Dampfradioforum

Servus,
Wir benutzen in der Landwirtschaft für die Olivenbaumzweige Schüttler/Rüttler Lithiumbatterien bestehend aus WINA Industriezellen 11Ah. Die Ladeendspannung dieser LiFe Batterien ist geringer als die von Lion Batterien, nämlich lt. Herstellerangabe 3,2-3,3 V pro Zelle. Jede Batterie besteht aus 10 Zellen, also theoretisch max 33V.
Geladen wurden die bisher mit einem SNT 36,5V 5A, vom Verkäufer der Batterie geliefert. Das Ladegerät ist nach 2 Jahren Betrieb schlichtweg explodiert, die Batterie aber heile, das haben wir mehrfach probiert. Das alte Ladegerät lud mit CCCV Ladecharakteristik, das interne BMS (Batteriemanagementsystem) schaltet die Batterie bei Erreichen einer Spannung von 34,2V vom Ladegerät ab (Ladestrom geht schlagartig auf null) Provisorisch laden wir diese Batterien jetzt mit 2 Laptopnetzteilen in Serie (38V) und Vorwiderstand mit Anfangsstrom von 4A. Ich baue gerade ein Netzteil mit Stromregelung und Spannungsregelung, das ich auf max 34V und maximal 4A Strom eichen werde.
Somit dürfte das Ladeproblem erledigt sein, ggf. baue ich noch ein Abschaltrelais bei 34V mit einer Schmitt Trigger Schaltung an den Ausgang. Die Ladeendspannung sollte etwas geringer ausfallen als die Abschaltspannung der BMS, ich möchte die nicht auf ewig zur Abschaltkontrolle ausnutzen, eine reine Vorsichtsmassnahme.
Folgende Fragen: Warum wurde die Batterie mit 36,5V geladen, wenn das BMS bei 34,2V abschaltet? Ist das nicht ausserdem etwas zu hoch, da ja die Nennspannung nicht über 33V gehen sollte laut Hersteller?
Soll ich mein Netzteil ggf. nur auf 33V als Ladeendspannung einstellen oder wäre 34V ok?
Warum explodierte das SNT einfach, wenn doch die Batterie eh bei 34 V abschaltet?

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Gruss aus Trient,
Volker
http://luxkalif.de.tl/

Warum explodierte das SNT einfach...?

Ganz klarer Fall: es war die eingebaute Knalldiode

Könnest du netter sein, und nicht ihm mit solcher Kram ärgern. Danke.

Hier wird typische R-Bude-Umgangston ungerne gesehen.

Grüss
Matt, CO Moderator.

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unbekannt

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Servus,
Lass mal gut sein Matt, es gibt nur sehr wenige Leute, die von der Materie echt was verstehen, aber viele die ihren Senf nur rumblubbern wollen.
Bin inzwischen soweit, das ich di CCCV Linie des Ladegerätes gut einstellen kann, lediglich bei der Endabschaltung habe ich noch kleine Probleme.
Welchen Sinn macht es, die Ladeendspannung auf 35 oder 36V einzustellen, wenn die interne BMS der Batterie diese konservativ bei 34,2 bis 34,5 V abschaltet. Das ist konservativ im Sinne des Herstellers, da dadurch die Batterie mehr Ladezyklen aushält, man nutzt ihre "End" Kapazitäten nicht voll aus, das gilt sowohl für die Abschaltung der Ladeendspannung als auch für die Batterie "Leer" Spannung, die bei dieser nicht 2,1v (Extremwert) sondern bei 2,7 V liegt, empfohlen für die Erhöhung der Lebensdauer von LiFePo4 Batterien. Alle Angaben laut Hersteller der Einzelzellen. Die Batterie wird ja auch nicht pulsbelastet sondern liefert eine mittleren Strom von 2,5A für den Motor, der wiederum gesteuert wird durch eine boost up Platine und mit 48V arbeitet, um Stromspitzen zu vermeiden, hat diese Platine eine Strombegrenzung, die den Motor kurzzeitig abschaltet bei Überlast. Auch dies erhöht die Lebensdauer der Batterie lt. Hersteller, was wir (ich) voll bestätigen können.
Letztendlich bleibt die Frage, warum knallte das SNT durch, 36V Ladeendspannung sind ja auch für LiFePo4 Batterien als Extremwert möglich, aber da kommt sie nie hin, wenn die interne BMS bei 34,xx V konservativ abschaltet.
Darüber brüten wie hier noch, das ist es was uns in der Kooperative verunsichert, weil der Hersteller meldet sich zu diesem Problem nicht.

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Gruss aus Trient,
Volker
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Ich weiß ja nicht ob solche Beiträge hier gern gelesen werden. Hilfreich sind sie jedenfalls nicht.

Spaß beiseite. Warum das Netzteil "explodiert" ist?

In der Primärschaltung dieses Netzteils wird es einen Bauteilausfall gegeben haben. Möglicherweise begünstigt durch eine zu knappe Auslegung, schlechte Kühlung oder minderwertige Bauteile. All das ist heute leider nicht selten. Es gibt auch Schaltnetzteile, die nicht kurzschlussfest sind.

Schaltnetzteile haben die unangenehme Eigenschaft, dass bei einem Fehler auf der Primärseite oft ein Überstrom entsteht, der den Schalttransistor und eine Menge weiterer Bauteile ins Jenseits befördert. Wenn man sich an die Reparatur eines solchen Netzteils macht, kommt es oft vor, dass man alle als defekt identifizierten Bauteile erneuert hat, und beim ersten Einschalten knallt es sofort oder nach kurzer Zeit wieder.

Lutz

Servus,
Lassen wir mal den obigen Beitrag beiseite und setzen den obigen user auf die ignorierte Liste. Dann fällt er nicht mehr auf.
Zu deiner Antwort: Das kann gut sein, wir haben hier in den Bergen ein sehr unruhiges und nicht stabiles Netz, da ist alles drin von 210V bis 250V im Eingang, wenn auch nur für kurze Zeit, vor allem in der Phase wenn die Kraftwerke ( zumeist alte Wasserkraftwerke) umschalten. Kann gut sein, das das SNT im Eingang so einen High-peak abbekommen hat, duchgeschlagen sind ein dicker Widerstand, 2 SNT Widerstände bzw eine SNT Diode unter der Platine und ein Mosfet. Danach wohl als Reaktion die Sicherung im Eingang und ein Varistor. Jedenfalls Schrott das Gerät, der Rep. Aufwand wäre einfach viel zu hoch, auch weil kein Schaltplan für das Gerät aufzutreiben ist, der Lieferant schweigt sich dazu bisher aus. Wichtig ist, das die ungleich teurere Batterie alles überlebt hat.
Wir bauen daher ein eigenes geregeltes Netzteil, traditionell aufgebaut und verlassen die SNT Technik, wie wir das bereits bei den Ladegeräten unserer 12 V und 24 V Bleibatterien mit 100% Erfolg durchgeführt haben. Diese SNT sind in unserem rauhem Einsatz nicht verlässlich genug.

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Gruss aus Trient,
Volker
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Servus,
Heute kam die Platine für die Regelelktronik des LiFe Laders an, die hat mir ein Freund gemacht, also kann ich loslegen mit bestücken der Teile und heute nachmittag noch die beiden 24V 5A Trafos abholen, die man mir geschenkt hat. So kann ich dann fertig bauen und habe dann einen Lader für max. 36V mit CCCV Kennlinie.

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Gruss aus Trient,
Volker
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Servus,
Da der Lader dringend gebraucht wird mussten andere Projekte zurückgestellt werden. Hier das heute vormontierte Herzstück. Mit diskreten Bauteilen im Powerteil halte ich mich garnicht mehr auf, dazu nehme ich einen in etwa entsprechenden IGBT von Fuji für 150 A und 1000V. Im Gehäuse sitzt ein Super Darlington mit allen nur erdenklichen Schutzbeschaltungen drin, bereits 28-mal verwendet in den Ladegeräten für Blei Säure Batterien, da laden die mit bis zu 20 A/14,4 V auf die alten Dieselbatterien für unsere vielfachen Werkzeuge auf dem Lande. Diesmal bekommt er hinter den beiden Lüftern 2 Stück 160VA Trafos 24V in Serie für LiFe 36V Batterien 11Ah und 22 Ah. Ladestrom und Endspannung ist einstellbar, halt die Standard CCCV Ausführung. Da die Metallgrundplatte des IGBT von der Elektronik isoliert ist, kann man ihn bequem überall festschrauben, viel Kühlung braucht er nicht, das unkaputtbare Teil steckt alles weg, und 4 bis 7A Ladestrom bei 36 V fühlt er ohnehin kaum. Links sitzt die Steuerplatine (noch nicht bestückt) unter dem IGBT der Gleichrichter für 25A, Kühliung mit 2 CPU Lüftern auf Kühlblech, unabhängig gesteuert durch 2 Termoschalter, diee bei 50 Grad zuschalten. Rechts daneben die Filterplatine und die kleine Platine für die Lüfter 12 V mit LM317, die hatte ich noch in der Kiste.



Bei unserem rauhen Einsatz verabschieden sich SNT Lader in kurzer Zeit, die Teile sind für uns unbrauchbar, bei uns muss alles super robust sein, und bei unseren "Eisenschweinen" zählt das Gewicht eh nicht auf dem Trecker.



Verbaut werden standardmässig diese IGBT aus der Aufzugssteuerung. Die halten alles aus und sind einfach anzusteuern, wir schliessen die auf B1 an getrieben von einem BD 2xx-Typ, der braucht nicht einmal ein Kühlblech. Die Teile fürchten zudem keine Feuchtigkeit und keine Temperaturunterschiede, ob Hochsommer oder Winter, sie regeln immer genau.

Die 10 Zellen LiFe Batterien schalten über ihre interne BMS sehr konservativ bei 34,5 V im Mittel ab. Das ist auch gut so, die Zellenspannung liegt ja max bei 3,3V bei LiFe Elementen, das Ladegerät wird dementsprechend auf diese Spannung eingestellt und der Strom für die kleinen Batterien auf circa 4 bis 4,5 A für die grossen Batterien auf circa 6-7A. Diese Wina Industriezellen sind schnelladefähig und von guter Qualität, eben keine Bastlerware. Bei uns halten diese Batterien seit Jahren und haben nur sehr geringen Kapazitätsverlust. Nur vernünftige Ladegeräte müssen wir selber bauen und da verwenden wir eben unsere "Eisenschweine". Es geht doch nichts über viel Eisen und viel Kupfer!

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Gruss aus Trient,
Volker
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Servus,
Habe etwas weitergebaut, das Herzstück vom "Eisenschwein" ist so gut wie fertig, auf der Rückseite der Platinen sind auch die kleinen Netzteile für die DMM montiert für V und A. Die beiden Trafos sind unterwegs 24V mit 200VA Leistung pro Stück, also Power ist genug vorhanden, mit der Fremdkühlung der beiden CPU Lüfter bekomme ich alles in ein Gehäuse mit 250 x150 mm und 200mm Bautiefe und es bleibt sogar noch Platz übrig.
Sobald die Trafen da sind geht es ans Einstellen für den Strom und die Endspannung der LiFe Batterie.
Immerhin ist die Einheit kompakt geworden, 230 x 120mm und 100mm Bautiefe.



Bestückung der Platine: 3xBC547, BC141,BD243 und Fuji "Klotz"



Rückansicht mit den kleinen Netzteilen der DMM

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Gruss aus Trient,
Volker
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Hallo Volker !

Die unterschiedlichen Spannungen können folgende Ursache haben:

1. Das Ladegerät misst die Zellenspannung ohne Ladestrom, dabei
ist die Zellenspannung = Uo (U Null) Der Innenwiderstand der Zelle
hat bei hochohmiger Messung keine Auswirkung auf das Messergebnis.

2. Beim Laden fällt eine zusätzliche Spannung am Innenwiderstand der Zelle
ab, diese ist abhängig vom Ladestrom und Größe des Innenwiderstandes der
Zelle, auch Ladungsabhängig.

Leere Zelle = hoher Innenwiderstand
Volle Zelle = kleiner Innenwiderstand. (Dazu noch altersabhängig!)

Beim Laden gilt:
Klemmenspannung = Leerlaufspannung + Spannungsfall am Ri der Zelle.

Wenn Du jetzt eine Dauerladung mit Endabschaltung über die Klemmenspannung
machst, desto größer wird der Meßfehler, je mehr Zellen Du gleichzeitig lädst und
je größer der Ladestrom desto größer der Meßfehler !


Gruß,
RE 084

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RE 084 heisst Hans und kommt aus 41844 Wegberg

Servus,
Für die Zellenspannung ist das eingebaute BMS in der Batterie zuständig, diese misst die einzelnen Zellen und verteilt den Gesamtladestrom auf die Zellen, das BMS benötigt eine Gesamtspannung und einen Gesamtstrom zum laden der Batterie, soweit zu den Herstellerangaben. Bei einer Komponent-LiFe Batterie wird das BMS auf eine Ladeschlussspannung zwischen 34,2 und 36,5V konzipiert und eingestellt, je geringer die Ladesschlusspannung umso besser für die Lebensdauer der Batterie. Je nach Zellentyp muss mit einem max. Ladestrom geladen werden, den das Ladegerät konstant zur Verfügung stellen muss bis zum Erreichen der Ladeschlussspannung, dieser Ladestrom wird vom BMS jeweils der einzelnen Zelle angepasst in der Komponent-Batterie, abhängig von Exemplarstreuungen und Alterungsprozessen ( Ri der jeweiligen Zelle), alles lt. Hersteller!. Der zul. max. Ladestrom ist wiederum vom Zellentyp abhängig, bei unseren 11Ah Zellen ist dieser 5A (Herstellerangabe), wir werden die Batterien in Zukunft mit 4-4,5A laden, etwas weniger schont die Batterie und lässt das BMS nicht immer unter Volldampf arbeiten. Die bisher verwendeten SNT lieferten immer konstant 36V bei 5A, bei Erreichen von 34,5 V schaltet das BMS ab, nach kurzen Abfall der Spannung schaltet es wieder zu, ab, wieder zu, bis die Batterie zu quasi 100% geladen ist, also die typische CCCV Ladung. Diesen letzten "Pumpvorgang" zeigten die SNT im Wechsel mit einer roten und grünen LED an, bis die grüne LED konstant an blieb. Danach ist eine LiFe Batterie zu 98% voll, eine 100% Ladung ist bei LiFe Batterien nicht oder nur sehr schwer möglich. man kann die 100% auch nicht so gut kontrollieren, das eine Überladung ausgeschlossen ist, was die Batterie irreparabel schädigen würde. Bei über 3,8V auch kurzzeitig sind die Zellen hinüber, deswegen sollten bei einer 10 Element Batterie 36 V auf keinem Fall überschritten werden!
Ähnliches gilt bei der Entladung der Batterie, eine höhere Endladespannung z.B. 2,7-2,8V anstatt 2,1 bis 2,3 V verlängert erheblich die Lebensdauer die Batterie, auch dafür ist die Einstellung des BMS verantwortlich, bei der ersten Zelle unter dieser Spannung schaltet das BMS ab. Unsere Batterien schalten bei 2,7V/Zelle ab. Vorteil der LiFe Batterie ist ihre weitestgehend konstante Entladespannung während der Arbeitszeit. Das Ladegerät muss auch ein gut gefilterte Spannung liefern, hohe Rest AC Anteile mögen die Zellen ebenfalls nicht.
Von daher erfüllt das Ladegerät nur 2 Aufgaben: CC= constant current und CV = constant voltage für den Ladevorgang für den Rest ist der interne Balancer bzw BMS= Batterie Management System zuständig. Solange der funktioniert, funktioniert auch die Batterie, tut er es nicht kannst du egal mit welchem Lader du arbeitest die Batterie in kurzer Zeit entsorgen.

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Gruss aus Trient,
Volker
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Hallo Volker !

Das ist gut, dann hast Du ja die wichtigste Komponente bereits
im Akkupack verbaut und kannst ganz entspannt basteln.
Besser geht nicht.

Gruß,
Hans

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RE 084 heisst Hans und kommt aus 41844 Wegberg

Servus Hans,
Danke, genau so ist es , man kann entspannt bauen. Persönlich bin ich kein grosser Fan von Lithiumbatterien, sie erfordern eine viel zu aufwendige Kontrolltechnik, der du blind vertrauen musst und die ausserdem nicht o.W. zugänglich im dicht verschweissten Akkupack eingebaut ist. Solange die funktioniert ist alles gut, wenn nicht, schmeisst du die teure Batterie sofort in die Entsorgung. Wo nicht zwingend Raum- oder Gewichtsprobleme zum Einsatz einer LI-Batterie gefordert sind, bleibe ich bei Blei Gel AGS Akkus, deren Wartung ist wesentlich einfacher und sie sind wesentlich preiswerter.

Edit 10.12.2015
Das Ladegerät ist jetzt provisorisch aufgebaut und zur Zeit bin ich beim Abgleich für Strom und Spannung. Der Einbau ist vorgesehen in ein Gehäuse mit 250x200x150mm aus Blech/Alu.



OK, das sieht noch alles ein bisschen wild aus, aber wenn alles eingestellt kommt die Endverdrahtung im Gehäuse, die beiden kleinen DVM sind aus Eigenproduktion. Wenn es geht, baue ich alles selber, weil mir kaufen nicht gefällt. Die beiden Trafos sind Industrietypen für 200VA und 24V. Die kosteten 9,99 Euro das Stück bei einem Restpostenhöker. Die ersten Tests verliefen positiv, so ist das Netzteil bei 36V und voller Leistung absolut kurzschlussfest, es funkt einen Moment mächtig an den Ausgangsklemmen,Anzeige 0 V, aber danach stellen sich bei öffnen wieder exakt die 36V ein. Bei den bisherigen Lastproben erwärmte sich auf der Platine kein Halbleiter, der Fuji-Klotz erreicht bei Vollast bisher eine Temperatur von 25 Grad.
Irgendjemand sagte einmal: "Klotzen und nicht kleckern"
PS: Die 12 V Anzeige ist zufällig, da ich diese Platine mit dem LM317 noch in der Bastelkiste hatte. Sie dient der Stromversorgung der beiden Lüftermotoren zu evt. Kühlung des ganzen Gerätes.

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Gruss aus Trient,
Volker
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