Warum spielen MOSFETs bei Akkubetriebenen Motoren eine große Rolle?

[Peter(TOO)]

Hallo,

Mit starker Entladung meinte ich eigentlich, dass man zu viel Strom auf einmal zieht... nicht, dass man den Akku zu weit entlädt. Ich würde vermuten, dass das BMS zum Schutz vor Tiefenentladung andere Bauteile nutzt.

Mit einer Tiefentladung geht der Akku einfach still und leise defekt!

Bei zu hohem Strom wird er aber heiss. Je nachdem explodiert er oder fängt zu brennen an. Am meisten Überstrom zieht man bei einem Kurzschluss.
Das kann dann so aussehen: https://www.youtube.com/watch?v=VLMA9J0PtXM
Dauert 3 Sekunden vom Kurzschluss bis zum Brand!

Der hier geht nur auch, dass jeder Kuchen neidisch wird: https://www.youtube.com/watch?v=PP5LGGXUP2U

https://www.youtube.com/watch?v=wU7z5cj5DTc

Der hier wollte mal Feuerwerkskörper werden, wenn er gross ist: https://www.youtube.com/watch?v=RDUNvagKdOA

Der hier macht am Ende einen schnellen Abgang: https://www.youtube.com/watch?v=ZTzEHsJVZhA

Aber auch Blei-Akkus sind nicht harmlos: https://www.youtube.com/watch?v=AIT4BYJ2jCg

Und am Schluss noch eine kleiner harmloser 9V-Block: https://www.youtube.com/watch?v=cex_imP_XFs

Achja, die ganzen Dämpfe sind nicht gesundheitsfördernd!

MfG Peter(TOO)

[forivinx]

Mir ist schon klar was Tiefentladung für die Akkus bedeutet. Ich wollte nur sagen, dass das BMS vermutlich einen separaten Schutz gegen Tiefentladung bietet und ich glaube, dass dieser nicht mit den Mosfets zusammen hängt (von denen ich vermute, dass sie das Einrad abschalten, wenn zu viel Strom fließt).

In all den Einrädern die ich bisher in der Hand hatte waren übrigens Li-Ion Akkus verbaut, keine Lipos.

[Peter(TOO)]

Mir ist schon klar was Tiefentladung für die Akkus bedeutet. Ich wollte nur sagen, dass das BMS vermutlich einen separaten Schutz gegen Tiefentladung bietet und ich glaube, dass dieser nicht mit den Mosfets zusammen hängt (von denen ich vermute, dass sie das Einrad abschalten, wenn zu viel Strom fließt). .

Irgendwo hast du da einen MOSFET-Knoten!
Ein MOS-FET ist eigentlich nur ein elektronischer Schalter. Was der Entwickler mit diesem Schalter macht, steht ganz wo anders geschrieben.

Grundsätzlich hat deine Frage mit MOS-FETs gleich viel zu tun wie die Strassenverkehrsverordnung mit Benzin. Die StVO-Regeln gelten für das Fahrzeug und nicht für die Art desen Antriebs (Benzin, Diesel, Elektro, Muskelkraft....).

In all den Einrädern die ich bisher in der Hand hatte waren übrigens Li-Ion Akkus verbaut, keine Lipos.

Grundsätzlich verhalten sich alle Akkus ähnlich, wenn sie explodieren.
Das Problem bei allen Li-xx ist, dass das Li ein Alkalimetall ist und gut brennt!
Bei anderen Akkus kocht der Elektrolyt, was aber bei Schwefelsäure (Blei-Akku) auch nicht gut kommt.
Ein anderes Problem ist, wenn sich Wasserstoff bildet, zusammen mit Sauerstoff ergibt dies Knallgas, welches man als Raketentreibstoff verwendet.

MfG Peter(TOO)

[forivinx]

Aber diese Schalter schalten ja das Einrad ab, wenn zu viel Strom fließt. (Sofern ich das richtig verstanden habe.)

Ich finde es zwar gut, Leute auf die Gefahr von Akkus hinzuweisen, aber eine vernünftige 18650 Zelle ist dann glaube ich doch schon deutlich sicherer als die meisten Lipos.
https://batterybro.com/blogs/18650-w...-vs-pcb-vs-cid

Ein anderes Problem ist, wenn sich Wasserstoff bildet, zusammen mit Sauerstoff ergibt dies Knallgas, welches man als Raketentreibstoff verwendet.

Ich glaube kaum, dass da eine ernstzunehmende Menge an Wasserstoff entstehen kann (woher denn auch?), aber selbst wenn.. er würde von der "Explosion" oder nennen wird es mal dem rapiden Austritt von Gas und Flüssigkeit sofort verwirbelt werden und würde eh schnell nach oben steigen. Und falls er doch sofort entzündet werden sollte, wird sich keine ernstzunehmende Menge bilden können, oder?
Für die Bild-Zeitung würde ich den Satz so aber 1:1 übernehmen.

[Peter(TOO)]

Aber diese Schalter schalten ja das Einrad ab, wenn zu viel Strom fließt. (Sofern ich das richtig verstanden habe.)

Du hast zu Hause auch einen Lichtschalter. Nun sind aber dadurch nicht alle Schalter fürs List!

In deiner Kiste wird ein MOS-FET für die Abschaltung verantwortlich sein. Aber 8 MOS-FETs sind schon dazu da die Motoren anzusteuern. Ein paar weitere werden sich in der Stromversorgung finden. Und ein paar Milliarden MOS-FETs finden sich im µC!

Ich finde es zwar gut, Leute auf die Gefahr von Akkus hinzuweisen, aber eine vernünftige 18650 Zelle ist dann glaube ich doch schon deutlich sicherer als die meisten Lipos.
https://batterybro.com/blogs/18650-w...-vs-pcb-vs-cid

Den Berstschutz hat man schon ewig, schon lange vor Lithium.

Der Schutz durch Bi-Metall und Elektronik hilft nur als Schutz vor Überladen und Kurzschluss.
Bei einer mechanischen Beschädigung der Zelle hilft der nichts!
Du wirst noch jede Menge Filme finden, bei denen einfach ein Nagel durch die Zelle geschlagen wird. Diese habe ich ausgelassen, weil ich mich nur auf Kurzschlüsse beschränkt habe.

Das Grundlegende Problem ist, dass in so einer Zelle eine Menge Energie gespeichert ist. Je besser die Zelle umso mehr Energie ist da drin. Wird diese Energiemenge schnell frei gesetzt, knallt es eben oder wird mindestens Warm.
Das ist grundlegende Physik und kann nicht wirklich technisch verhindert werden.
Wenn man Chemikalien nimmt, welche langsam reagieren, sinkt der maximale Strom der Zellen.

Ich glaube kaum, dass da eine ernstzunehmende Menge an Wasserstoff entstehen kann (woher denn auch?), aber selbst wenn.. er würde von der "Explosion" oder nennen wird es mal dem rapiden Austritt von Gas und Flüssigkeit sofort verwirbelt werden und würde eh schnell nach oben steigen. Und falls er doch sofort entzündet werden sollte, wird sich keine ernstzunehmende Menge bilden können, oder?
Für die Bild-Zeitung würde ich den Satz so aber 1:1 übernehmen.

Wer glaubt, weiss halt nichts.
Sobald Wasser im Elektrolyten ist zerlegt sich dieses mit Strom zu Knallgas.

Das Knallgas ist einer der Hauptursachen bei Blei-Akkus für schwere Unfälle.
Da genügt der kleinste Funke, z.B. beim Abklemmen der Ladekabel, und die ganze Säure fliegt dir, wortwörtlich, um die Ohren.
Deshalb steht auch bei jedem Ladegerät für Auto-Akkus "nur bei guter Belüftung verwenden!". Entsprechende Vorschriften gibt es von den Akku-Herstellern und den Berufsverbänden.
Kennt eigentlich jeder Automechaniker und auch Fälle wo die Vorschriften nicht beachtet wurden.
Meist sprengt es den oberen Deckel des Akkus weg. Den kann man dann in der Werkstatt suchen. Den Knall hört man auch recht gut und jeder in der Werkstatt geht sofort nachschauen ob es nicht einen Kollegen erwischt hat!

Es gab mal eine faule Akku-Serie bei einem Autobauer. Die sind dann meistens beim Starten explodiert.
Ich stand in einem solchen Fall auch mal knapp daneben. Zum Glück war da die Motorhaube zu. War so vor 20 Jahren.

MfG Peter(TOO)

[forivinx]

Wer glaubt, weiss halt nichts.
Sobald Wasser im Elektrolyten ist zerlegt sich dieses mit Strom zu Knallgas.

Ich habe nicht vor mit so einem Einrad durch Wasser zu fahren.

Das Knallgas ist einer der Hauptursachen bei Blei-Akkus für schwere Unfälle.

Schön. In den Einrädern die ich mir angeschaut habe sind aber nach wie vor Li-Ion Akkus.

Bei einer mechanischen Beschädigung der Zelle hilft der nichts!
Du wirst noch jede Menge Filme finden, bei denen einfach ein Nagel durch die Zelle geschlagen wird.

Bei so einem fragilen Lipo kann man sich ja noch vorstellen, dass der bei einer starken Erschütterung irgendwie penetriert wird, aber bei einer 18650-Zelle kann ich mir kein realistisches Szenario vorstellen in welchem so etwas passieren würde. Oder sagen wir es mal so: Bei den Szenarien die ich mir vorstellen kann, werden die Akkus wohl das geringste Übel darstellen.


Mich würde aber eigentlich viel mehr interessieren was passiert, wenn man einfach verhindert, dass sich das Einrad bei bei zu viel Stromfluss abschaltet, bzw wenn man die Grenze einfach erhöht.
Wenn es Einräder gibt, die bei 40km/h abschalten, warum gibt es dann Einräder die bei 30km/h abschalten, aber trotzdem mehr 18650-Zellen haben?

[Rabenauge]

Es interessiert die Elektronik nicht, was du dir vorstellen kannst.
Ne 18650er Zelle geht bei Überlast auch schon mal in Flammen auf- das ist ne Tatsache, auch wenn du es dir nicht vorstellen kannst.
Und genau das passiert auch, wenn du die Sicherheitsfunktionen ausser Kraft setzt. Soo hochstromfähig sind LiIon-Zellen lange nicht, wie man immer erzählt.
Und wahrscheinlich werden bei solchen Preisen nich grade die besten verbaut sein.
Also: lass die Finger davon, denn du _weisst_ nicht, was du tust. Und "glauben" ist hier die falsche Rangehensweise.

[Peter(TOO)]

Ich habe nicht vor mit so einem Einrad durch Wasser zu fahren.
Schön. In den Einrädern die ich mir angeschaut habe sind aber nach wie vor Li-Ion Akkus.

Das Wasser ist im Elektrolyten und wird schon bei der Herstellung beigemischt!
Anders funktioniert die Chemie halt nicht!

Bei so einem fragilen Lipo kann man sich ja noch vorstellen, dass der bei einer starken Erschütterung irgendwie penetriert wird, aber bei einer 18650-Zelle kann ich mir kein realistisches Szenario vorstellen in welchem so etwas passieren würde. Oder sagen wir es mal so: Bei den Szenarien die ich mir vorstellen kann, werden die Akkus wohl das geringste Übel darstellen.

Das ist nicht unser Problem, wenn du nur eine mangelhafte Phantasie hast.
Zudem stützen wir und auf Wissen, glauben ist etwas für die Kirche.

Tatsache ist nun mal, dass es Mechanismen gibt, welche zu Kurzschlüssen in der Zelle führen und zwar auch ganz ohne mechanische Einwirkung auf die Zelle.
Diese Mechanismen sind bekannt, treten aber leider trotzdem als Ausfallmechanismus auf.
Davor kann dich aber keine Schutzschaltung irgendwie schützen, weil da Problem im Innern des Akkus auftritt.

Mich würde aber eigentlich viel mehr interessieren was passiert, wenn man einfach verhindert, dass sich das Einrad bei bei zu viel Stromfluss abschaltet, bzw wenn man die Grenze einfach erhöht.
Wenn es Einräder gibt, die bei 40km/h abschalten, warum gibt es dann Einräder die bei 30km/h abschalten, aber trotzdem mehr 18650-Zellen haben?

Was bei einer Überlastung des Akkus passiert, kannst du in den Filmen sehen ....

Zudem ist es scheiss egal ob das Ding jetzt bei 30kmh oder 40kmh abschaltet, bei 40kmh fliegst du einfach weiter!
Es gibt halt immer irgendeine eine Grenze, bei deren Überschreitung etwas Überlastet wird.

Wenn es brennt kann ich immer noch absteigen. Wenn es sich einfach abschaltet (am besten direkt vor einer Kreuzung), kann ich froh sein, wenn ich das überhaupt überlebe.

Wenn es brennt, wird es genau so auch schlagartig anhalten.
Ob es zuerst raucht oder erst danach, weiss keiner mit Bestimmtheit.
Also bringt es ausser einem kaputten Akku, und noch mehr Defekten, rein gar nichts!

Ich hätte mir außerdem vorstellen können, dass mehr Zellen bedeuten, dass man mehr Strom ziehen kann.

Du solltest dich mal etwas mit den Grundlagen der Physik vertraut machen!
Der maximale Strom wird durch die Zelle festgelegt.
In Serie geschaltete Zellen bringen eine höhere Spannung und somit, bei gleichem Strom, eine höhere Leistung.
Leistung = Spannung x Strom; P=I x U

Bevor du jetzt noch ein paar LiPos dazu bastelst:
1. Muss die Elektronik mit der Spannung auch zurecht kommen. Alle Bauteile haben eine maximal zulässige Betriebsspannung, bei höheren Werten gehen sie kaputt.
2. Die Motoren haben auch eine maximale zulässige Leistung. Wird diese Überschritten werden sie zu heiss und brennen durch. Kritisch ist vor allem die Lackisolation der Spulendrähte, diese hält halt nur eine maximale Temperatur aus.
3. Mit der Spannung nimmt allgemein auch die Verlustleistung an einzelnen Bauteilen zu, welche dann auch überhitzen und durchbrennen.

https://www.youtube.com/watch?v=5KT2BJzAwbU

MfG Peter(TOO)