Ausgleichsladung - Frage an die Experten

[Dirk H.]

Hallo Elektro-Gemeinde,

ich bin gerade am verzweifeln, weil ich 16 Stück 6V/160Ah Blei Gel Batterien eines Golf Citystromers nicht dazu bekomme, beim Laden in Serie einheiltliche Spannungen zu zeigen.

Einige Batterien haben dabei 6,6V andere schon 7,8V und fangen deshalb schon mit dem Gasen an.

Mein alter City-El Trick scheint nicht zu funktionieren.
Dort habe ich die vollen Batterien einzeln mit Konstantspannung 2,4V/Zelle nachgeladen bis der Ladestrom kleiner 1/100 der Nennkapazität war.
Bei den drei City-El Akkus liefen die Spannungen dann nur ca. 0,2V/ Akku auseinander.

Bei den CityStromer Batterien scheint die Methode nicht zu funktionieren.
Mache ich was falsch?
Gibt es von Euch Erfahrungen diesbezüglich?

Viele Grüße

Dirk

 

[andre]

ist eigentlich einfach-du lädst gelegentlich alle akkus paralell an einem 6volt ladegerät.ich hab mir dafür extra brückenkabel angefertigt-das funktioniert auch mit einem schwachen ladegerät.

 

[Dirk H.]

Hallo Andre,

danke für diesen Tipp.
Als einmalige Aktion kann ich mir das durchaus vorstellen.
Allerdings geben 16 Akkus zu je 160Ah parallel eine gewaltige Kapazität von 2560 Ah, die man erst einmal bedienen muß.
Um die Ausgleichsladung mit dieser Methode gelegentlich zu wiederholen, ist der Aufwand aber recht groß, da die Batterien ja in Serie verschaltet sind und jedesmal getrennt werden müssen.

Viele Grüße

Dirk

 

[Matthias Bähr]

Hallo Dirk

Leider kann ich Dir nicht weiterhelfen, weil ich meinen Stromer erst 3
Woche habe.

Deshalb eine Frage an Dich:

Mit welchem Ladegerät lädst Du die 6 V Batterien ?

So ziemlich alles handelsübliche mit 6 V hat nur
minimale Ströme ?

Matthias aus Dresden

 

[Emil]

Hallo Dirk,

ich würde mir an Deiner Stelle überlegen ob ich nicht für jede der Batterien eine Spannungsbegrenzung auf 7.2 V einbauen würde. Bei so vielen Batterien in Serie ist es schwer diese überhaupt vernünftig auf dem gleichen Ladezustand zu halten.

Als Basis für eine Schaltung kannst Du die Schaltung von Victor für Lithium Batterien Zellen verwenden:
http://www.metricmind.com/ac_honda/images/clamper.jpg
http://www.metricmind.com/ac_honda/main2.htm

Die Schaltung geht nur bis etwa 10 A Ladestrom deshalb musst Du entweder einen stärkeren als den TIP142 verwenden oder mehrere parallel schalten. Den Optokoppler und den 430 Ohm Widerstand kannst Du weglassen. Statt dem Poti mit 5 kOhm braust Du eins mit 10 kOhm oder einen festen Widerstand mit 8,8 kOhm.

Sobald die Spannung an der jeweiligen Gelbatterie die 7,2 V überschreitet macht der Darlington Transitor soweit auf und leitet soviel Strom an der Batterie vorbei dass die Spannung wieder auf 7.2 V sinkt. Damit kannst Du dann alle Batterien ohne die Gefahr einer Überladung in Serie laden. Victor sit auch bereit das Layout bereitzustellen. Du kannst Dir dann die 16 Boards z.B. bei Conrad als Kleinserie machen lassen.

In den USA setzen viele Leute solche oder ähnliche "Regulatoren" ein. Allerdings sind diese in der Regel für 12 V Batterien:
http://www.manzanitamicro.com/parts.htm

Lies mal etwas im Sparrow Forum mit und suche nach regulator:
http://groups.yahoo.com/group/sparrow_ev/?yguid=28221603

Viel Spass,
Emil


Gruß,
Emil

 

[Karl Weippert]

Hallo Emil!

Victor`s Schaltung ist interessant weil so einfach!
Ich bin schwer am Überlegen ab ich so etwas auch bei mir (12*12 Volt) einbaue.
Welche Änderungen würdest du dann vorschlagen?
Problem bei 6 V und noch schlimmer bei 12 V ist die maximale Verlustleistung!
Wenn ich meinen Lader falsch programmiere, habe ich 3,2 kW Verlustleistung oder pro Leistungstransistor 250 Watt!

sonnenelektrische Grüße

Karl

 

[Jens Schacherl]

Emil schrieb:

Hallo Dirk,

[...]

Als Basis für eine Schaltung kannst Du die Schaltung von
Victor für Lithium Batterien Zellen verwenden:
http://www.metricmind.com/ac_honda/images/clamper.jpg
http://www.metricmind.com/ac_honda/main2.htm

Die Schaltung geht nur bis etwa 10 A Ladestrom deshalb musst
Du entweder einen stärkeren als den TIP142 verwenden oder
mehrere parallel schalten. Den Optokoppler und den 430 Ohm
Widerstand kannst Du weglassen. Statt dem Poti mit 5 kOhm
braust Du eins mit 10 kOhm oder einen festen Widerstand mit
8,8 kOhm.

Super diesen Schaltplan hatte ich noch garnicht entdeckt :spos: !

Evtl. könnte man den Optokoppler drinlassen und über diese Meldeleitung dem Ladegerät mitteilen, daß es den Ladestrom auf 10A senken soll. Ich weiß aber nicht ob das CityStromer-Ladegerät (oder auch der CityEL-HF-Lader?) eine Möglichkeit zur externen Ansteuerung haben.

Zumindest will ich diese Methode bei meinen Li-Ionen-Batterien anwenden, sofern es überhaupt notwendig ist.
[...]

Lies mal etwas im Sparrow Forum mit und suche nach regulator:
http://groups.yahoo.com/group/sparrow_ev/?yguid=28221603

Das ist der Regulator von Edward Ang, der bei den Sparrow-Akkus (Exide oder Optima) anscheinend ziemlich "lebensverlängernd" wirkt.

Gruß Jens

 

[Karl]

Hallo Jens!

Hättest Du mich am Dienstag gefragt- ich hätte es gewußt, wo du einen solchen Plan findest! Und damit ist das Problem der Redundanz auch (teilweise) gelöst! Eine solch einfache Schaltung (etwas später einschaltend!) mit deiner kombiniert -
die Kühlung sicher ausgelegt, das ist es dann! :hot:

sonnenelektrische Grüße

Karl

 

[Michael]

Wie müßte die Schaltung geändert werden um bei 12V Blöcken einsetzbar zu sein ( bis 15A Ladestrom )
Danke

Gruß Michael

 

[Karl]

Hallo Michael!

Um es nochmal klarzustellen: Die Schaltung von Victor bei metricmind versucht nur die Zellen vor zu hohen Spannungen zu schützen.
In seinem Fall 4.2V bei max 10 A = ca. 40 Watt/ Spannungsbegrenzer.
Wenn der Ladestrom 15 Ampere beträgt, du eine (modifizierte) Schaltung an die 12 Volt Accus baust, muß der Transistor schlimmstenfalls 15Vx15 A = 225 W "verbrutzeln" das entspricht einer Elektroherdplatte auf kleiner Leistung! :hot:

Also Vorsicht!

sonnenelektrische Grüße

Karl

 

[Dirk]

Hallo Mattias,

normalerweise werden die Akkus durch das Bordladegerät mit ca. 116V geladen, was in etwa 2,4V/Zelle entspricht.
Da das Bordladegerät vor kurzem noch defekt war, hatte der Vorbesitzer die Batterien 12V-weise wahllos mit einem KFZ-Lader geladen und damit ein ziemliches Chaos in der eingeladenen Kapazität verursacht.
Mein bisheriger Plan sah vor, erst mal mit dem Bordlader nahezu voll laden (bis an die Schmerzgrenze einiger Akkus).-> Ist erledigt
Nun wollte ich die Akkus mit den geringsten Spannungen (bei Laden gemessen) einzeln mit Konstantspannung 7,2V aus einem regelbaren Netzteil nachladen.
-> da gibt es zur Zeit Probleme.

Ich habe aber zwischenzeitlich gemerkt, daß ich die Ausgleichsladung zu kurz gewählt habe. Nachdem ich jetzt fast zwei Tage lang zwei einzelne Akkus angeklemmt hatte (es fließt nur ein Ladestrom von 0,6A bei der angelegten Konstantspannung) scheint sich doch so etwas wie ein Gleichgewicht einzustellen.
Es dauert sicher noch die ganze Woche bis der vordere Batterietrog ausgleichsgeladen ist, dann werde ich nochmal posten ob meine Methode was bringt.

VG

Dirk

 

[Dirk]

Hallo,

erst einmal recht vielen Dank für die Tipps.
Die Schaltung sieht ja recht einfach aus.

Wenn ich es nicht mit meiner Methode hinbekomme, wäre es sicher eine Alternative, auch wenn durch die benötigte Anzahl von 16 Stück und der Erfordernis größerer Transistoren der Kostenfaktor sich bemerkbar macht.

Ich frage mich nur, ob es ein prinzipielles Problem mit der Serienladung ist, denn VW hat urspünglich eine Lebensdauer von ca. 30 TKm und mindestens 3 Jahren für den Akkusatz angegeben. Und das bei Serienladung mit Schlußladung als Konstantspannungsladung. Wahrscheinlich halten die Batterien so lange, weil der letzte Ladestrom, der sich einstellt, doch recht gering im Bezug auf die Akkugröße ist.
ca. 1,5 A Schlußladestrom bei 160AH Batteriekapazität.

Viele Grüße

Dirk

 

[Emil]

Hallo Karl,

> Victor`s Schaltung ist interessant weil so einfach!
> Ich bin schwer am Überlegen ab ich so etwas auch bei mir
> (12*12 Volt) einbaue.

hier wäre die Alternative de Rudman Regulator fertig zu kaufen.
http://www.manzanitamicro.com/parts.htm

> Welche Änderungen würdest du dann vorschlagen?

Das Datenblatt zum LM431 findest Du hier:
http://cache.national.com/ds/LM/LM431.pdf

Der Wert des oberen Widerstandes des Spannungsteilers ergibt für die Begrenzungsspannung Vb zu:

R = (Vb / 2.5 - 1) * 4700

R (7,2 V) = (7,2 / 2.5 -1) * 4700 = 8836
R (14,4 V) = (14,4 / 2,5 -1) * 4700 = 22372

> Problem bei 6 V und noch schlimmer bei 12 V ist die maximale
> Verlustleistung!

nicht wirklich

> Wenn ich meinen Lader falsch programmiere, habe ich 3,2 kW
> Verlustleistung oder pro Leistungstransistor 250 Watt!

Die Summe der Spannungsbegrenzungen muss höher sein als die max. Ladespannung des Ladegeräts. Die Spannungsbegrenzung dient nicht dazu die Aufgabe des Ladegeräts die Spannung zu regeln zu übernehmen, sondern nur dazu einzelne Zellen der Spannung schon zu hoch ist zu schützen. Die Batterien dürfen in ihrer Spannung nicht zu stark voneinander abweichen sondern müssen zu Beginn auf jeden Fall eine Ausgleichsladung durch Parallelschalten erhalten. Im Betrieb ergeben sich dann nur geringe Unterschiede die dann über die Schaltung aufgefangen werden kann.

Dabei ist es auch nicht so, dass die komplette Verlustleistung an den Transistoren anfällt sondern nur der Anteil der nötig ist um die Spannung einer Batterie um ein paar 100 mV zu drücken. Das ist nicht so viel. Es fliesst ja weiterhin Strom durch die Batterie entsprechend des Innenwiderstandes. Wenn die Batterien einigermassen ausgelichen sind dann gehe ich sogar davon aus, dass sogar ein TIP142 völlig ausreicht um die Begrenzung zu bewirken ohne dass er überlastet wird. Er hält max. 125 W aus. Einen Kühlkörper ähnlich wie Viktor sollte man auf jeden Fall benutzen auch wenn bei Victor dieser sich nur sehr geringfühgig erwärmt. Als Schutz ist aber auf jeden Fall ein 10 A Sicherung nötig die regelmässig zu kontrollieren ist. Man kann dafür eine Automatiksicherung nehmen dann sieht man gleich welche Zelle sehr unausgeglichen ist und deshalb eine Sonderbehandlung oder einen Austausch braucht.

Gruß,
Emil

 

[wolfgang]

Hallo !
Als Neuling verfolge ich schon geraume Zeit die immer wiederkehrende
Diskussion mit der Ausgleichsladung. Hätte dann auch dazu eine ganz
simple (dumme?) Frage. Was spricht den eigentlich dagegen so wie in
meinem Falle bei 4x12V Batts (Champion) auch gleich 4 Lader 12V/8A
z.B. aus dem Conrad zu 51,69€ (510428-50) zu nutzen ?Hab bisher einen
für Ausgleichsladungen gekauft und finde diesen Winzling sehr praktisch.
3 weitere in meinem Ape 50 unterzubringen stellt kein Problem dar.
Kann ich die 4 überhaupt problemlos paralell zu den 4 Batts betreiben oder
müssen die noch irgendwie entkoppelt werden ?Bei 14,5 V schalten diese
Lader übrigens in Erhaltungsladung um was doch wegen der Gasung auch
ok ist,oder ?
Stichwort Gasung : Bisher hab ich sehr viel zu dem Thema gelesen,leider
sehr konträres. Viele schreiben .. ja nicht zur Gasung kommen lassen,andere
wieder das kontrolliertes Gasen sehr gut wäre. Was denn nun? Für`nen Newcomer
ist das ziemlich verwirrend.
MfG Wolfgang

 

[Emil]

Hallo Wolfgang,

natürlich kannst Du prinzipiell 4 getrennte Lader verwenden. Wichtig ist aber, dass der Sekundärkreis des Laders völlig getrennt (isoliert) vom Primärkreis ist (auch Masse) sonst gibt es einen Kurzschluß.

Ob das von Dir genannte Ladegerät so aufgebaut ist kann ich nicht sagen. Ich würde beim Hersteller http://deutsch.ivt-hirschau.de/content.php?parent_id=CAT_12&doc_id=DOC_46 nachfragen.

Gruß,
Emil

 

[peter]

Hallo Wolfgang
Das mit dem Laden bis in die Gasungsphase ist bei Bleisäure sog.nassen Akkus wichtig nur so werden sie Vollgeladen.Bei Bleivlies-bzw Bleigelakkus darf unter keinen umständen bis zum Gasen geladen werden sonst entweicht die wenige dort vorhandene Feuchtigkeit,sprich Wasser,und der Akku trocknet aus und wird Unbrauchbar ! !
Ich hoffe diese kurze Info hilft Dir.
Gruss Peter

 

[wotan]

Hallo Emil
Die Schaltung ist so, als Grundbeschaltung des TL431sehr einfach, müsste allerdings einigermassen synchron mit der Temperaturkompensation des Ladegerätes mitlaufen, ansonsten wäre die fast sinnlos und bei niedrigen Temperaturen wird notwendige Spannung unnötig verbraten.(Könnte man vielleicht gleich in die Batt.-Heizung umleiten.
Ansonsten ist die Schaltung super für alles einzusetzen wo Spannungen,Schwellen, überwacht, verglichen, umzuschalten oder anzuzeigen sind. Zenerdioden und Relais in den Anodenkreis, und es lassen sich auch Spannungen jenseits der spezifizierten 36V max. überwachen. Ohne OP mit extra Versorgung und Referenz. Allerdings auch ohne definierte Hysterese.
wotan

 

[Richard Scheffenegger]

Für den Weg mit den individuellen Stromquellen für jede Batterie sind vielleicht auch (preislich) professionelle Stromquellen (zB Vicor, Lambda-Delta (oder war es Delta-Lamdba?)) interessant - isolierte DC/DC Konverter werden da recht häufig sehr günstig auf ebay angeboten!

Grüße,
Richard

 

[Emil]

Hallo Wotan,

Du hast recht, ideal wäre es wenn die Schaltung um eine Temperaturkompensation erweitert würde.

Hier ein ganz einfacher Vorschlag dazu der von der Genauigkeit völlig ausreicht:
Üblicherweise beträgt die Temperaturkompensation bei Bleibatterien ja etwa -0,004 V/C, also rund 0,024 V/C bei einer 12 V Batterie. Zur Kompensation kann man den PTC-Sensors KTY81-110, der für weniger als 1€ z.B. bei Reichelt erhältlich ist, verwenden. Dieser hat die folgenden Parmeter:
Temperatur [°C] -20 0 20 40 60 80
Widerstand [Ohm] 684 815 961 1122 1299 1490

Ändert man die obige Schaltung so, daß statt dem 4,7 kOhm Widerstand ein 2,7 kOhm Widerstand und der PTC in Reihe geschaltet wird, und statt dem 22372 Ohm Widerstand ein 17426 Ohm Widerstand eingesetzt wird, dann ergeben sich die folgenden Spannungswerte:

0 Grad 14,89 V
20 Grad 14,40 V
40 Grad 13,90 V

Die Abweichung bei 0 Grad und 40 Grad ist mit 0,01 V und 0,02 V nur unbedeutend. Ähnlich kann man die passenden Werte auch für eine 6 V Batterie oder andere Spannungsgrenzwerte ermitteln.

Viel Spass,
Emil

 

[wotan]

Hallo Emil
Danke für die prompte Lösung. :spos:
Ich hatte schon mit spärlichem Erfolg versucht, einen Siemens/Epcos M703/10k Heissleiter für eine Temp.-Kompensation meines Harmer+Simmons Laders zu linearisieren. Aber eine Parabel glattzukriegen....So´n KTY.. ist ja doch genial.
Relais und oder Zenerdioden müssen natürlich, entgegen meiner obigen Aussage in den Kathodenkreis. Damit habe ich mir eine einfache Boost-Float-Umschaltung gebaut. Supereinfach ist mit dem 431 auch ein Thermostat für die Überwachung der Batt.-Temperatur (Heizung).
Jetzt noch einen Bypass bei Unterschreitung der Block-oder Zellenspannung und ich wär schon mal fürs Erste mit der Elektrik (nicht mit der klappernden und knackenden Vorderradeinheit und der schleifenden Riemenscheibe) zufrieden.
Grüsse,
wotan