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28 September 2009

LIPO-Balancer weitere Versuche + Überlegungen

Nachdem sich gezeigt hat, dass der Balancer grundsätzlich
wunderbar funktioniert, gehen die Überlegungen weiter.
Wie soll das grundsätzliche Layout aussehen?
Einzelne Platinchen direkt auf den Akkus?
So hätte ich mir das eigentlich gedacht,
das würde dann etwa so aussehen wie
bei "Mindaugas" http://hr-ev.blogspot.com/
der hat aber einen etwas aufwändigeren Weg
eingeschlagen, eine ganz tolle Lösung!
Aber halt der kompliziertere Weg mit
allen Extras! So viel Aufwand will ich vermeiden.

Nachteil der Einzelplatinen:
Man muss die Platine zusammen mit den
Batteriebrücken festschrauben und zusätzlich die
Meldeschleifen verdrahten.
Derzeitiger Stand: Drei Leitungen für die
Meldungen sind durchzuschleifen.
Ich bin der Meinung, dass ich nicht auf die
Meldung "Alle Balancer arbeiten" verzichten
kann. In diesem Fall sollte der Ladevorgang
beendet werden, bevor die Balancer beginnen
als Heizung zu arbeiten. Bei kleinen Akkus geht
das schon mal, aber hier würden bis zu
ca 40mal 20W = 800W verheizt werden,
wenn alle Akkus gleich geladen wären.
Die Meldung "Überspannung" soll eigentlich
eher ein "Notaus" sein, zur Sicherheit!
Ich habe deshalb noch einen Optokoppler
hinzugefügtund mittels Diode und Elko
dafür gesorgt, dass der ein bisschen
nachleuchtet.Wenn alle angesteuert werden,
dann schliesst sich die Schleife und meldet
"alle Akkus voll"
****Update 29.09.09:
Es geht sogar ohne Optokoppler!
(vor allem kleiner und billiger)
Ich habs schon getestet, weil ich mir zunächst
überhaupt nicht sicher war obs so geht.
Die Schaltung ist ein bisschen "frech", aber
der Zweck heiligt bekanntlich die Mittel.
Wie soll das gehen? ohne "galv.Trennung"
Beginnend mit einem Vorwiderstand
am höchsten Pluspol liegt eine Reihe aus
abwechselnd je einem P-Kanal-Mosfet
und einem Vorwiderstand (ca 1-10k)
je ein solches Paar pro Balancer-Modul.
(und noch eine Diode und ein Elko)
Das alles in Reihe geschaltet bishin zur
Basis eines kleinen NPN-Transistors.
Die Gates der Mosfet werden vom jeweiligen
Balancer-Mosfet über eine Diode angesteuert.
Ein kleiner Kondensator verlängert die
Einschaltzeit, da die Balancer ja unabhängig
voneinander takten.
Eine Diode begrenzt das Gate-Potential
auf die positive Spannung,
damit der Transistor sicher sperrt, wenn sein
Gate auf "high" liegt.Wenn alle Balancer
takten, dann ist auch der letzte Akku voll.
Alle Transistoren schalten durch, und ein
Relais in der Auswerteplatine schaltet.
Der Ladevorgang kann so beendet werden,
noch bevor Energie sinnlos verheizt wird.




Die andere Möglichkeit wäre die sogenannte
Spaghettiverdrahtung, also von jeder Verbindung
aus je ein Kabel zu einer zentralen
Balancer-Baugruppe. So wären alle Messstellen
zusammengefasst, und die ganze Auswerteschaltung
wäre schon auf der Platine zu verdrahten.
Hauptsächlich diskutierter Nachteil dieser Verdrahtung
ist die Verfälschung der Messwerte durch die langen
Leitungen.Das muss aber nicht sein, wenn man
jeweils ein Koax-Kabel nimmt, den Schirm für
den Balancerstrom benutzt und den Innenleiter
zum Spannungsmessen nimmt.Daran solls also
nicht scheitern.Bei der Zentralen Lösung würde
ich aber eher zum LTC6802 als Baustein greifen.
Damit wäre dann auch gleich die Spannungs-
und Temperaturmessung elegant gelöst.
Leider ist dieser Baustein nicht eigenständig
lauffähig, sondern braucht unbedingt einen
Steuerrechner

Für "einfache" Anlagen finde ich die
"Einzelmodullösung" mit einem
Balancermodul je Akkuzelle übersichtlicher
und für Normalbürger verständlicher.
Das Arbeiten des Balancers wird per LED
angezeigt, das müsste schon helfen,
eventuell "kranke" Zellen zu lokalisieren.
Ich werde diesen Weg nehmen, aber trotzdem
den anderen nicht vergessen,weils
damit einfacher wäre, Luxus wie
Einzelspannungsabfrage etc zu bekommen.

Es gibt jetzt aber noch ein gewaltiges
Problem.Wie hoch ist die tatsächlich
benötigte Ladeschlusspannung wirklich.
Es gibt da durchaus Unterschiede je
nach Hersteller, Akkutyp etc.
Insbesondere LIFEPO-Akkus haben da
nämlich maximal 3,6V angegeben.
Für diese ist der Regler mit seinen
4,1V natürlich nicht brauchbar.
Wieder mal was, wo ich mich
noch ein bisschen schlau machen
muss.................
Es gibt die ICs mit unterschiedlichen
Schaltspannungen, aber da ist man dann
ganz schön auf einen Akkutyp festgenagelt.
Abgleichen oder Abstimmen bestehender
Schaltungen ist also nicht möglich!!!!!!
Hmmmmmmmm............................!

Ach ja, noch was: Schaltpläne liefere ich
demnächst mal nach!
Muss ich erst noch sauber zeichnen.

26 September 2009

Ich hatte da so eine Idee

Bezüglich der Steuerung (Controller) hatte ich eine etwas
unkonventionelle Idee.
Ich habe erste Tests gemacht, und es würde gehen!
Ich möchte keine Taktung mit hoher Frequenz, sondern
ich habe vor (das ist eigentlich schon übertrieben,
da ich echt nicht sagen kann wann ich das auch noch
machen soll..........)
die Zahl der aktiven Batterien zu variieren.
Hierzu bräuchte jede Batterie eine Schaltung, die sie entweder
einschaltet oder durch eine Brücke ersetzt.
Mit ein paar MOSFET ist das kein Problem, habe ich schon getestet.
Ein und ausschalten der Batterie ist klar.
Bei ausgeschalteter Batterie fliesst der Strom zunächst
über die interne Diode eines (einiger..)zweiten gewissermaßen
verkehrt herum betriebenen Mosfet, der dann aber
sofort angesteuert wird, damits da keine Verluste gibt
Man braucht dann auch keine Hochspannungstypen,
da in 12V-Schritten geschaltet wird.
Bei LIPOs würde ich sogar eher zu 8V tendieren.
Damit sollte man sanft genug anfahren können
Wenn dann die eingeschalteten Zellen etwa wie bei einem
Lauflicht mit variablem Muster durchgeschaltet würden,
wäre die Entladung auch gleichmäßig.
jede Batterie käme mal dran!
Das Gaspedal würde gewissermaßen eine Balkenanzeige ansteuern,
deren Bild dann ins "Lauflicht" eingespeist würde.
entsprechend würden die einzelnen Batterien aktiv geschaltet.
so kommt jede gleich lang dran und wenn eine vorzeitig leer ist,
könnte man die auch "ausklinken"
Noch ein Vorteil: Energierückgewinnung wäre möglich!
und Laden während der Fahrt.
Im Schiebebetrieb müssten sich automatisch entsprechend viele
Akkus einschalten, bis der Strom passt.
(die Perm-Motoren PMG132 sind hervorragende Dynamos,
allerdings nicht regelbar, nur drehzahlabhängig)
Wieso hat das noch niemand probiert?
Ist gar nicht wirklich kompliziert.
Nur weiss ich beim besten Willen nicht, wann ich das alles
basteln soll. Das ist auch der Grund warum ich damit
an die "Öffentlichkeit" gehe. Vielleicht hat jemand dafür mehr
Zeit als ich. Mir ist zur Zeit auch so nie langweilig!

Franz

25 September 2009

Warum eigentlich der Aufwand? Ziel: Hybrid-Ente!

Hmmm....
Was bewegt einen eigentlich, sich mit Elektroantrieben bei Autos
zu beschäftigen?
Es geht, das ist klar!
Es ist letztendlich preiswert! Na Ja,wenns letztendlich
funktioniert, dann ja, aber irgendwie ist die Zeit noch nicht
reif genug (meine Meinung)Das Problem ist nicht die
technische Machbarkeit, sondern in erster Linie
eine Frage des Preises der nötigen Akkus sowie eine
Anhäufung bürokratischer Stolpersteine, sobald
eine ganz normale Privatperson sich ernsthaft
mit diesem Thema befassen will. (EMV...etc...)
Aus so manchen Gründen habe ich selbst derzeit
kein elektrisch betriebenes Fahrzeug, aber das könnte
durchaus noch werden!
Das was mir vorschwebt ist eher eine Zwischenlösung.
Ich würde gerne eine Hybrid-Ente bauen.
Warum ausgerechnet eine Ente?
Weil ich schon dreieinhalb Stück habe!
eine alte 16er von 1969, (Ente Pur!)
eine total umgebaute Cabrio-Pick-Up-Ente
mit Ami Super Technik (Läuft fast 170!)
(Macht echt Spass!)
sowie eine "ganz normale 87er", und da sollte
die "Elektrik" rein. und zwar so, dass das auch wieder
ausgebaut werden kann, bzw in meine
"Future-Ente" übernommen werden kann.
Die ist aber derzeit noch lediglich in Planung.
Die soll etwas breiter werden (ca insgesamt 6cm)
und zwar die Karosserie, nicht die Kotflügel!
und ev. auch eine Gasanlage bekommen
(monovalent, das heisst nur noch 15liter im Tank,
dann gibts auch die grüne Plakette! ohne Kat!
sowie eben einen kleinen Elektromotor.
Das Teil sollte die wirklichen Kurzstrecken elektrisch
fahren können, ansonsten aber ganz normal funktionieren.
Hier würden ca 15Km elektrische Reichweite genügen.
Ich hab schon so manche Berechnung angestellt, und
das muss gehen!(Das Teil wurde auch schon fast genau so
gebaut, wie ich mir das vorstelle, aber leider habe ich an
einer ganz bestimmten Stelle ein noch ungelöstes
mechanisches Problem.)Da bei der Ente ohnehin nicht
genug Gewicht zum ausbauen vorhanden ist, halte
ich dieses Fahrzeug ohnehin nicht für eine gute
nur-elektro-Basis.aber gute 100Kg zusätzlich,
das sollte durchaus gehen!
(Halt leider nur mit teuren LIPOs)
Ich würde gerne einen Perm-Motor an die untere
Getriebewelle ankoppeln, die macht bei ca 77 Kmh
ca 3000 Umdrehungen, das passt ganz gut
für ca 7-8 kW was für gut 70 reichen sollte.














Die untere Welle ohne Lager,
hier müsste ein Ritzel drauf.

Ich möchte den Motor rechts ans Getriebe ansetzen
und mit einer Kette die Kraft übertragen.













Hier ist Platz für den Motor

Der Heizungsschlauch müsste oben rum,
aber daran scheiterts sicher nicht.



Der Platz hinter dem Getriebe reicht locker!

Der hintere Deckel müsste durch ein
Frästeil ersetzt werden ,das gleichzeitig
Motorhalterung und Kettenschacht ist.
Ein 13er oder ev. sogar 14er Kettenrad
hat Platz.Fürs 14er müsste der Tachoantrieb
etwas wandern, aber das ist gar nicht nötig.

Mit einer 1/2 x 5/16 Kette
lässt sich die Kraft übertragen.
(Auf den Bildern ists ein 15er Ritzel
das ist etwas zu groß)














































Die Kette würde so ca im 30° winkel nach oben
weggehen. Die Kette hält das aus, das weiss ich,
weil in meinem Heinkel Roller im vierten Gang
bei ca 3000 Umdrehungen 10 PS über ein
11er Ritzel übertragen werden bzw in den kleineren
Gängen wesentlich höhere Drehmomente als
hier auftreten werden. Und das hält
im Ölbad fast ewig, da ist nicht mal
Nachspannen vorgesehen!!


Das würde dann etwa so ein Teil werden.
(Ich bin damit noch nicht fertig)
Das eigentliche Problem ist jedoch die Befestigung
des unteren Kettenrades auf der Getriebewelle.
Der Zapfen ist insgesamt 40mm lang, 20mm stark
und hat sogar eine Nut drin, aber da drauf sitzt
das hintere Lager und die Mutter.
Meine Idee:
Das originale Lager durch eines mit größerem
Innendurchmesser ersetzen, und das untere Kettenrad
gewissermaßen als Mutter mit Schaft auf die Welle
schrauben und dann mit einem Keil sichern.

Das Lager wird aber nur durch den Bund gehalten,
Ich müsste also auch aussen kleiner werden,
das gefällt mir gar nicht!

Oder ich lasse am Doppelrolligen Lager den äusseren
Ring weg und setze auf das Ritzel ein größeres Lager,
welches erstens im Deckel sitzt und den Zug der Kette
aufnimmt und gleichzeitig das Spiel der Lagers
einstellt.(Das Kegelrad drückt nach aussen,
also ist die Last auf den inneren Ring gerichtet,
der äussere führt das Ganze nur)
Aber ich habe noch nicht die wirklich gute Idee gehabt,
wie man das auch praktisch hinkriegt.
(Konstruktion und Fertigung der nötigen
Frästeile ist nicht mein Problem, da habe ich
die richtigen Leute, daran solls nicht scheitern,
aber halten solls nachher!)
Mein letzter Stand an Idee geht in die Richtung
einer Spannzange- Also Lager bleibt original, statt
der originalen Mutter kommt eine Art Keglige
geschlitzte Hutmutter drauf, die auch noch ein
Aussengewinde hat. Da drauf das Kettenrad auf den
Kegelsitz und mit einer weiteren Mutter zusammengeschraubt
so dass das innere Teil bombenfest auf das Gewindestück
zusammengeklemmt wird. Das müsste halten! Ein paar
Wellenkeile lassen sich da auch noch unterbringen.

........und gebaut wurde das schon mal!!!!!
nachzulesen ist alles hier:
Mir gefällt da allerdings nicht, dass die Kette im Freien läuft,und dass
der E-Motor zu tief sitzt weshalb der Auspuff verlegt werden musste.
Ich würde ihn etwas höher setzen soweit die Gegebenheiten das zulassen
und lieber den Heizungsschlauch obenrüber verlegen.
Die Änderung der Schlauchstutzen halte ich für das kleinere Übel
im Vergleich zu Auspuffänderung.Der Platz reicht jedenfalls!
Wie hier das Problem der Befestigung des Kettenrades gelöst wurde
ist leider nicht zu erkennen.
Eventuell hätte der E-Motor auch oberhalb des Getriebes platz,
falls ich die Kette an den Schaltstangen vorbei ins Innere des Getriebes bringe.Aber ich möchte das lieber vermeiden weil das zuviel
Montageaufwand wäre.
Dann müsste aber das komplette Schaltgestänge gewaltig
umkonstruiert werden........schwierig...........

bis demnächst!
Franz
Nachtrag vom 27.10.2010:
Die bislang erfolgversprechendste Lösung, das Rizel zu
befestigen ist folgende:
Auf die Welle mit dem M20 x 1,5 Linksgewinde kommt
eine Hülse mit dem entsprechenden Innengewinde,
und einem Aussendurchmesser von 25mm
so dass man sie dort aufschrauben kann um das
Lager vorzuspannen.Die Hülse ist so aufgefräst, dass man
einen Wellenkeil einlegen kann, der nachher ein Verdrehen
verhindert. (Dass dies einiges an Nacharbeit erfordert,
bis das passt ist mir klar, aber daran solls jetzt mal nicht
scheitern, aber das Lager muss nun mal zusammengeschraubt
werden, zwar nicht fest,aber zumindest spielfrei.
Diese Mutter sollte zwar fest sein, aber bei fast jedem
Entengetriebe ist sie früher oder später locker und
das hält trotzdem ewig.)
Auf diese Hülse kann man dann ein handelsübliches
Taper-Lock Ritzel draufsetzen welches gleichzeitig die Hülse
fest auf die Welle presst so dass sich da nichts mehr lösen
sollte.
Das werde ich bei Gelegenheit mal testen!
Die versprochenen Drehmomente würden sogar ohne
Wellenkeil mehr als ausreichen, aber das scheint mir dann
doch etwas zu gewagt.
Franz

24 September 2009

Jawohl, der Laderegler/Balancer funktioniert !

Nachdem es mir schliesslich doch gelang, eines der ICs anzulöten,
(Hierfür musste die Platine eines alten RAM-Bausteins herhalten)
waren erste Versuche sehr erfolgreich!
Das Ding macht exakt das, was es soll!
(Werte in Klammern: Wert lt. Seiko)
Überspannungsmeldung ein: 4,15V (4,10V) aus 4,05V (4,00V)
Balancer schaltet ein : 4,05V (4,05V) aus: 4,05V (4,00V)
Unterspannungsmeldung ein: 2,48V (2,50V) aus: 2,71V (2,70V)
Die Abweichung liegt innerhalb der Messtoleranz des verwendeten Messgerätes,
also absolut in Ordnung.
Als Mosfet habe ich einen P60NF06L benutzt, der kann so einiges......
Aber für ca 4A bei 1Ohm
(mehr ist wohl nicht sinnvollwegen der Hitzeentwicklung)
würde auch irgendein schwächerer TTL-Pegel-Typ gehen.
Probleme gabs zunächst nur, weil ich anfangs die Meldeschleife nicht angeschlossen hatte. (CTLC und CTLD) das mag der Baustein nicht!
Da schaltet der Mosfet dann bei 3V ein, das ist gar nicht schön!
Dem sollte ich mal nachgehen wg. Selbstentladung etc.......
Die Ströme sind aber vernachlässigbar gering.

Den S-8209B von Seiko habe ich ausgewählt, weil man
damit das ganze System so extrem einfach aufbauen kann.
Und mit allgemeinverständlicher Analog-Technik.
Pro Zelle braucht man nur das IC, einen MOSFET, einen Lastwiderstand
einen kleinen Widerstand 470R und einen 0,1µF Kondensator.
sowie zwei 1k Widerstände für die Meldungen
Jede Einheit kann direkt auf dem Akku montiert werden,
und zwischen den Modulen ist nur eine
zweiadrige Verbindung nötig.Das wars auch schon.
Was nicht integriert ist, das ist eine Temperaturmessung
und Kompensation sowie eine Einzelspannungsabfrage.

Hierfür gibt es andere Schaltungen, aber damit wirds viel komplizierter.
Z.B. den LTC6802 der kann 12Zellen mit einem IC überwachen und ist anreihbar bis zu mehreren 100Volt! aber zum Abfragen der Daten ist ein Rechner nötig.

Das wars fürs Erste, wann ich dazu komme, eine Platine zu
entwerfen, das weiss ich momentan noch nicht............

Franz

23 September 2009

LIPO Laderegler

Momentan mache ich gerade erste Versuche
mit Laderegler / Balancer -ICs für
Lithium Ionen Batterien
Neulich bin ich eher zufällig auf die ICs S-8209B
von Seiko gestossen. Da ist fast alles drin, was man so braucht.

Balancerfunktion zum gleichmäßigen Laden in Reihenschaltung.
Externer MOSFET zur Leistungsanpassung.
Das ist eigentlich die wichtigste Eigenschaft, da ich damit
relativ kräftige Akkus laden will
Überspannungsmeldung,Unterspannungsmeldung
mehrere Bausteine in Reihe schaltbar (Abschaltfunktionen)
Keine galv. Trennung nötig!
Ausserdem ist der Preis in Ordnung,
und die Dinger sind tatsächlich erhältlich!
Ich habe fünf Muster erhalten und werde mal schauen,
ob die Teile halten, was sie versprechen.
Erstes Problem:
Die Teile sind derart winzig, dass an freie Verdrahtung
gar nicht erst zu denken ist.
2 x 2 mm 8 Pins 0,5er Raster !

Jetzt gehts los erster Test

Hallo allerseits!
Um nicht immer anderen die Blogs vollschreiben zu müssen,
habe ich hier einen eigenen eingerichtet.

Hier sollen hauptsächlich Ratschläge, Tipps und
Vorschläge zu den Themen Elektronik
Computer Oldtimer und Autobasteleien
veröffentlicht und diskutiert werden.

Allzuviel wird sich wohl nicht tun, aber
das könnte sich ja (hoffentlich) noch ändern.
Bitte habt Verständnis, wenn hier zunächst
nichts auch nur annähernd perfekt ist.
Ich muss mich da erst mal einarbeiten


Franz alias Vehikelfranz