Akkuweiche ohne Spannungsabfall

[PeterH]

AW: Akkuweiche ohne Spannungsabfall

Hallo Dirk,
danke für Deine Hinweise.
Der Schaltungsentwurf von Linus für die Akkuweiche ist aus einer Diskussion entstanden, in der es um den Spannungsabfall bei den bisher verwendeten Schottky Dioden ging.

"� 2 Eingänge (klar), aber einer davon hat Priorität �"
Ich denke, das verkompliziert die Schaltung erheblich.
Wenn z. B. 2x 2s Lipo oder LiFe verwendet werden, ist eine Priorisierung der
Eingänge nicht notwendig.
Der Vorteil ist, dass beide Akkus so gleichmäßig belastet und auch entladen werden.
Verwendet man unterschiedliche Spannungen (z. B. ein BEC und einen Akku), so wird der Eingang mit der höheren Spannung sowieso priorisiert.

"� Rückstromschutz�"
Ist gegeben.

"â?¦ Anzeige-LED dauerhaft an bei/nach Umschaltung â?¦"
LED's zur Anzeige der Spannungen am Ein- und Ausgang sind vorgesehen.

"� gedruckte Platine erhältlich �"
"� möglichst keine SMD-Bauteile (oder 2 Versionen: einmal mit und ohne SMD)� "
Warum keine SMD-Bauteile?
Die verwendeten Bauteile sind relativ einfach zu verlöten und die Schaltung bleibt dadurch klein.

"� falls Stützakku angeschlossen: Mitladen des Akkus (bis Ladeschluss-Spannung?).."
Hier geht es nicht um die Verwendung von Stützakkus.

"� ßberspannungsschutz �"
Da wurde schon weiter oben etwas dazu gesagt.
Der ßberspannungsschutz ist Sache des BEC's.
Bei Akkus tritt sowieso keine ßberspannung auf.

Meiner Meinung nach sollte die Akkuweiche auf das wesentliche, d. h. so einfach, zuverlässig und kompakt wie möglich, beschränkt werden.

Ich denke an folgende Features:
- 2 Stromkreise zuverlässig trennen,
- Eingangsspannung min. bis einschließlich HV (8,4V),
- Dauerbelastbarkeit im oberen Bereich (ca. 20A),
- Anzeige der beiden Eingangsspannungen und der Ausgangsspannung,
- kein Spannungsabfall,
- kompakter, zuverlässiger und einfacher Aufbau


Gruß
Peter

[higginsd]

AW: Akkuweiche ohne Spannungsabfall

Hm, ok, dann wäre diese Akkuweiche nicht ganz das, was ich suche. Ich suche einen "Notumschalter", der bei Ausfall meines Bordstrom-Regulators umschaltet auf einen Not-Akku, der ausreichend ist für eine Notlandung/Autorotation. Daher die Priorisierung des einen Eingangs: ich will ja meinen Bordstrom vom Regulator her beziehen. Aber das könnte man ja durch simplen Anschluss eines 4,8V (Eneloops) am 2. Eingang realisieren.

Schön wäre halt, wenn der Not-Akku immer "frisch" gehalten würde. Tja und kein SMD - nun, ich bin 48 und mir fehlen die Nerven und die Augen für SMD-Löten. Das wollte ich mir nicht mehr antun. Aber wenn es das Teil fertig gelötet gäbe, wäre es mir auch recht.

Anzeige der Spannungen am Ein- und Ausgang wäre für mich eher sekundär. Viel wichtiger - und das meinte ich mit der LED - wäre doch ein Hinweis, daß das System (jetzt?) auf "Notstrom" geschaltet hat. Damit man nicht völlig ahnungslos den Ausfall der Haupt-Bordstromversorgung übersehen kann.

Aber wahrscheinlich gehen wir von unterschiedlichen Zielen aus. Du möchtest eine echte Akkuweiche, die 2 Akku gleichmäßig belastet und eine zusätzliche Sicherheit durch Redundanz bietet. Ich suche eher sowas, wie einen Notumschalter, der zusätzlich Rückströme aus den Servos blockt und vielleicht noch den Notakku fit hält.

Die Belastbarkeit bis 20A sehe ich auch so, denn alle Weichen am Markt können nur ein paar wenige Ampere ab. Das ist für uns in Helis - insbesondere in FBL-Helis - natürlich zu wenig. Wäre nicht Eingangsspannung min. bei 2S-Lipo - also 7,4V - ein praktikabler Wert? Weil deine 8,4V verstehe ich nicht so ganz.

Gruß
Dirk

[PeterH]

AW: Akkuweiche ohne Spannungsabfall

Hallo Dirk,
ich verstehe natürlich Dein Anliegen.
Bedenke aber folgendes:
Der Einsatz von Eneloops ist wenn überhaupt nur als Stützakku praktikabel.
Diese Akkus sind in keinster Weise hochstromfest und eigentlich nur für
Telefone etc. geeignet. Selbst bei einer Auro kann es hier schon Probleme
geben, weil die Spannung bereits unter relativ wenig Last sehr stark einbricht.
Somit kann es z. B. dazu kommen, dass Dein FBL System "abstürzt".
Aber ich will hier dazu keine Diskussion erzeugen. Es muss jeder selber
entscheiden, was er für Akkus einsetzt.

Nun zum "Notumschalter".
Das macht ja die Akkuweiche automatisch, indem immer die höhere Spannung
zum Tragen kommt. Ich weiß aber was Du meinst.

1. Variante 2 x BEC
Das eine BEC aus einem Regler mit liefert 5,5V und das andere BEC extern liefert 6V. Dann würde im
Betrieb das 6V BEC zunächst die Stromversorgung übernehmen. Im Falle eines Ausfalls kommt dann
automatisch das 5,5V BEC zum Tragen.

2. Variante HV mit HV BEC und 2s LiPo
Zunächst werden kurzzeitig beide, das HV BEC mit ca. 8 - 8,4 V und der 2s LiPo mit 8 - 8,4 V die
Stromversorgung übernehmen. Da die Spannung des LiPo's rel. schnell unter 8V sinkt übernimmt
automatisch das HV BEC die Stromversorgung.
Für den Ausfall einer Seite gilt das Gleiche wie unter Variante 1.

3. Variante HV mit 2 x 2s LiPo
Gleichmäßige Lastverteilung auf beiden Akkus.
Auch hier ist ein Ausfall einer Seite abgesichert.
Man muss allerdings aufpassen, dass die Akkus geladen sind.

4. Variante BEC und Akku (NiMH, von mir aus auch Eneloop, 2s LiFe etc.)
Auch hier übernimmt derjenige das Steuer, welcher die höhere Spannung hat.
Wenn der Akku zunächst eine höhere Spannung besitzt, welche dann unter die BEC Spannung
sinkt, ist das BEC dran.
I. d. R. muss man hier besonders beim Einsatz eines 2s LiFe Akkus auf die verträgliche Höhe der
Spannung z. B. der Servos achten u. ggf. etwas tricksen (Spannungslimiter, Diode etc.).
Oder der LiFe Akku wird nur bis ca. 6,5 V aufgeladen.

Richtig gut funktioniert das alles natürlich mit HV Komponenten oder auch mit
2 BEC's. Die Variante 4 ist immer etwas schwieriger, weil man einen brauchbaren
Akku benötigt, welcher im Idealfall ca. 5,5V - 6V liefert.

Rückströme und Spannungsspitzen werden durch die Akkuweiche verhindert
(LowESR, Diode, Suppressordiode).

Ein 2s LiPo hat im vollgeladenen Zustand max. 8,4V.
Deshalb liefern die meisten HV BEC's auch diese Spannung.

Gruß
Peter

[Linus]

AW: Akkuweiche ohne Spannungsabfall

Moin,

Dirk, was Du suchst gibt es schon ... die GreenCap Schaltung habe ich modifiziert, dass sie HV-tauglich ist (8.4 Volt) und einen 2S Lipo statt der Caps als Puffer unterstützt und auch aufläd.

Das ist exakt was Du suchst ...

Zur Weiche, normale Bauelemente sind nicht mehr zeitgemäss und es gibt auch ehrlich gesagt nicht alles in Bedrahtet, sprich THT.

Das mit den LEDs schau ich mir gleich nachher mal an ...

LG
Linus

[Aldebaran]

AW: Akkuweiche ohne Spannungsabfall

Hallo
Voller Interesse lese ich hier mit. Da ich gerade dabei bin die Spannungsversorgung für meinen Großsegler zu planen, kommt mir dieses Bauprojekt zur richtigen Zeit. Wenn es da etwas konkretes zum aufbauen, oder nachbauen gibt, bin ich dabei. Vor SMD-Bauteilen (1206 usw.) habe ich keine Angst. 0805 geht auch noch, aber kleiner muss es nicht sein.


Gruß, Karsten

[daCo11]

AW: Akkuweiche ohne Spannungsabfall

Hallo Linus,

Super Projekt das Du da angerissen hast. Im Moment ist für mich eine solche Spannungsversorgungsweiche (wie ich es nennen würde) noch kein Thema, da ich (noch) in der 450er Klasse unterwegs bin. Die Gelüste gehen aber jetzt schon in Richtung was Grösseres (->600er) und deshalb lese ich hier die Artikel gespannt mit. Ich würde mir künftig folgendes Setup dieser Weiche vorstellen:
An Eingang 1 würde ich ein BEC - egal ob ein Regler integriertes BEC oder ein seperates - anschliessen. An Eingang 2 käme z.B. ein LiPo Stütz-/Backupakku. Meine Wünsche wären:

a) Die Weiche verfügt über einen fix eingebauten ßberspannungsschutz an Eingang 1
b) Eingang 1 hätte immer die höhere Prioriät, falls dies elektronisch machbar wäre. Eingang 2 käme nur als Backup in Frage falls an Eingang 1 ein Defekt besteht.
c) Eine grüne LED zeigt den "normale" Betriebszustand und pro Eingang eine rote für den Fall, wo eine Unterspannung anliegt, wenn z.B. der Stützakku vergessen wurde zu laden

Bez. Diskussion Ausgangsspannung von LV bis HV. Ich schätze mal, dass wenn man beidem in einem gerecht werden will, die Schaltung kompliziert wird. Sinnvoller wäre wahrscheinlich eine Weiche/Schaltung für LV zu dimensionieren und eine für HV

Grüsse
Daniel

[daCo11]

AW: Akkuweiche ohne Spannungsabfall

Bez. Diskussion Ausgangsspannung von LV bis HV. Ich schätze mal, dass wenn man beidem in einem gerecht werden will, die Schaltung kompliziert wird. Sinnvoller wäre wahrscheinlich eine Weiche/Schaltung für LV zu dimensionieren und eine für HV

... ähmm ich stelle gerade selber fest, dass dies Quatsch ist was ich da schrieb. Bitte ignorieren

[PeterH]

AW: Akkuweiche ohne Spannungsabfall

Hallo Helifans,
der ßbersichtlichkeit wegen, trage ich hier das kleine Lastenheft zusammen.
Wenn jemand weiter Vorschläge hat, dann los!

Ziel:
Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer "Akkuweiche" als Bestandteil
einer redundanten Stromversorgung.

Funktion:
- kompakter (SMD), zuverlässiger und einfacher Aufbau,
- 2 Stromkreise zuverlässig trennen ohne Spannungsabfall und mit Rückstromschutz,
- Eingangsspannung min. bis einschließlich HV (8,4V),
- Dauerbelastbarkeit im oberen Bereich (ca. 20A),
- Anzeige der beiden Eingangsspannungen und der Ausgangsspannung,

Die Realisierung der nachfolgend geäußerten Wünsche gehen u. U. auf Kosten
der Kompaktheit, eines einfachen Aufbaus und sind z. T. nicht unbedingt Bestanteil
einer "Akkuweiche".
- Priorisierung eines Eingangs,
- eingebauter ßberspannungsschutz,
- Anzeige einer Unterspannung an den Eingängen,
- ggf. Erhaltungsladung eines angeschlossenen Akkus,
- nach Wunsch auch als Bausatz erhältlich,
- Eine Variante mit Verwendung diskreter Bauteile,

Anmerkung:
Linus hat sich bereit erklärt, diese Schaltung zu entwickeln und zu testen.
ßhnlich seines HV BEC's, würde er fertige "Akkuweichen" nach Bedarf liefern.
Die Kosten wie auch der zeitliche Ablauf einer mögl. Lieferung stehen allerdings
noch nicht fest.

Damit Linus nicht immer alleine auf den Kosten für die Entwicklung, den Test etc.
"sitzen bleibt", die Akkuweich mit auf meine Initiative hin entwickelt wird, erkläre
ich mich bereit die Entwicklungskosten mit zutragen.
D. h., Linus: Sage mir einfach was Du brauchst (fin. Mittel, logistische Unterstützung etc.).

Gruß
Peter

[higginsd]

AW: Akkuweiche ohne Spannungsabfall

Wieviel ist "Eingangsspannung min."? Sorry, daß ich frage, aber das ist mir nicht so ganz klar. Sonst ist es ja eigentlich das Teil, was ich mir vorstelle. Linus' anderes Projekt mit den Greencaps (jetzt auch mit 2S LiPo) habe ich so verstanden, daß da im Notfall der 2S-Lipo auf den Ausgang geschaltet wird. Das wäre mir zu heiß, ich hätte gerne sichergestellt, daß am Ausgang immer maximal 6V ankommen.

Gruß
Dirk

[PeterH]

AW: Akkuweiche ohne Spannungsabfall

Hallo,
der OR-ing FET Controller (LM5050) hat eine Eingangsspannung V(IN) = 5V-75V.
Das dürfte demnach reichen.

"... ich hätte gerne sichergestellt, daß am Ausgang immer maximal 6V ankommen. ..."
Das hängt von der Eingangsspannung, d. h, der BEC-Spannung bzw. Akkuspannung an
den Eingängen ab.
Eine Akkuweiche ist nicht dafür gedacht, Spannungen zu begrenzen.
Das muss schon ein BEC (Schalt- oder Linearregler) übernehmen.

Gruß
Peter

[higginsd]

AW: Akkuweiche ohne Spannungsabfall

Eine Akkuweiche ist nicht dafür gedacht, Spannungen zu begrenzen.

Das war mir klar. Danke für die Info mit der Eingangsspannung.

Gruß
Dirk

[Linus]

AW: Akkuweiche ohne Spannungsabfall

Moin,

die Feiertagsaktivitäten klingen langsam ab, wieder zeit zum Nachdenken

- Anzeige der beiden Eingangsspannungen und der Ausgangsspannung

Hier müsste man nun wissen ob einfach nur eine LED lechten soll wenn Spannung anliegt oder was speziellen, rot/grün Unter-/ Normalspannung etc. ...

- Priorisierung eines Eingangs

Das verstehe ich nun gar nicht so richtig. Eine "normale" Akkuweiche wählt immer die Quelle mit der höheren Spannung und verteilt somit die Last bei zwei angeschlossenen Akkus gleichmässig auf beide.

Wenn es nur drum geht einen Stütz- oder Norfallakku zu haben falls der primäe ausfällt verweise ich nochmal auf die GreenCap Schaltung, die macht genau das.

- eingebauter ßberspannungsschutz,
mal sehen - ggf. optional

- Anzeige einer Unterspannung an den Eingängen
s.o.

- ggf. Erhaltungsladung eines angeschlossenen Akkus
--> GreenCaps Schaltung

- nach Wunsch auch als Bausatz erhältlich
Ihr kennt mich ja, sowas ist kein Problem

LG
Linus

[PeterH]

AW: Akkuweiche ohne Spannungsabfall

Hallo Linus,
schön das Du wieder Zeit hast!

Ich denke die Funktionalitäten wie:

- kompakter (SMD), zuverlässiger und einfacher Aufbau,
- 2 Stromkreise zuverlässig trennen ohne Spannungsabfall und mit Rückstromschutz,
- Eingangsspannung min. bis einschließlich HV (8,4V),
- Dauerbelastbarkeit im oberen Bereich (ca. 20A),
- Anzeige der beiden Eingangsspannungen und der Ausgangsspannung,
Neu:
- Sicherer Betrieb auch unter 5V!

würden für eine einfache und sichere Akkuweiche genügen.

Damit könnten auch verschiedene Regler BEC-s, ohne abklemmen des + Kabels,
als redundante Stromversorgung eine Rolle spielen.

Zur Anzeige der beiden Eingangsspannungen und der Ausgangsspannung könnte
man natürlich jeweils eine einfache LED benutzen. Es wäre allerdings auch sinnvoll
bei Unterschreitung einer bestimmten Eingangsspannung (z. B. 5V) dieses ggf. anzuzeigen.
Viel wichtiger ist auch der sichere Betrieb der Akkuweiche unter 5 V.

Gruß
Peter

[Linus]

AW: Akkuweiche ohne Spannungsabfall

- Sicherer Betrieb auch unter 5V!

Moin,

habe grad mal etwas experimentiert.

Die versorgungsspannung für den LM5050 lässt sich problemlos mit einer Ladungspumpe herstellen.

Zur Erhöhung der Sicherheit würde es sich anbieten FETkys (also FETs mit eingebauter Schottky Diode) zu nehmen.

Ich habe auch malden IRFH5250DPBF probiert, erste Sahne, beindruckend, der bleibt selbst bei 30 Amp absolut kalt. Bei allen FETs die ich probiert habe war das der Beste.

Gemessen habe ich ca. 2.2 mOhm bei 35 Ampere Last und 8.4 Volt am Eingang. Das sollte es tun.

Aulso aus meiner Siche steht das "Leistungsteil" jetzt zum "Schnickschnak" ...

LG
Linus

[PeterH]

AW: Akkuweiche ohne Spannungsabfall

Hallo Linus,
das sieht sehr vielversprechend aus und ist genau das was ich suche.

Eigentlich könnten viele Piloten, welche das oft zu schwache Regler BEC's, z. B.
der Roxxy Regler Serie benutzen, solch eine Weiche benutzen.
Aber vielleicht zeigt ja auch der Eine oder Andere Interesse an der Akkuweiche.

Das mit einer Unterspannungsanzeige der beiden Eingangsspannungen wäre wirklich
das "I -Tüpfelchen".
Und wenn einer noch einen Ein/Aus Schalter benötigt, dann könnte man das ja ggf.
am Pin 3 des LM5050 mit in das Layout aufnehmen.

Guten Rutsch!!!

Peter