoten in meinem Kopf gelöst. Dsnke auch dir Peter, dafür dass du dich der Aufgabe angenommen und mir gleich geholfen hast. Solche Leute wie euch braucht es mehr. Daumrn hoch. 👍
Ich begrüsse euch nochmals ;) Mich fesselt dieses Thema so sehr, sodass ich interessiert auf der Suche nach Information auf dieser Seite gelandet bin. Ich versuche gerade zu verstehen, wie diese Schaltung http://www.richard-dj1pi.de/Elektronik/Lipobal62.png funktioniert. Leider komme ich nicht ganz dahinter und es wird auch nicht all zu viel erklärt. Die 10k Widerstände teilen die gesamte Spannung der Akkus herunter. An jedem Widerstand R1-R6 fällt 1/6 der Gesamtspannung ab. Wie wird das nun erreicht, dass den Akkus zB bei 4V ein Widerstand zugeschaltet wird. Wie es aussieht, handelt es sich beim Widerstand R12-R16 auch nicht um Parallelwiderstände? Wofür dienen R17 und C1 überhaupt? Und warum dient der Mosfet als Verpolschutz, so wie dieser beschaltet ist? Ich wäre euch um Erklärungen sehr dankbar.
handelt es sich um LiFeP4? Dann ist der Balancer nicht geeignet. LiFePo4 balanciert man nur während der Ladung ab 3,4V
Scherzkeks schrieb: > handelt es sich um LiFeP4? > Dann ist der Balancer nicht geeignet. > LiFePo4 balanciert man nur während der Ladung ab 3,4V Hallo Scherzkeks. Ich weiss nicht, was genau damit balanciert wird. Ich habe nur dieses Bild. Mir geht es eigentlich nur um das Verständnis von der Schaltung. Auf welche Referenzspannung ist denn zB der unterste Komparator ausgelegt? 3.4V, 3.6, 3.7, 4, oder 4.2V. Ich kann das der Schaltung irgendwie nicht entnehmen. Ich bin leider kein Elektroniker, aber mich interessiert es trotzdem, was sich der Ersteller dieser Schaltung gedacht hat.
Scherzkeks schrieb: > handelt es sich um LiFeP4? > Dann ist der Balancer nicht geeignet. > LiFePo4 balanciert man nur während der Ladung ab 3,4V Ich sehe die Funktion unabhängig vom Akkutyp als gegeben an. Über den Sinn kann man generell streiten, da sie schon balanciert, während die Zellen noch weit weg von voll sind - das dürfte unnötig Energie kosten. Marcel schrieb: > Wofür dienen R17 und C1 überhaupt? Die sollen verhindern, dass die OPs ungewollt schwingen. Marcel schrieb: > Auf welche Referenzspannung ist denn zB der unterste Komparator > ausgelegt? > 3.4V, 3.6, 3.7, 4, oder 4.2V. Ich kann das der Schaltung irgendwie nicht > entnehmen. Auf keinem festen Wert. Rechnet man die Kette R1..R6, sieht man, dass die Referenz unten ein Sechsel der aktuellen Gesamtspannung ist, die nächste 2/6, die nächste 3/6 usw. Ich bin leider kein Elektroniker. Das macht es nicht gerade einfacher.
Hallo Marcel. Marcel schrieb: > Scherzkeks schrieb: >> handelt es sich um LiFeP4? >> Dann ist der Balancer nicht geeignet. >> LiFePo4 balanciert man nur während der Ladung ab 3,4V Nein. > > Hallo Scherzkeks. > Ich weiss nicht, was genau damit balanciert wird. Ich habe nur dieses > Bild. Mir geht es eigentlich nur um das Verständnis von der Schaltung. > Auf welche Referenzspannung ist denn zB der unterste Komparator > ausgelegt? Der unterste "Komparator" ist auf ein Sechstel der Gesamtspannung des Zellblocks ausgelegt: Ur1= R1/(R1+R2+R3+R4+R5+R6)* (G1+G2+G3+G4+G5+G6) > 3.4V, 3.6, 3.7, 4, oder 4.2V. Ich kann das der Schaltung irgendwie nicht > entnehmen. Gibt es auch nicht. Die Schaltung ist ziemlich universell, solange nicht der Widerstand am Ausgang des TDA2050A, z.b. R12 nicht überlastet wird. Zur eventuellen Überbelastung des TDA2050A habe ich allerdings kein Wissen parat. Die Idee hinter der Schaltung ist folgende: In einem idealen seriellen Zellblock haben alle Zellen die gleiche Spannung Uref. Diese Spannung ist Uref=Uges/n Dabei ist Uges die Summenspannung des gesamten Blocks und n ist die Anzahl der einzelnen Zellen. Als Referenzspannung für den Vergleich dient dann 1*Uref für IC1, 2*Uref für IC2 und (n-1)*Uref für IC[n-1]. Das ist das Soll, das am "+"-Eingang des IC1 steht. Am "-"-Eingang steht das ist Ist-Signal. Ist das Ist größer als das Soll, schaltet der TDA seine Vcc- auf den Ausgang. Damit schließt der die untere Zelle kurz, nur gehemmt durch kleine Verluste im TDA und den Strombegrenzungswiderstand R12, bzw. R13 .... Ist das Ist kleiner als das Soll, schaltet der TDA seine Vcc+ auf den Ausgang und schließt damit die obere Zelle kurz, nur gehemmt durch kleine Verluste im TDA und den Strombegrenzungswiderstand R12, bzw. R13 .... Dieser Balancer arbeitet also permanent (also beim Laden, Entladen und auch bei Nichtnutzung) und damit anders als die Standard-Balancer, die quasi nur bezogen auf die Spannung einer Zelle einen Widerstand oder eine Stromsenke parallel schalten, sobald eine gewisse Spannungsschwelle überschritten wird. Das ist ganz nett, aber sexy ist anders. "Sexy" ist eine Schaltung, die möglichst verlustarm die Zellen umlädt.
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"Ich weiss nicht, was genau damit balanciert wird" wie gesagt, wäre DIESE Schaltung NICHt für LiFePo4 geeignet. Denn die würde IMMER versuchen zu balancieren, nicht nur das das bei LiFePO4 nicht funktioniert, da die Ruhespannung 3,2V ist (Je nach TyP) Würde es sogar die Zellen aus Balance bringen, im Betreib Das dann wieder während der Ladung angeglichen werden müsste..also ineffektiver ginge es nicht. Für Lipos wäre die Schaltung geignet, wenn sie denn funktioniert
In meinem E-Radl hab ich Suppentütenakkus Lipo nennen sich die glaube ich, da habe ich 7 in Reihe und dann noch zusätzlich das ganze nochmal parallel geschaltet. Da wird jede einzelne Zelle balanciert. Bei den Li-ion Rundzellen dagegen wird nur einmal pro parallelschaltung balanciert.
Scherzkeks schrieb: > handelt es sich um LiFeP4? > Dann ist der Balancer nicht geeignet. > LiFePo4 balanciert man nur während der Ladung ab 3,4V nur wenn man keine Ahnung hat wie man SOC bei LFP richtig bestimmt und deswegen immer komplett volladen muss...
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Hallo Peter Ich habe mich in diesem tollen Forum einmal angemeldet. ;) Was die Geschichte für mich bei diesem Thema "Akku laden" immer wieder etwas gegen die Wand fahren lässt ist, dass für mich als Laie (ich habe leider nur eine allgemeine Elektronikgrundausbildung aus meiner Lehrzeit - ich lese einfach sehr viel) es schwierig ist Schaltungen zu verstehen, wenn keine konkreten Spannungen vorgegeben sind. So ist es für mich wie an der Beispielschaltung schwieriger einzuschätzen, welche Spannungen gerade anliegen und welcher Komparator anspricht oder nicht. Nun, lange Rede kurzer Sinn: Peter M. schrieb: > > Der unterste "Komparator" ist auf ein Sechstel der Gesamtspannung des > Zellblocks ausgelegt: > > Ur1= R1/(R1+R2+R3+R4+R5+R6)* (G1+G2+G3+G4+G5+G6) > Ja ich glaube so weit hatte ich es auch verstanden, aber nicht wirklich begriffen, was nun verglichen wird :) >> 3.4V, 3.6, 3.7, 4, oder 4.2V. Ich kann das der Schaltung irgendwie nicht >> entnehmen. > Gibt es auch nicht. Die Schaltung ist ziemlich universell, solange nicht > der Widerstand am Ausgang des TDA2050A, z.b. R12 nicht überlastet wird. > Zur eventuellen Überbelastung des TDA2050A habe ich allerdings kein > Wissen parat. > > Die Idee hinter der Schaltung ist folgende: Vielen Dank für die Erklärung der Funktion. Die Schaltung fängt schon direkt wenn das Akkupack angeschlossen wird an zu balancieren. Das ist ja grottenschlecht, was den Wirkungsgrad anbelangt. > > Dieser Balancer arbeitet also permanent (also beim Laden, Entladen und > auch bei Nichtnutzung) und damit anders als die Standard-Balancer, die > quasi nur bezogen auf die Spannung einer Zelle einen Widerstand oder > eine Stromsenke parallel schalten, sobald eine gewisse Spannungsschwelle > überschritten wird. > > Das ist ganz nett, aber sexy ist anders. "Sexy" ist eine Schaltung, die > möglichst verlustarm die Zellen umlädt. Nun habe ich die Schaltung nach deinen Erklärungen für mich einmal ziemlich vereinfacht, ich hoffe, das kann man so auch tun und ist funktionstechnisch immer noch die selbe Schaltung. Irgendwas sagt mir aber, dass ich das so nicht machen darf, da so nun meine Rechnung nicht aufgeht. Siehe Bild oben, welches ich im LTSpice erstellt habe: Ich habe einfach irgendwelche Akkuspannungen angenommen und und diese neben den einzelnen Kapazitäten angeschrieben. Die Gesamtspannung der Zellen beträgt so 22.1V. Daraus ergibt sich für jeden Widerstand links eine Teilspannung von ca. 3.7V. Mit dieser Konstellation nun wird das Balancing der Zelle C1 aktiv und der Rest wird weiter geladen und zwar ohne Balancing. Bei C3 und C6 müsste das Balancing eigentlich aktiv werden. Entweder habe ich nun etwas nicht richtig verstanden oder die Schaltung ist nicht geeignet dafür, wenn die Zellen so grosse Ladungsunterschiede aufweisen. Liege ich mit meiner Annahme daneben? Grüsse Marcel
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nur wenn man keine Ahnung hat wie man SOC bei LFP richtig bestimmt und deswegen immer komplett volladen muss...2 Na dann erzähl mal, du Experte Über den RI geht es nicht, falls du das nicht weißt...
Aber alleine schon dein nichtssagender Einwurf zeigt,d as du es nicht weißt..und nur mal schlau daherreden magst ..typisch für dieses Forum
Hallo Scherzkeks Scherzkeks schrieb: > Für Lipos wäre die Schaltung geignet, wenn >sie denn funktioniert Du hast ja weiter oben geschrieben, dass es für Lipos funktionieren sollte. Doch mein Beispiel in meinem vorletzten Beitrag zeigt, dass es nicht so richtig funktioniert. Es sei denn ich habe etwas Wichtiges nicht berücksichtigt. Bisher habe ich angenommen, dass es mit einem Balancer wohl egal ist welchen Ladezustand die Zellen haben, aber in diedem Fall müssen wohl alle Zellen annähernd gleichen Ladezustand haben? Wie siehst du das?
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Hallo Marcel, Marcel K. schrieb: > Nun habe ich die Schaltung nach deinen Erklärungen für mich einmal > ziemlich vereinfacht, ich hoffe, das kann man so auch tun und ist > funktionstechnisch immer noch die selbe Schaltung. Deine Vereinfachung funktioniert nicht. Der immer unterschiedliche Bezug des TDA-Bausteins von Vs+ und Vs- geht aus Deiner Spice-Zeichnung nicht hervor. Wenn Du vereinfachen willst, reduziere die Schaltung auf die untersten beiden Zellen, lass meinetwegen den Verpolungsschutz und die Kondensatoren weg. Zeichne Dir die Stronmflüsse für die beiden Zustände am Eingang des TDAs auf. Bedenke: Der TDA arbeitet immer als Stromquelle oder als Stromsenke. P.S.: Auf Trolle einfach nicht reagieren. Du siehst ja, wer nicht verstanden hat, dass dieser Balancer über keine festgelegten immer gleichen Schwellspannungen verfügt.
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"Du hast ja weiter oben geschrieben, dass es für Lipos funktionieren sollte." Prinzipbedingt, ja. Ob die Schaltung an sich funktioniert, kann ich nicht sagen, da es wursct wäre, falls es um LiFePo4 ginge
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Peter M. schrieb: > Hallo Marcel, > > Marcel K. schrieb: > > Wenn Du vereinfachen willst, reduziere die Schaltung auf die untersten > beiden Zellen, lass meinetwegen den Verpolungsschutz und die > Kondensatoren weg. > > Zeichne Dir die Stromflüsse für die beiden Zustände am Eingang des TDAs > auf. > > Bedenke: Der TDA arbeitet immer als Stromquelle oder als Stromsenke. Hallo Peter Vielen Dank für deinen Hinweis. Ich habe die Schaltung nun so gezeichnet, wie du es vorgeschlagen hast, nämlich nur mit 2 Zellen. Um zu verdeutlichen was ich meine habe ich zudem das Schaltbild um eine Kleinigkeit erweitert. Situation 1: C1=3V, C2=3.8V, OPV-Eingang=3.4V, Gesamtspannung 6.8V Mit den Ladungen die ich angenommen habe, liegen 6.8V am OPV Ausgang und er fungiert als Stromquelle und ladet C1 mit dem Strom I_balancer, den der OPV von der Spannungsversorgung (+Ub) zieht. Gemäss Bild wird C1 also mit dem Gesamtstrom I_balancer+Ic2 geladen. Jedoch wird zu diesem Zeitpunkt aber auch C2 weiter aufgeladen. Vielleicht nicht mehr mit dem vollen Ladestrom, aber dennoch wird C2 mit Ic2 geladen. Situation 2: C1=3.4V, C2=3.9V, OPV-Eingang=3.65V, Gesamtspannung 7.3V Es wird immer noch weiter geladen, da die Schwellspannung 3.65V immer noch nicht erreicht ist. Unterschied nun: Mit angestiegener Gesamtspannung ist I_balance etwas grösser geworden. Situation 3: C1=4.1V, C2=4.1V, OPV-Eingang=4.1V, Gesamtspannung 8.2V C1 hat nun eine gleich grosse Spannung als am OPV Eingang, da dieser schneller geladen wurde als C2. Der OPV lädt immer noch, da die Schwellspannung nicht überschritten ist. Wenn die Spannugn 4.1V überschreitet, fungiert der OPV als Stromsenke. Der Balancer sorgt also dafür, dass die Ladungen der Zellen, jener Zelle angepasst wird, der die höchste Ladung besitzt. Habe ich das so richtig verstanden und das mit den Situationen richtig erklärt? Wenn ja, nun gut. Was ist aber wenn die Zelle C2 bereits am Anfang 4.2V hat, also an seiner Grenze ist und die Zelle C1 noch 3V hat? Dann wird doch C2 überladen oder etwa nicht? Grüsse Marcel
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Marcel K. schrieb: > Was ist aber wenn die Zelle C2 bereits am Anfang 4.2V hat, also an > seiner Grenze ist und die Zelle C1 noch 3V hat? Dann wird doch C2 > überladen oder etwa nicht? > Man kann für diese Betrachtung eine Vereinfachung vornehmen: Da der OPV am Ausgang 6,8V hat, liegt R3 ja parallel zu C2. Damit wird sofort klar: C2 wird durch R3 entladen I = U(C2) / R3 Der Strom vom Ladegerät sollte nun genau I betragen, dann wird C2 weder ge- noch entladen und es wird nur C1 geladen. Bis Spannungsgleichheit herrscht und der OPV am Ausgang 0V hat.
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Bernd K. schrieb: > Marcel K. schrieb: >> Was ist aber wenn die Zelle C2 bereits am Anfang 4.2V hat, also an >> seiner Grenze ist und die Zelle C1 noch 3V hat? Dann wird doch C2 >> überladen oder etwa nicht? > > Man kann für diese Betrachtung eine Vereinfachung vornehmen: > Da der OPV am Ausgang 6,8V hat, liegt R3 ja parallel zu C2. > Damit wird sofort klar: C2 wird durch R3 entladen I = U(C2) / R3 > Der Strom vom Ladegerät sollte nun genau I betragen, dann wird C2 weder > ge- noch entladen und es wird nur C1 geladen. > > Bis Spannungsgleichheit herrscht und der OPV am Ausgang 0V hat. Hallo Bernd Danke für deinen Beitrag. Wie meinst du das mit dem Strom vom Ladegerät. ZB sei der auf kontinuierliche 1.5A festgelegt. Dann kann dieser nie gleich dem Strom UC2/R3 sein, schon deshalb nicht, weil die Spannung von C2 immer ändert. Was wird C2 im Fall mit 6.8V Gesamtsp.? Geladen oder entladen? Ich nehme an C2 wird eher entladen, weil wenn die Kapazität schon voll ist, fliesst auch kein Strom mehr rein. Die Spannung von C2 müsste eigentlich nahezu konstant gehalten werden, weil Strom rausfliesst, wenn dieser voll ist, und Strom rein fliesst, wenn dieser ein wenig entladen wurde.
Marcel K. schrieb: > Wie meinst du das mit dem Strom vom Ladegerät. ZB sei der auf > kontinuierliche 1.5A festgelegt. Dann kann dieser nie gleich dem Strom > UC2/R3 sein, schon deshalb nicht, weil die Spannung von C2 immer ändert. > Was wird C2 im Fall mit 6.8V Gesamtsp.? Geladen oder entladen? Davon ausgehend, dass U(C2)/R3 < 1,5A ist, werden C1 und C2 geladen. C1 = 1,5A + Balancerstrom und C2 = 1,5A - Balancerstrom. Da C2 in der letzten Annahme bereits 4,2V hat, wird C2 überladen. Hat C2 eine PCB-Schutzschaltung, wird diese ansprechen und die Zelle vor Überladung schützen. Falls nicht, macht die Zelle dicke Backen und geht in Rauch auf, mitunter auch mit Flammenbegleitung. Klar, dass es sich hier um eine Extrembetrachtung handelt, denn niemand wird so blöd sein, eine volle Zelle und eine leere Zelle mit einem Balancer-Ladegerät aufladen. Es sei denn, der Balancer ist in der Lage, den vollen Ladestrom zu balancieren. Das ist aber afaik nicht der Fall. Das erinnert mich an eine Betrachtung zur Auslegung eines Ortsnetztransformators ONT. Diese versorgen die Haushalte mit Niederspannung 400/230V und werden vom Mittelspannungsnetz 10kV oder 20kV gespeist. Eine häufige Auslegung ist 400kVA zur Versorgung von 100 Haushalten. Jetzt kommt die Frage: Was ist, wenn alle 100 Haushalte gleichzeitig duschen und jeder Durchlauferhitzer hat eine übliche Leistungsaufnahme von 21kW. Die Antwort: Der ONT wird mit 2.100kW belastet und dicke Backen machen. Na gut, er hat ja Sicherungen und wird alle 100 Haushalte abschalten. Niemand würde auf die Idee kommen, wegen dieser Rechnung den ONT mit 5facher Größe auszulegen, um den Extremfall abzudecken. Da gibt es Wahrscheinlichkeitsberechnungen, die für eine sinnvolle Größe des ONT sorgen.
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