Akku-Spannungsversorgung für autonome Geräte

Hallo Stupsi

erstmals danke für das bewußt machen, das letzten Endes die Leistung immer als Produkt von Spannung und Strom aus dem Akku kommt. Trotzdem hier ein wenig zum Hintergrund.

Meine Planung ist es ein möglichst universell im Schiffsmodellbau verwendbaren Schaltregler mit Fahrtregler-Funktionalität zu entwickeln. In dieser Zielgruppe sind die Anforderungen im Einzelfall sehr unterschiedlich, bestimte Rahmenbedingungen trifft man jedoch immer wieder an.

Als Akkus werden vorhandene Blei- oder NimH-Akkus verwendet, und die sind entweder 6V, 7,2V oder 12V. Bei den Motoren werden häufig E-Motoren aus anderen Anwendungen, Automobiltechnik oder Industrieanwendungen "recycled". Somit findet sich hier ein weites Spektrum. Ich habe z.B. eine tolle Quelle für 40V Dunkermotoren ausfindig gemacht. Da es kaum 40V Spannungsquellen und 40V fähige Fahrtregler gibt ist die "Konkurrenz" bei der Nachfrage nach solchen Motoren gering. Das ist der Grund für den Parameter Aufwärtsregler, regelbar bis 40V.

Was die Leistung angeht, so können in einem Schlepper z.B. mehrere Motoren parallel betrieben im Einsatz sein und 400W kurzfristige Leistungsabgabe sollten weder Schaltregler noch Fahrtregler in die Knie bekommen.

In meinem Segler habe ich in einer Spinnakermechanik z.B. 2 Motoren mit einem Anlaufstrom von 13,2A bei 12V. Diese Motoren, über Zahnräder synchronisiert, treiben eine Mechanik die in 0,5 Sekunden einen Deckaufbau um circa 25cm verschieben. Ich könnte auch 2 40V Motoren etwa gleicher Leistung einsetzen. Sollte bei der Mechanik etwas schiefgehen würden die Motoren zum Stillstandkommen und damit einen Kurzschlußstrom bewirken. Strombegrenzung und -Überwachung, sowie ein Inkrementalgeber sollten dann Schaden abhalten.

Aus diesen Rahmenbedingungen heraus erklärt sich meine Dimensionierung. Das Einstellen der Ausgangsspannung soll von einem mega8 erfolgen. Der Benutzer über ein LCD-Display mit Folientastatur die Parameter einstellen. Das LCD Display ist über ein I2C I/F mit dem "Zentralrechner" verbunden, einer RN-Control, der mega8 im Schaltregler/Fahrtregler gleichfalls über i2C mit der RN-Control

Einen schönen Montag morgen hier zusammen, ist ja richtig was los hier *freu*
Hellmut, hast Du bereits eine dieser Boostregler aufge/verbaut? Wenn Du bereits Erfahrung mit der Erwärmung und auch der Preislage von diesen Komponenten hast, wäre ich da mal über einen Bericht sehr dankbar. Werde mir jetzt aber erstmal die AppNote vornehmen, vielleicht klärt sich dann ja auch einiges.

Zitat:

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Zitat von Manf (in einem anderen Thread)

... Ich benutze selbst zwar keine Blei Gel Akkus aber für meine NiMh und Li Ion Akkus habe ich alles in solchen links gefunden...

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Kannst Du vielleicht mal Deine Erfahrungen zu den Li Ion Akkus bzw einschlägige Quellen dazu posten? Danke!

Wenn man billige Li-Ion Akkus hat, dann kann man sie auch für Anwendungen einsetzen für die sie sonst etwas überqualifiziert sind.
Sie haben hervorragende Langzeit Ladungserhaltung und können beispielsweise auch für eine selten benutze Taschenlampe mit Halogenbirne eingesetzt werden.

Sie sorgen für helleres Leuchten und schöpfen die Birne, die für 3,1V spezifiziert ist mit ihren 3,6V (1800mAh) besser aus. Der durchbohrte Korken mit Unterlegscheiben durch Litze verbunden und die Papprolle sorgen für guten Halt. (Der Strom fließt auch irgendwie flüssiger.)

Die C-Control läuft Monate mit 7,2V und low drop regler.
Eine weitere Mini-Taschenlampe läuft mit high performance white LED und Vorwiderstand, an einem Handy-Akku. Sonst ist es noch ein Druckmessgerät und die Zusatzversorgung für eine Kamera über externe Buchse und natürlich das Kleinradio.
Am Anfang habe ich mit noch mehr Mühe mit dem Wechseln und Nachladen (Wechselhalterungen und Steckanschlüsse) gemacht aber bei den Laufzeiten (oft mehr als ein Jahr) wird einfach der Akku mit Klemmen an ein Labornetzteil mit 4,2V und Ladungsmenge/10h angeschlossen und abgewartet bis der Strom "auf 1/10 gefallen ist" (nach einer Nacht aufgehört hat zu fließen).
Die Regeln für den Umgang mit Akkus habe ich mit vor 4 Jahren im Internet nachgelesen.
Die Ladegeräte und Verbraucher sind in jedem Fall so zu gestalten, daß Kurzschluß und Überlast wirklich vermieden wird, (Explosionsgefahr).
Manfred

Sehr schöne Anwendungsbeispiele!

Zitat:

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Zitat von Manf

Die Ladegeräte und Verbraucher sind in jedem Fall so zu gestalten, daß Kurzschluß und Überlast wirklich vermieden wird, (Explosionsgefahr).

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heißt zum einen solange man an einer Schaltung noch bastelt (Kurzschlussgefahr) nicht mit Li-Ion betreiben / erst wenn ein Gehäuse da ist. Oder genügt es, wenn man eine Temperaturunterbrechung einbaut?

Für das Laden lese ich immerwieder man muss die Spannung sehr genau treffen. und darf auf keinen Fall überladen. Was Du grade schreibst, klingt eher so, als sei das nicht ganz so kritisch? Auf den mir zugänglichen Labornetzteilen kann ich 4,15 nicht mehr von 4,25 unterscheiden.

Hast Du so eine Explosion schonmal erlebt?

Nein, ich habe eine solche Explosion noch nicht erlebt, aber das ist nicht der Maßsatab weil ich allen Unsinn ausprobiere und sehr selten etwas passiert. Da kommt dann wohl Vorsicht und Erfahrung zusammen.

Die Explosion eines Elkos habe ich ausprobiert, und es ist schwer die Sauerei mit dem Gel, Dampf und mit den Materialfetzen bei der Druckwelle wirklich klein zu halten. Man muß eben mehrfach elastisch dämmen. Das mit dem Akku stelle ich mir ähnlich vor.

Die 4,2 Volt kann ich gut einstellen, aber ich glaube, daß er mit 4V auch voll wird, es wird dann wohl etwas langsamer gehen. Es gibt übrigens ganz andere Spezifikationen zum beschleunigten Laden mit Temperaturüberwachung, sie waren mir nur zu kompliziert.
Manfred

also wenn du nich willst das der akku dir um die ohren fliegt kauft dir einen etwas teureren da die meistens getestet sind und qualitativ bessere dauer der akkus haben
ich weiss leider jetzt kein beispiel aber wenn ich was finde poste ichs nochmal hier rein

Ich hatte vorausgesetzt, daß es bekannt ist, daß Li-Ion Akkus nur in festen Gehäuse mit integrierter Schtuzschaltung auf den Markt gebracht werden dürfen.
Das Laden dieser Akkus ist nur mit hierfür vorgesehenen Ladegeräten möglich, dafür gibt es neben den zwei Anschlußklemmen noch ein bis zwei Sterueranschlüsse.

Es gibt die Akkus vor allem im Cameras, Handys und Laptops. Die Akkus sind für einen Preis von 50-100 Euro (Camcorder) erhältlich.
Unterhalb dieses Preises kann man einen Akku aus einem Gebrauchtgerät nehmen. Man muß dann eben selbst eine geeignete Umgebung (Gehäuse) bauen, in der er gefahrlos arbeiten kann.
Es ist sicher einfacher zu handhaben als Netzwechselspannung aber eine Gefahr besteht (nicht nur beim Herunterschlucken des Gerätes).

Manfred

Ich glaube nicht, dass es bei Einzelzellen gleichen Typs wesentliche Verhaltsunterschiede gibt. Komplette käufliche Akkus haben häufig Ladewächter an Board. Sowas möchte ich halt selber bauen. Ich will nur wissen, was ich beachten muss. Bzw. was mich erwartet, wenn ich nicht aufpasse. Wenn Du aber eine Bezugsquelle für Akkus hast, die besonders hohe Lebenserwartungen mitbringen, bin ich auch dankbar.

@ Hellmut,

Einen 500W- Hochsetzsteller von 6V auf 40V zu entwickeln, ist sehr anspruchsvoll und erfordert viel Erfahrung
im Bereich der Hochstrom-Schaltnetzteile. Allein die Trafokonstruktion ist Thema für sich. Die Entwicklung ist eine Anhäufung von Ärger und Brandblasen an den Fingern.
Falls du weiterhin am Hochsetzsteller arbeiten willst, schau dir mal den 12V- Teil von guten KFZ-Wechselrichtern für 230V oder von KFZ- Hifi-Endstufen an. Der Bereich Solaranlagen bietet auch einige Infos darüber.


Die Steuerung, die du beschreibst (Spinnakermechanik), hab ich letztens als fertige Motorsteuerung in den Downloadbereich hochgeladen.

Wenn du mit 12V arbeiten willst, ist für deine Anwendung dieses Teil gut geeignet:
https://www.roboternetz.de/phpBB2/dl...le&file_id=145

Wenn du mit 40V arbeiten willst, wäre (eingeschränkt) dieser Motortreiber das Richtige:
https://www.roboternetz.de/phpBB2/dl...le&file_id=144

Der RN-Power_24/20 bekommt im Moment ein Redesign, um Ihn universeller einsetzen zu können.
Er kann im Moment nur 24V, aber es ist sehr einfach, Ihn für 42V umzurüsten. das passt für die 40V- Motore.
Eine 40V- Spannungsquelle erhält man, indem man 6x 7,2V- Akkus in Reihe schaltet. Das kann man
wunderbar mit einigen Steckern und einer Sicherung schön auf einer Leiterplatte zusammenführen. Und die Leistung bekommt der Motor.

Gruß Stupsi