Automatische Lade/Entladesteuerung für Akkus

[Daniel_K]

Hallo an alle Elektronikbastler!
Da ich in den Foren noch nichts gefunden habe, was mir gefällt, möchte ich dieses Thema einmal anschneiden. Oft ist es ja so, daß man geichzeitig Generator-/Solarstrom zum Laden der Akkus hat, aber auch selbst Strom benötigt. Gleichzeitig laden/entladen geht nicht. 2 Batteriebänke - auch nicht immer passend. Mal benötigt man viel Strom, dann wenig. Und warum mit Generatorstrom die Akkus laden, wenn ich den Strom grad direkt brauche.
Ich mache es zur Zeit im Handbetrieb. Meine 5 12V-Akkus sind parallelgeschaltet, mit Schottkydioden entkoppelt. Gleichzeitig ist vor jedem Akku ein Umschalter mit Null-stellung, womit ich je nach Bedarf jeden Akku einzeln auf Laden/Entladen/Abgeschaltet schalten kann. Außerdem ist eine Schottkydiode zwischen der Eingangsleitung und der Ausgangsleitung. Am Ausgang hängt u.A. mein (gekaufter) 300W 12V-220V Wandler. Bei guter Sonne/Wind holt er sich den Strom direkt vom Eingang, der Reststrom lädt einige Akkus. Wenn am Eingang kein Strom ist, holt der Wandler sich diesen von den auf Entladen geschalteten Batterien. - Funktioniert, aber umständlich, da man ständig aufpassen muß.
Wie kann man das automatisieren? Meine Überlegungen und Anforderungen: 1. wenn die Ausgangsspannung über z.B. 14,4V steigt, soll ein weiterer Akku auf Laden schalten. 2. Sinkt die Spannung unter z.B. 11V, muß ein weiterer Akku auf entladen schalten. Reicht dies nicht, dann noch einer, bis eventuell alle auf entladen stehen. 3. Es wäre günstig, wenn die Schaltung die Akkuspannungen getrennt überwacht und den schwächsten Akku zuerst auf Laden schaltet, und den vollsten zuerst auf Entladen. 4. Bei Sonne/Wind soll der Wandler möglichst den Strom direkt nutzen und nicht die Akkus "leersaugen". 5. Da der Wandler je nach Last bis zu 30A zieht, müssen bei Bedarf mehrere Akkus schnell auf Entladen schalten. 6. Günstig wäre es, wenn die Schaltung einfach auf eine beliebige Anzahl Akkus umzubauen geht.
Ich freue mich schon auf eure Ideen und Anregungen!
MfG Daniel

[Bernd]

Hallo Daniel, warum sollte man nicht gleichzeitig Laden und einen Verbraucher einsetzen können ?
Im Auto wird doch auch gleichzeitig geladen und verbraucht.

Grüsse

Bernd

[Daniel_K]

Hallo Bernd!
Bin damit nicht ganz einverstanden, und zwar aus 2 Gründen.
1. Soweit ich es verstehe, liefert die Lima soviel Strom, daß bei laufendem Motor der Akku geladen und das Bordnetz von der Lima versorgt wird. Der Akku wird also nicht gleichzeitig geladen und entladen.
2. Wind ist sehr instabil. Beispiel: Wenn mein Windrad bei böigem Wind zwischen 3A und 5A Ladestom schwankt, mein Verbraucher aber 4A benötigt, würde der chemische Prozess im Akku ständig zwischen laden und entladen schwanken. Und dieses ständige hin und her ist, soviel ich weiß, nicht grade gesund für die Akkus.
MfG Daniel

[bernhard8]

Soviel ich weiss spielt das keine Rolle. Ich lade meine (Blei) Akkus wie ich will. Nur achte ich darauf dass die Maximalspannung nicht überschritten wird und die Akkus nicht zu sehr entladen werden.

[Bernd]

Ich denke auch das es völlig egal ist ob ich einen Akku 1 Stunde am Stück lade und dann
1 Stunde entlade oder ob ich diese 2 Stunden in beliebig kleine Lade/Entlade Zyklen unterteile.
Für den Akku kommt das auf dasselbe heraus. Letztendlich wird er auch im Pufferbetrieb zeitlich
gesehen die gleiche Zeitdauer geladen und entladen. Ich könnte mir sogar vorstellen das der Pufferbetrieb
für den Akku schonender ist da er nie wirklich stark entladen und somit nicht so stark belastet wird.

Grüsse

Bernd

[PV]

Hallo Daniel,

" Oft ist es ja so, daß man geichzeitig Generator-/Solarstrom zum Laden der Akkus hat, aber auch selbst Strom benötigt"

Das ist schon fast die Regel bei genügend PV Generatorstrom oder sonstiger Erzeugung.

" Gleichzeitig laden/entladen geht nicht"

Diese Aussage ist falsch!

Fakt: Müssen die Akkus je nach Polspannung über den Laderegler nachgeladen werden und ist zusätzlich noch eine Last am Ausgang des Laderegler in Betrieb, fließt wie bei einem Knoten (musste mir auch erst wieder vor Augen gehalten werden) Strom zu und ab!

Beispiel: Der PV Generator kann im Moment 10 A Strom je nach Gegebenheit erzeugen, der Laststrom würde 8 A betragen, so kann noch zusätzlich 2 A zu der Batterie (Bleiakku) fließen.
Wird jetzt noch eine Last von 2 A zugeschaltet, wird die Batterie nicht mehr mit Strom bedient, sondern der gesamte erzeugte Strom fließt zur last.
Erhöht sich die Last noch einmal um 2 A fehlen vom PV Generator diese 2 A so dass der betreffende Strom aus dem Akku entzogen wird.
Der Strom sorgt von sich aus selbst für seine Verteilung und den Weg!

http://www.photovoltaikforum.com/insela ... 57356.html

Handbetrieb ist demnach nicht nötig! Der DC/ AC Spannungswandler gehört direkt an die Batterie angeschlossen, hier steht eine "harte" Spannung zur Verfügung die nicht (nur im geringen Maße) in die Knie geht. Ist der Wandler (auch wenn direkt an der Batterie angeschlossen) in Betrieb und zieht auf der 13 V Seite sagen wir 10 A Strom, und der PV Generator (oder sonstige Generatoren) liefern diese 10 A, so wird kein Strom aus der Batterie fließen, 10 A zu und 10 A ab. In der Praxis sind natürlich solche geraden Stromstärken nicht gegeben, so dass ein entladen und laden der Batterie mit unterschiedlichen Stromstärken in der Regel stattfindet.
Stell dir eine el. Klemmstelle mit mehreren Leitungen vor. Eine bzw. Einige lassen Strom zum Knotenpunkt fließen, an den Anderen fließt er ab. Die Richtung bestimmt der Strom selbst. Stehen 10 A zur Verfügung, können bei Bedarf auch 10 A abfließen!
Wichtig ist nur, dass die Batterie (n) bei längerer Belastung wieder schnell genug auf den richtigen Pegel geladen werden.
Ich überlasse diese eigentliche Reglung meinem PV Laderegler. Steht natürlich in der trüben Jahreszeit nicht genug Generatorleistung zur Verfügung kann sogar mit sonstigen Ladeteilen direkt an den Batteriepolen dazugeladen werden auch wenn schon ein paar A vom Laderegler zur Batterie fließen!
Einzelne Batterien (Akkus) mit je einem Trennschalter und Vorsicherung als Batteriebank zu schalten ist nach meiner Meinung schon in Ordnung. So ist es schon mal möglich die Akkus einzeln schneller zu laden.
Die Entkopplung über Dioden halte ich für überflüssig.
Die Batteriekapazität muss halt im richtigen Verhältnis zur Generatorleistung stehen.
Eine aufwendige Steuerung mit Powermsfet`s als Verbindungsglieder zu den einzelnen Batterien steht auch nichts im Wege, nur jede zusätzliche Steuerung benötigt auch wieder Energie. Bei deinen verbauten Schottkydioden fällt auch noch zusätzlich 0,4 bis 0,75 V je Diode nach Stromfluss und Temperatur an Spannung ab!
Für eine Stufenladung der Batterien kannst du kleinst Längs- Laderegler (keine Shuntregler) benutzen, die je nach Stückzahl unterschiedlich eingestellt werden können. Bedenke aber wieder den Betriebsstrom für jeden einzelnen Regler!
Mit einer festen Referenzspannung, Operationsverstärker, Spindeltrimmer und einem Powermosfet mit Treiber ließe sich so etwas auch selbst herstellen.
Das automatische Parallelschalten bei der Lastentnahme erfordert aber schon gewaltig mehr an Schaltungsaufwand!

Gruß
Harald

[Daniel_K]

Hallo an alle!
Danke für die vielen Erklärungen und Erfahrungswerte.
Harald, die Stromverteilung am "Knoten " ist auch nicht die Frage, das ist schon klar so.
Warum ich auf diese Frage gekommen bin? - Im "Einfälle statt Abfälle - Windkraft Heft 2" Seite 70 wird ein Batterie-Umschalter so begründet:

"Eine Batterie gleichzeitig zu laden und zu entladen ist ungünstig, denn Lade und Entladestrom schwanken je nach Wind und Verbrauch so, daß die Batterie dauernd im Wechsel voller und leerer wird. Das kehrt jedesmal den chemischen Vorgang in der Batterie um, und jede Umkehrung verschleißt die Batterie".

Wenn diese Aussage also nicht richtig ist, und eure Erfahrungswerte dies bestätigen, bin ich zufrieden, spare mir Arbeit - und hab wieder was gelernt. - Danke!
MfG Daniel

[bernhard8]

Ob das stimmt weiss ich nicht. Aber ich sehe das nicht so eng.

Beim Auto ists genauso. Die Batterie wird be- und entladen, je nachdem wie viele Verbraucher gerade dranhängen und was die Lichtmaschine hergibt. Gröbere Probleme gibts sicher nicht.

Ob vollständige Lade- und Entladevorgänge im Vergleich zu Teillade- und Endladevorgängen die Lebensdauer des Akkus wirklich erhöhen kann ich nicht beurteilen.

[PV]

Hallo zusammen,

Brauchbare Info:
Seite 6 (Zyklen)
http://www.elweb.info/projekte/dieterwerner/AKKU1A1.pdf

Harald

[Bernd]

Interessante Sache mit der Zyklenanzahl. Die Unterschiede scheinen ja doch gewaltig zu sein.
Schön fand ich auch mal eine Angabe für den Innenwiderstand zu finden der anscheinend typischerweise
unter 10 milli Ohm liegt, bei grossen Akkus sogar noch deutlich weniger.

Grüsse

Bernd