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Thema: Dioden oder ähnliches zum Parallelschalten von LiFe

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von sast
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    Dioden oder ähnliches zum Parallelschalten von LiFe

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    Ich bin auf der Suche nach einer Lösung für meine LiFe Akku Versorgung.
    4 Akkus befinden sich in einer Box, welche für jeden Akku einen separaten Anschluß für Akkuspannung und Balancing zur Verfügung stellt.
    In der Anwendung möchte ich die 4 Akkus parallel verwenden. Nun dachte ich mir, um Ausgleichsströme zu vermeiden, schalte ich jeweils eine Diode vor.
    Aber selbst die Schottky Dioden haben bei meinen geplanten 160-200A bei ca. 50V schon um 1V Spannungsabfall über die Diode.

    Kennt jemand eine bessere Lösung, um die Akkus bei diesen doch schon recht hohen Strömen mit weniger Spannungsverlust zu verschalten? Das Laden soll auf jeden Fall einzeln erfolgen.

    Danke schon mal
    sast

    雅思特史特芬
    开发及研究

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Schaust du hier :
    http://www.linear.com/products/ideal_diode_bridge

    Vorteil: Kaum spannungsabfall und ne menge extra Funktionen
    Nachteil: Mehr Schaltungsaufwand

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Zitat Zitat von sast Beitrag anzeigen
    Ich bin auf der Suche nach einer Lösung für meine LiFe Akku Versorgung.
    4 Akkus befinden sich in einer Box, welche für jeden Akku einen separaten Anschluß für Akkuspannung und Balancing zur Verfügung stellt.
    In der Anwendung möchte ich die 4 Akkus parallel verwenden. Nun dachte ich mir, um Ausgleichsströme zu vermeiden, schalte ich jeweils eine Diode vor.
    Mit "parallel" hast du dich sicher verschrieben, du meinst sicher "hintereinander".

    Denn wenn die Akkus einmal parallel geschaltet sind, fließen keine Ausgleichsströme mehr. Und balancieren braucht man sie auch nicht, sie haben garantiert die gleiche Spannung, da sie ja parallel sind. Man darf sie dann nur beim Laden nicht voneinader trennen, dann können sie in einen unterschiedlichen Zustand geraten. Die Ausgleichsströme zwischen gleichen Akkus sind auch unkritisch. Das was ein Akku kurzzeitig als Entladestrom verträgt, verträgt der andere auch genauso kurzzeitig als Ladestrom. Sobald sich die Ladung angeglichen hat, ist Ruhe. Und solange man sie nicht trennt, bleibt das auch so. Wenn man nett sein will, lädt man allle auf die gleiche Spannung auf, bevor man sie zusammenschaltet.

    Wenn du doch parallel gemeint hast, willst du nichts, aber auch garnichts in deinem Stromkreis haben außer Kupferschienen. Ansonsten wird das nichts mit 200A. Der gesamte Kreiswiderstand incl. Innenwiderstand der Akkus und Last darf nicht größer als 20 mΏ sein. Da willst du nicht mal eine zusätzliche Lötstelle geschweige denn einen Halbleiter oder ähnliches.

    MfG Klebwax
    Strom fließt auch durch krumme Drähte !

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von sast
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    Shedepe und Klebwax danke für eure Antworten.
    Bei der Diodenbrücke würden mich ja eigentlich nur die MOSFETs interessieren. Die dürften dann aber keine interne Schutzdiode haben, da sonst ein Sperren in die andere Richtung nicht möglich wäre. Ich werde mal in diese Richtung recherchieren.

    @Klebwax, ja ich meine parallel.
    Mir geht es darum, dass 4 BL Regler mit der gleichen Spannung versorgt werden, um die Motoren mit der gleichen Drehzahl zu drehen, die ja spannungsabhängig ist. Jeder Motor verlangt bei starker Belastung so um die 40-50A.
    Den Strom von 200A nehme ich für den Fall an, dass nur ein Akku (der mit der höchsten Spannung) alle Regler allein versorgt. Praktisch weiß ich noch nicht, wie lange sich dieser Zustand hält, bis die Akkus sich angeglichen haben.
    Somit fließt der hohe Strom nur in dem Bereich zwischen Akku und Diodenkatode. Ideal wäre natürlich, wenn die Spannungen der Akkus gleich wären, aber durch das einzelne Laden wird es da Unterschiede geben.

    Die BL Regler bekommen alle eine Servosignal als Steuersignal. Ich gehe davon aus, dass diese dann annähernd gleichschnell sind. Würde ich jeden Regler mit dem Akku einzeln versorgen, müsste ich aus der Ansteuerung eine Reglung bauen.

    Der gesamte Kreiswiderstand incl. Innenwiderstand der Akkus und Last darf nicht größer als 20 mΏ sein. Da willst du nicht mal eine zusätzliche Lötstelle geschweige denn einen Halbleiter oder ähnliches.
    Das verstehe ich nicht so ganz, kannst du da mal etwas genauer drauf eingehen?

    sast

    雅思特史特芬
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  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Geistesblitz
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    Hmm, wie kommst du darauf, dass die Akkus unterschiedliche Spannungen haben werden? Bei Parallelschaltung ist es wirklich besser, sie verbunden zu lassen und auch gemeinsam zu laden. Wären die Spannungen unterschiedlich, würde es ja sonst zu Querströmen kommen, aber eben auch nur solange, bis sich die Spannungen angeglichen haben.
    Was sind das denn für Akkus, von denen du schreibst?
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  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von sast
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    Wie schon geschrieben, lade ich jeden Akku separat. Selbst wenn zu Beginn die neuen Akkus relativ gleiche Potentiale haben, wird sicher mit der Zeit (Anzahl der Ladezyklen) der Spannungsunterschied der geladenen Akkus stärker differieren.

    aber eben auch nur solange, bis sich die Spannungen angeglichen haben
    Das ist die Frage: Wie lange ist das?

    Die Akkus sind 30-35C 4000mAh LiPoFe4 bei 13,2V. Deswegen würde mir der Spannungsabfall auch extrem weh tun. Am liebsten wäre mir, ich könnte sie ohne Bauelemente zusammenschalten.

    Allerdings habe ich mir jetzt auch schon weitere Gedanken gemacht und rechne als Dauerlast mit 100-200W (ca. 15A) je Motor und nur im Anlauf (worst case) mit den 50A. Damit werden die Stromschienen schon etwas dünner
    Die Akkus werden hoffentlich 500+ Zyklen durchhalten. Laden schaffe ich mit den Einzelladungen und Standard Ladegeräten in ca 1h und den Betrieb habe ich mit 10-15min abgeschätzt.

    Das ständige zusammengeschaltet lassen ist bisher noch keine Option wegen der Ladegeräte und Ladezeit.

    Eventuell wirken ja die Verbindungsleitungen zwischen den Akkus und dem Sternpunkt schon als gute Strombegrenzer und ich könnte die wirklich einfach zusammenschalten. Da mache ich mir nur Gedanken um meine Kontakte beim einstecken.

    雅思特史特芬
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  7. #7
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    ... und die akkus dauerhaft über widerstände verbinden, und bei bedarf diese mit mosfets überbrücken? ....
    was gibt es noch zu sagen

  8. #8
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    Durch die Widerstandsüberlegung bin ich auf die Idee gekommen, dass vielleicht die Leitungen schon ausreichen könnten. Leider habe ich keine praktischen Erfahrungen, wie groß die Spannungsunterschiede sein werden.
    Ein Kompromiss aus minimalem Querschnitt für den Spannungsausgleich und dem erforderlichen Querschnitt für die Leistungsabgabe schwebt mir da vor. Leider hab ich noch nicht so richtig einen Plan, wie das dann am Besten ermittelt werden könnte.

    Das Ganze ist dann halt immer mit Spannungsabfällen behaftet. Die möchte ich bei den 13,2V eher klein halten. Da beißt sich die Katze in den Schwanz.

    雅思特史特芬
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  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Zitat Zitat von sast Beitrag anzeigen
    Wie schon geschrieben, lade ich jeden Akku separat. Selbst wenn zu Beginn die neuen Akkus relativ gleiche Potentiale haben, wird sicher mit der Zeit (Anzahl der Ladezyklen) der Spannungsunterschied der geladenen Akkus stärker differieren.
    Warum? Wenn du sie auf gleiche Spannung lädst, ist die Spannung gleich. Beim Entladen dagegen sinkt die Spannung vom schwächeren schneller.
    Das ständige zusammengeschaltet lassen ist bisher noch keine Option wegen der Ladegeräte und Ladezeit.
    Schalt sie zusammen und nimm ein stärkeres Ladegerät. 4S4P ist ja nichts ungewöhnliches, ich hab hier einen mit 10S3P, da sind jeweils die Einzelzellen mit einem Blech verschweißt.

    Da du erst später von 4S gesschrieben hast, darf deine Stromkreis etwas mehr, als die 20 mΏ haben, also eher 100 mΏ. Das ist aber auch nicht gerade viel.

    Mir geht es darum, dass 4 BL Regler mit der gleichen Spannung versorgt werden, um die Motoren mit der gleichen Drehzahl zu drehen, die ja spannungsabhängig ist.
    Das solltest du nochmal überdenken. Die Drehzahl ist neben der Spannung auch von der Last abhängig. Und bei Leerlauf reichen schon die Unterschiede in den Lagern aus, um sie unterschiedlich laufen zu lassen. Schau dich mal im Forum um, ohne Regelung fährt kein Fahrzeug mit zwei Motoren geradeaus.

    MfG Klebwax
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  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von sast
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    Zitat Zitat von Klebwax Beitrag anzeigen
    Wenn du sie auf gleiche Spannung lädst, ist die Spannung gleich. Beim Entladen dagegen sinkt die Spannung vom schwächeren schneller.
    Daraus schließe ich, dass ein Parallelschalten prinzipiell funktioniert. Wenn die Akkus beim Entladen unterschiedliche Spannungen haben sollten, dann wären die ja in einem dauernd parallel geschalteten Akku auch zusammen.

    Dass die Motoren nicht exakt gleich laufen kann ich in Kauf nehmen. Stell dir vor, du nimmst eine Platte auf einer Rollenunterlage und setzt auf die Platte 4 Gummiräder hintereinander. Diese werden einzeln durch die Motoren angetrieben.
    Die Aufhängungen der Räder sind miteinander in einem Gestell verbunden und die Räder werden auf die Platte gedrückt. Da gibt es kein Ausweichen nach links oder rechts.

    Ich möchte nur vermeiden, dass die Abweichung zu groß wird. Natürlich hast du recht, dass eine Reglung aller Einzelantriebe das Beste wäre. Bei mir werden die Motoren etwas Energie verwenden, um den ungleichen Lauf auszugleichen.
    Ob ich damit dann leben kann wird das Testen zeigen.

    Auf jeden Fall nochmal Danke für die vielen Anregungen und das Mitdenken, das hilft mir sehr. Das mit dem Stromkreis und den 20mΏ/100mΏ hast du mir aber immer noch nicht verraten. Wäre nett wenn du dir da noch etwas Mühe machen könntest.

    sast

    雅思特史特芬
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