Balancing

[Chilli]

Hallo,

Es gibt passives balancing (bleeding).
Es gibt aktives Balancing, wo die Energie den Zellen mit der höchtsen Spannung entnommen wird und den Zellen mit den niedrigsten Spannungen zugeführt wird.
Gibt es auch Balancer bei denen die Energie den Zellen mit der höchsten Spannung entnommen wird und auf die Gesamtbatteriespannung "draufgeschlagen" wird?
Das hätte mehrere Vorteile:
*) Einfachere Aufbau als aktives Balancing
*) Kein verheizen der Energie wie beim bleeding --> höhere Ströme bei gleichen oder kleineren Abmessungen möglich
*) Balancing optional nur beim Laden (zB. > 3,65V) oder immer
*) Die Ladespannung steigt durch das balancing --> Das Ladegerät bekommt das mit und kann bei heftigem balancing früher von CC in CV gehen, womit mehr Zeit für den Ladungsusgleich vorhanden ist. Oder man hat Pech und das Ladegerät schwingt zwischen CC und CV .

Btw. Wie ist den dass wenn man mit vollgeladenen Batterien mit Rekuperation den Berg runterfährt? Wird da die Rekuperation deaktiviert wie es sein sollte?

Chilli

[MEroller]

Ich kann nur die lezte Frage beantworten: Die Abschaltspannung bei Überspannung muss im Controller einstellbar sein.

[VU18650PF]

Hallo,

dazu müsstest du die Zelle mit der höchsten Spannung z.B. 3,5V auf die Ladeendspannung des Akkupacks hoch “transformieren“. Bei einem 24s Akku wären das dann von 3,5V auf 87,6V. Dies geht auch nicht ohne Verluste und ob ich die Energie in einem Step Up Wandler oder an einem Wiederstand (passives Balancing) verbrate ?? Denke der Unterschied ist so gering, dass sich das weder energetisch noch vom technischen Aufwand rechnen würde.

Da finde ich den Ansatz von Tesla viel interessanter, hier wird auch passiv balanciert, die Zellen werden einzeln überwacht... aber man kann bestimmen bis zu welchem SOC geladen wird. Somit kann man selbst bestimmen ob man balancieren will (SOC 100%), oder eben nicht (SOC 80%).

Dies hat folgende Vorteile :
- weniger Ladeverluste durch balancieren
- deutlich höhere Lebensdauer des Akkus bei Ladung nur bis SOC 80-90%
- geringere Kosten für BMS/Balancer
- deutlich geringere Ladezeit beim laden auf 80%

Mittlerweile gibt es diesbezüglich Langzeiterfahrungen, im Durchschnitt hat ein Teslaakku nach 345000km noch eine Restkapazität von 90%

[Joehannes]

Endlich mal wieder ein vernünftiger Beitrag hier im Forum. Willkommen, weiter so. Ich sehe das auch so mit dem SOC.

[Chilli]

...auf die Ladeendspannung des Akkupacks hoch “transformieren“. ... Dies geht auch nicht ohne Verluste...

Da hast Du recht. Ich bin ursprünglich von einem normalen Boost Konverter ausgegangen. Damit lassen sich Wirkungsgrade über 95% erreichen.
Inzwischen habe ich das skizziert und festgestellt, dass es so einfach nicht gehen kann: Es gibt zwischen den "3,5V" und den "87,6V" keine gemeinsame Masse. Damit sind all die hochoptimierten Schalztungen bzw. ICs für die Tonne und ich brauche tatsächlich einen Übertrager zur galvanischen Trennung.
Dieser Trafo wäre bestimmend für den Wirkungsgrad. Und er macht die Steuerung kompliziert.
Andererseits muß jeder aktive Balancer der ein bißchen Leistung kann auch mit Übertragern arbeiten. Es muß trotzdem einfacher sein, wenn ich von beliebigen Spannungsquellen auf eine einzelne transformiere, als von beliebigen auf beliebige.

Gruß
Chilli

[HELIX]

Damit sind all die hochoptimierten Schalztungen bzw. ICs für die Tonne und ich brauche tatsächlich einen Übertrager zur galvanischen Trennung.
Dieser Trafo wäre bestimmend für den Wirkungsgrad. Und er macht die Steuerung kompliziert.
Andererseits muß jeder aktive Balancer der ein bißchen Leistung kann auch mit Übertragern arbeiten. Es muß trotzdem einfacher sein, wenn ich von beliebigen Spannungsquellen auf eine einzelne transformiere, als von beliebigen auf beliebige.

Ruhende elektrische Machinen(Transformatoren) können keine Gleichgrößen übertragen! Es ist entweder eine Spannungsänderung (zeitl. Flussänderung) oder eine Relativbewegung zwischen Spule und zeitl. konstantem Fluss notwendig. Damit hat sich das erledigt.

[Chilli]

Hallo Helix,

Würdest Du unter Boost Konverter oder Step up Converter (Antwort von VU18650PF) nachschlagen, würdest Du sehen, dass es sehr wohl eine zeitliche Stromänderung gibt, die bewußt durch Schaltvorgänge herbeigeführt wird.
Mit der Verneineinung von DC-DC Konvertern negierst Du den Stand der Technik. Man genauso gut sagen "Die Erde" ist eine Scheibe" und alles andere ignorieren.

Hallo VU18650PF
Im ürbigen geht es doch ohne Übertrager mit einer einfachen Spule. Die beiden Stromkreise dürfen natürlich nie miteinander verbunden sein. Aber ich kann es zeitlich hintereinander machen .
Ich nenne einfach mal die Zelle Primärkreis und die Batteriespannung Sekundärkreis.
Wenn ich nur das step up Konzept mit Spule nehmen würde und Schalter hinzufügen würde um ziwschen primär und sekundär herumzuschalten, käme ich in Teufels Küche, wenn ich beim Strommaxima (Spitzenstrom in Spule) von Primärkreis auf Sekundärkreis umschalten will - bezüglich Schaltverluste (Querströme zwischen primär und sekundär) und EMV.
Was ich aber machen kann, ist mit dem Step up Konverter im Primärkreis einen Kondensator laden und den Kondensator zyklisch auf den Sekundärkreis schalten. Wenn ich das mit ein bissal einer Frequenz mache, brauche ich keinen Riesenelko und mit den kleinen Sekundärströmen löst wohl ein kleiner Pi Filter jedes EMV Problem. Primärseitig ist's happiger mit der EMV. Da sind ja die Stöme größer und es wird immer im Strom Maximum abgeschalten. Da wird man sich mit langsamen Schaltflanken beim Ausschalten --> hohen Schaltverlusten freikaufen müssen (eingeschalten wird die Spule ja glücklicherweise im stromlosen Zustand).
Dennoch glaube ich, dass ein Wirkungsgrad an die 90% machbar wäre bei geringerem Schaltungsaufwand, als bei den klassischen aktiven Balancern.
Allerdings: Guter Wirkungsgrad = Guter Leitwert = viel Kupfer = viel Silizium = viel Geld . Aber das gilt für alle "nicht bleeder".

Chilli

[HELIX]

Hallo Helix,

Würdest Du unter Boost Konverter oder Step up Converter (Antwort von VU18650PF) nachschlagen, würdest Du sehen, dass es sehr wohl eine zeitliche Stromänderung gibt, die bewußt durch Schaltvorgänge herbeigeführt wird.
Mit der Verneineinung von DC-DC Konvertern negierst Du den Stand der Technik. Man genauso gut sagen "Die Erde" ist eine Scheibe" und alles andere ignorieren.

Hi,

... und ich brauche tatsächlich einen Übertrager zur galvanischen Trennung.
Dieser Trafo wäre bestimmend für den Wirkungsgrad. Und er macht die Steuerung kompliziert...

Das war einzig und allein auf diese Aussage zu Transformatoren bezogen. Und ein Trafo ist kein Hochsetzsteller.

PS:Danke,mir ist bekannt, wie ein Hochsetzsteller funktioniert.

[Chilli]

Na, dann bin ich wieder erleichtert, Helix.
Es war nie meine Absicht einen Transformator oder Übertrager als Hochsetzsteller zu bezeichnen. Daher konnte ich Deine Antwort nicht zuordnen und hatte den Eindruck sie bezieht sich auf das Konzept des Hochstellers! Desewegen war ich so perplex.
Bei step up mit Übertrager hatte ich sowas im Sinn (Prinzipschaltbild):


Gruß
Chilli

[HELIX]

Beim HST wird die Selbstinduktionspannung bzw. der Wille der Spule den Strom weiter fließen zu lassen genutzt, um so über eine antiparallele Diode Ladung in einen Kondensator zu "pumpen", daher auch der Begriff Ladungspumpe.

Für deine Schaltung ist zumindest noch eine Diode antiparallel zum IGBT notwendig, sonst wird der beizeiten abrauchen.
Mit Steep-Up ist da nichts, da dir der zweite Energiespeicher fehlt (Kondensator).

Was du im Grunde versuchst ist einen einphasigen Wechselrichter zu realisieren, der auf einen Trafo arbeitet. Und dessen Ausgangsspannung wieder gleichgerichet zu nutzen.

Du brauchst eine H-Brücke (positive und negative Halbschwingung), um den Trafo möglichst effizient zu nutzen, da sich sonst ungünstige Oberschwingungen im Fluss ausbilden.