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elweb Batterie
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14
Erster Beitrag:
vor 3 Jahren, 7 Monaten
Letzter Beitrag:
vor 3 Jahren, 6 Monaten
Beteiligte Autoren:
omitreligion, wchriss, Karlfred, Emil, Sven Salbach, R.M, R

Balancer für Lipo - Akkus

Startbeitrag von omitreligion am 22.01.2015 11:24

Hallo,

ich fahre in meinem Twike mit Lipo-Zellen. Diese überarbeite ich z.Z. und verbaue sie neu und prüfe dabei alle Zellen. (2x8 ah zusammengefaßt zu 16 ah, 440 Volt, vorher in Einzelsträngen).

Es sind 108 Zellen in Reihe.

Gibt es mittlerweile auf dem Markt erschwingliche Lipo Balancer, da ich eine große Zahl von Zellen habe? Oder gibt es hier nach wie vor nichts erschwingliches? Es sollte auch eine sichere Elektronik sein, denn das Fahren ohne Balancer hat den Vorteil, dass nicht vorhandene Balancer auch nichts falsch machen können....

Der Fahrbetrieb war bisher völlig problemlos (seit 2009 - 2013) weil ich jährlich 2x den Akku nachmesse und defekte Zellen aussortiere. Dabei lade ich nur bis 4 Volt und entlade nur bis 3,6 Volt, bleibe also einfach von den Enden weit weg. 2 Jahre habe ich das Twike nicht gefahren, weil es reparaturbedürftig war.

Mittlerweile ist übrigens mein Volta Camionette endlich im Fahrbetrieb, allerdings kostete mich die Überarbeitung des Fahrzeugs jede Menge Geld (Oldtimer Fachwerkstatt), da das Fahrzeug zu lange gestanden hatte (Rost und Standschaden). Aber nun fährt es ;-)

Gruß, Dragan Pavlovic

Antworten:

Am besten sollten die Balancer relativ klein sein (Balancerleistung muß nicht hoch sein), sollten zum direkt auf die Zelle auflöten geeignet sein und auch von dort seinen Strom beziehen. Natürlich sollte der Eigenverbrauch sehr gering sein.

- klein
- zum auflöten direkt auf die Zelle
- geringster Stromverbrauch
- sollte eventuell ein Signal geben, wenn eine Zelle einen Anstieg des Innenwiderstands hat (dann kann ich sie aussortieren)
- erschwinglich sein

Ich vermute so etwas gibt es nicht....

Gruß, Dragan

von omitreligion - am 22.01.2015 11:49
Hallo


Kommt hat drauf an was man unter billig versteht. Beim Twike ist billig relativ. für 2000€ bekommst du warscheinlich ein komplettes BMS für 100 Zellen.


Gruß

Roman

von R.M - am 24.01.2015 09:34
Bei den eher übersichtlichen Strömen dieser kleinen Zellen würde ich über eine selbstbaulösung nachdenken. Mit einer Transistorgepimpten Zehnerdiode sollte es gehen. Ein Optokoppler oder eine Leuchtdiode als Erkennung und gut ist. Wenn du dann noch weiterhin ein Stück von den Extremwerten wegbleibst wird das ausreichen.

von R - am 24.01.2015 13:02
Hallo Dragen,
evtl. so was?
Hier

Hab ich für mein TWIKE aufgbaut, ist eine reine Überwachung, die Akustisch und Optisch Alarm geben kann.
Gruß
Christian

von wchriss - am 24.01.2015 13:25
Hallo,

vorweg- ich bin kein Elektroniker, daher bitte Hilfe und Erläuterungen "wie für kleine Kinder".
Danke sehr!

Ist es nicht einfach möglich einen einfachst-Balancer aus Zener-Diode und Widerstand in Reihe zwischen Plus und Minus an jeden Lipo Akku zu schalten?

Die Spannung sollte knapp über 4 Volt betragen wo die Zenerdiode anfängt durchlässig zu werden. Die Belastbarkeit soll nicht groß sein (kleine Bauteile, wenig Wärmeentwicklung), da der Ladestrom sehr gering sein soll.

Das Ladegerät im Twike ist ja beliebig programmierbar. Ich könnte dann bis 4 Volt pro Zelle laden so dass der Balancer nicht anfängt zu arbeiten.

Dann könnte ich einfach ein fest verdrahtetes Labornetzgerät einschalten der mit minimalem Strom den einfachst - Balancer nicht überlastet aber zum arbeiten "animiert".

Man bräuchte nur Zener Dioden und Widerstände die passen.

Wie wäre das hier? Ich weiß nicht genau wann und wie die Zenerdioden wirklich durchlässig werden und zu arbeiten beginnen. Die Diode soll erst oberhalb von 4 Volt anfangen zu arbeiten, keinesfalls darunter.

So etwas?
[www.reichelt.de]


Allgemeines
Typ
Zenerdiode
Technologie
flächendiffundiert
Gehäuse
DO-204AL(DO-41)
Toleranz
5%
Temperaturbereich
-65 … 200 °C

Ausführung
Ausführung
glasversiegelt, Silizium-Leistungs-Diode

Elektrische Werte
Spannung
3,9 V
Ptot
1,3 W

Maße
Ø
2,6 (0,8 Drahtanschluss) mm
Länge
4,25 Korpus (55,05 gesamt) mm

Gewichte
Gewicht
0,4 g



oder eher dieser Wert?


Anzahl der Pins: 2
Bauform: SOD-123
Betriebstemperatur, max.: 150°C
Verpackung: Stückweise
Verlustleistung Pd: 1W
SVHC: No SVHC (16-Jun-2014)
Zener-Spannung Vz, typ.: 4.136V


[de.farnell.com]

Ein 0,5 Watt Widerstand sollte reichen.

Wieviel Milliampere Ladespannung sollte ich am Labornetzgerät einstellen?

Gruß, Dragan

von omitreligion - am 01.02.2015 10:38
wieso keinesfalls darunter? Willst Du die Zellen möglichst schnell dem Entsorger Deines Vertrauens vermachen??!?

Z Dioden haben diverse Problemchen, angefangen von der Temperaturabhängigkeit..dann noch die Anstiegskenlinie...., möglicher Strom..etc..
Ein klein wenig mA sollten die Balancer schon schaffen, da die Zellen es nicht mögen ewig auf hohem Spannungsniveau gehalten zu werden und erst recht nicht bei 4V

Oh, ich sehe Du willst gar keine LiFePo verabeuen?!?!
Dann vergiss solche Experimente ganz schnell!! wieder, außer Du willst Dein Twike als Lagerfeuer nutzen...
Denn dann solltest Du schon seeehr genau an 4,1 bzw 4,2V herankommen und das geht so definitiv nicht...

Desweiteren haben diese ganz "dummen" Balancer den noch ein kritisches Problem wie hier bereits richtig angemerkt wurde etwas weiter unten im Threat
[67183441.foren.mysnip.de]

von Sven Salbach - am 01.02.2015 10:47
Hallo Sven,

ich fahre schon seit Mitte 2009 mit meinen Lipos erfolgreich und ohne Schäden durch die Gegend in meinem Twike.

Die Zellspannung halte ich zwischen 3,6 und 4.0, Lipos sind bis 4,2 Volt spezifiziert. Auch halten die Lipos viel länger wenn man nur einen Teil der Energie aus ihnen regelmässig herauszieht.

Allein dadurch dass mein Akku überdiensioniert ist 440 Volt 16 ah, ca. 80km Reichweite bei schneller Fahrt 60-80 kmh, kann ich es mir leisten einfach von den Spannungs-Enden weit weg zu bleiben und wenigstens einmal im Jahr den Akku zu prüfen, bzw. neu zu kalibrieren.

Ich will mir nur die Kalibrierungsarbeit sparen. Daher meine Frage was konkret an der Konstruktion nicht gehen kann:

Laden des Akkus bis zur Spannung OHNE dass der Balancer anfängt zu arbeiten.
Danach minimales weiteres Aufladen des Akkus ohne den einfachst-Balancer zu überlasten und so dass kalibriert wird.

Daher will ich einfach nur eine praktische Beratung haben wie es gehen kann, technisch gesehen.

Danke für das genannte Beispiel, habe ich aufmerksam gelesen.

Da steht:
"Und selbst wenn Balancer Widerstände vorhanden wären und bei 3,6 V angefangen wird zu balacieren, ist es meisst so dass die Abschaltspannung dann bei 3,8 - 3,9 V liegt. Dies ist wir alle wissen viel zu hoch. Beim passiven Balancing bringt es nichts weiter viel zu laden wenn die erste Zelle ins Balancing geht. der größte Effekt wird gerade an der Einschaltschwelle erzielt. Ein paar 10 mV mehr reichen und dann sollte das Laden unterbrochen werden bis die SpannunfSpannung wieder unter die Einschaltschwelle gesunken ist. Irgendwann überschreiten dann alle Zellen die Einschaltschwelle und spätestens dann sollte das Laden beendet werden."

Dafür könnte man an das Labornetzteil einfach an eine Zeitschaltuhr schalten 30 min an, 30 min aus, usw. nach mehreren Stunden dann abschalten. Die Werte und den Strom muß man natürlich rechnen, bzw. empirisch ermitteln.

Du schreibst:"Z Dioden haben diverse Problemchen, angefangen von der Temperaturabhängigkeit..dann noch die Anstiegskenlinie...., möglicher Strom..etc.."

Du sprichst vom Temperaturkoeffizienten, hier steht bei Wikipedia:
" Bei Durchbruchspannungen zwischen 4,5 V und 5 V kompensieren sich die Temperaturkoeffizienten weitgehend. "

Ich würde sehr nah bei diesem Bereich liegen, mit vier Volt.
Was ist mit der Anstiegskennlienie? Wer weiß dazu mehr? Die Dioden sind auf 5% genau kalibiert ab Werk, dass müßte eigentlich reichen.

Gruß, Dragan

von omitreligion - am 01.02.2015 11:12
am besten in bestelle mir einfach diverse zener-typen und mache tests

z.B. an zehn lipo akkus parallel

und ermittele empirisch wie ich das labornetzgerät ein- und ausschalten muß um ein balancing zu erreichen.


gruß, dragan

von omitreligion - am 01.02.2015 11:30
Hallo Dragan,
vergiss die einfachen Z-Dioden, die sind viel zu ungenau. Da machst du mehr an deinem Akku kaput, als dass es was nützt.
Glaub mir ich habe lange an meiner TWIKE-Akkuüberwachung rumgetüftelt, anfangs war auch ein Balancing vorgesehen, hab ich dann aber in der entgültigen Version wieder verworfen und mich auf ein reines Überwachungssystem entschieden.
Wenn etwas nicht passt bekomme ich eine Meldung, dann muss man halt mal an den Akku ran, das mache ich aber lieber selber als das ich da blind einen Balancer vertraue.

Akkutechnisch must du zwischen Lifepo4 und Lipo unterscheiden, da diese unterschiedliche Ladeendspannungen haben.

Gruß
Christian

von wchriss - am 01.02.2015 11:31
Zu Testzwecken:

wenn ich 2 Watt Widerstände nehmen möchte, wie muß ich den Widerstandswert grob vordimensionieren um die Anordnung testen zu können?

5 Ohm? Mehr, weniger?

Diverse Zenerdioden habe ich schon im Körbchen. Fehlen noch die Widerstände.


Gruß, Dragan

von omitreligion - am 01.02.2015 11:46
Mit einem Präzisions-Bauteil wie dem TL 431 sollte es gehen.


[www.ti.com]

Da steht:

"Active output circuitry provides a very sharp turn-on characteristic, making these devices excellent replacements for Zener diodes in many applications"

Nur mit 2 äußeren Widerständen kann man die Durchlassspannung genauer steuern.

Fein.

Gruß, Dragan

von omitreligion - am 01.02.2015 12:12
Zitat
omitreligion
Ich würde sehr nah bei diesem Bereich liegen, mit vier Volt.
Was ist mit der Anstiegskennlienie? Wer weiß dazu mehr? Die Dioden sind auf 5% genau kalibiert ab Werk, dass müßte eigentlich reichen.


Das bedeutet, dass bei Zehnerdioden die Durchbruchsspannung nicht abrupt ansteigt, sondern sehr langsam. Damit bekommt man keine saubere "Kante" beim Balancieren. Das passive Balancieren funktioniert nur deshalb weil der Strom bei Zellen die sich oberhalb der Balancerspannung liegen im Verhältnis fast unendlich größer ist ist als der der Zellen die unterhalb liegen. Bei der Durchbruchspannung der Zehner Diode ist das eben wegen des flachen Anstiegs über mehr als 1 V eben nicht so.

Der einfachste passive Balancer besteht aus einem Spannungsteiler mit hochpräzisen Widerständen über alle Zellen. Diese Schaltung ist ständig aktiv, verbraucht deshalb immer Strom. Man kann aber den Strom selbst bestimmen und so auslegen dass einem der Akku nicht so schnell leer gesogen wird. Und man muss halt wirklich regelmäßig laden.

Eine verbesserte Schaltung für Ultracaps verwendet je eine Diode und eine Leuchtdiode. Die Kennlinie in Vorwärtsrichtung einer Diode ist viel besser geeignet für das Balancieren, da der Anstieg sehr steil ist. Die LED hat eine Flusspannung von etwa 2,0 V und eine weitere Diode mit 0,7 V ergibt dann rund 2,7 V.

Für den Einsatz mit Lipos könnte man jetzt noch einen WIderstand in Reihe schalten und die Spannung passend eisntellen. Wenn bei einer Ladespannung von 4,0 V pro Zelle dann die LED aufleuchtet, sollte der Ladestrom reduziert oder abgeschaltet werden bis die LED wieder ausgeht. Dies wiederholt man dann bis alle LEDs leuchten. Der Leckstrom unterhalb der Spannungs ist sehr gering.

von Emil - am 01.02.2015 12:22
Ein simpler Balancer, wie er von unsern chinesischen Freunden gern genommen wird.
[attachment 1106 Simpl_Bal.pdf]
Gruß K.-F.

von Karlfred - am 02.02.2015 17:33
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