80 NiMh-Akkuzellen à 1,2V/13Ah zu 24V/52Ah verschalten

[Volker-01]

Hallo,

nach langer langer Zeit wollte ich nun an meinem Robby weiterbauen, doch nun musste ich feststellen, das der alte Bleiakkupack nun unwiderruflich defekt ist.

Daher nun das angesprochene neue Akkupack. Nur werde ich mir leider nicht ganz einig in der Frage, wie ich die Akkus miteinander verschalten soll.

Zwei möglichkeiten:

1.) 20 Zellen jeweils in Reihe und die vier 20'er Blöcke dann parallel

oder

2.) 4 Zellen jeweils Parallel und die zwanzig 4'er Blöcke in Reihe


Wie sieht es in bezug auf das Lade / Entladeverhalten einzelner Zellen im Verbund aus. Zur Zeit tendiere ich mehr zur 2. Variante, da sich meiner Meinung nach, durch die Parallelschaltung der jeweils 4 Zellen die Innenwiderstände der 4'er Packs sich gut aneinander annähren würden. Hierdurch würde sich beim Laden / Entladen die Spannung an den 4'er Blöcken in etwa immer gleich einstellen un so das überladen einzelner Zellen minimiert werden. Ob und welche Vorteile Variante 1 besitzt, ist mir nicht ganz klar gewoden.

Welche Variante nun besser geeignet ist, ist mir zur Zeit noch nicht ganz klar. Ich würde mich sehr über kompetente Hilfe freuen.

MfG Volker

[/glow]

[uwegw]

was hast du denn für nen robbi? nen zweisitzer elektroauto???
achso habs grad auf deiner website gesehen... nen 60kg-moster... mein lieber schwan...

auch wenn zur zeit anscheinend viele leute auf die idee kommen (das wird hier im forum auf einmal andauernd angesprochen): parallelschalten von akkus ist nicht wirklich das gelbe vom ei... besser wäre es zb, wenn ein (in reihe geschaltetes) pack leer ist, auf das nächste umzuschalten oder jedem motor einen separaten akku zu geben... sofern denn die strombelastbarkeit ausreicht.

[Volker-01]

Die Strombelastbarkeit der Akkus würde es mit einer Belastbarkeit von bis zu 4C schon zulassen, aber beim entladen mit diesen Strömen tritt der Effekt auf, das nur noch ca. 70% der Kapazität aus dem Akku entnommen werden können. Zudem ist es für die Zellen auch keine freude...

Das Parallelschalten dürfte nach dem angleichen der Akkuspannung kein Problem in hinsicht auf die Ausgleichsströme darstellen, da diese dann nicht mehr fliessen können. Jedoch wie das mit der Haltbarkeit der Einzelzellen aussieht, wegen der immer leicht unterschiedlichen Innenwiderstände, sehe ich zur Zeit noch nicht. Jedoch, meine ich irgend wo mal gelesen zu haben, das die Zellen, wenn sie aus einer Chage kommen noch recht gut aneinander angleichen, so daß es den Zellen nicht sonderlich schadet. Ich weiss nur nicht mehr, wo ich das gemeint gelesen zu haben.

[PICture]

Hallo Volker-01!
Theoretisch gesehen, vor allem bei einer großen Belastung ist Parallelschaltung von Akkuzellen immer für sie schädlich. Der Strom, der durch die Zellen fließt ist wichtig, die Spannung nicht. Wenn die Zellen parallel verbunden sind, sollten sie unter gleicher Strombelastung gleiche Spannung haben (die Abgleichströme können wegen sehr niedrigem Innenwiderstand sehr hoch sein). Die Akkus können sich nicht selber anpassen, sollten zuerst nach gleiche Spannung unter gleicher Strombelastung selektiert und danach "gleiche" parallel verbunden werden. Die erste Wariante ist besser, da nur 4 Zellen parallel verbunden sind, und die Gleiche Spannung unter Belastung fur 4 Reihen mit 20 Zellen eifacher zum "Eistellen" ist. Beim Aufladen ist es nicht so kritisch, weil der Ladestrom fur jede Reihe durch seriellen Widerstand bestimmt werden kann. Die Selektierung der Zellen ist aufwendig, lohnt sich aber.
MfG

[Blackbird]

Parallelschalten sollte man nur die Lipoly-Zellen, jedoch NiCd, NiMH und Blei (alle Typen) nicht. @PICture hat's schon sehr gut beschrieben warum das so ist.

Lipoly: 6 bis 7 Packs in Reihe, die Packs koennen bis 10 parallele Zellen enthalten (2,6 Ah sind wohl zur Zeit zu haben). Die Dauer-Entladerate ist 10C, also 260A ohne Schaden.
Aber das wird schon aus Kostengruenden vorerst unmoeglich sein.

Besser ist es, wieder Bleiakkus zu nehmen, aber Typen, die auch entladen werden duerfen. Also keine Starterakkus!
BleiGel-Akkus (z.B.: Exide Gel mit 60Ah wiegt 21 kg und kostet ca. 200,-EURO) sind zyklenfest. Meiner haelt schon ca. 3 Jahre und hat 1 Tiefentladung und ca. 20 Teilentladungen (20% Rest) hinter sich und hat immer noch volle Power (gleichen Innerwiderstand und gleiche Spannungslage bei 2/3 Entladung) wie am Anfang. Stromentnahme war so ca. 15A bis 35A Dauer, je nach Fahrstufe.

(http://www.exide-automotive.de/produkte/gel/index.html)

Es gibt auch kleinere BleiGel-Akkus.

Blackbird

[Volker-01]

Danke schon mal,

Das ausmessen und selektieren der Zellen unter Belastung hatte ich sowieso vor. Aber ihr habt schon recht, die Stromverteilung auf die 20'er Akku-Packs ist leichter zu symetrieren, da ja der Innenwiderstand größer ist. Ich glaube, ich sollte evtl. wirklich Variante 1 ins Auge fassen.

Bleiakkus will ich wegen der nur etwa halb so großen Kapazität bei gleichem Volumen nicht unbedingt verbauen. Des weiteren ist das Gewicht der NiMh-Zellen geringer. (Blei 22kg/24V/28Ah; NiMh 20,4kg/24V/52Ah)

Schönen Dank für die Hilfestellung bei meiner Entscheidungsfindung. Es ist mir jetzt doch noch etwas klarer geworden.

MfG Volker

[engineer]

Ich habe aus meiner Modellbauzeit noch in Erinnerung, daß Akkus in Serie immer ENTLADEN montiert werden müssen, damit sich im Falle der Entleerung niederkapazitive Zellen nicht umgkeehrt aufladen. je mehr in Reihe liegen, desto eher kann das passieren. Bei Solarzellen ist das besonder kritisch, wenn enige auf großen Feldern liegen und durch Abschattung nocht volle Leistung haben. Daher schaltet man denen Freilaufdioden parallel!

Um in einem anderen Fall bei einem Kompensationsakku eine saubere Entladung zu gewährleisten und damit im Falle des Nichtbetriebs eine Symmetrierung herbeizuführen, werden jedem Akku hochohmige Widertände parallel geschaltet, über die sich schwach geladene Akkus insgesamt und damit vor allem falsch geladene Einzelzellen wieder "Nullen" können.

Wie das mit den Bleigelakkus hinsichtlich der Toleranz gegenüber Tiefentladung ist, weiss ich nicht. Bei NiMH-sollte es kein Problem geben.

[PICture]

Hallo engineer!
Das mit dem umgekehrt aufladen stimmt nicht ganz. Die im Reihe geschalteten Zellen mit der kleineren Kapazität werden umgepolt, das heisst auf dennen entsteht eine Spannung, die für Sie schädlich ist. Aber das Risiko besteht schon ab 2 Zellen und die Anzahl spielt dann keine Rolle mehr. Die Zellen können nicht umgekert aufgeladen werden, weil die chemische Reaktionen in den Zellen für bestimmte Stromrichtung nur bis zur Erschöpfung den Reagenten verlaufen können. Natürlich sollten die in Reihe geschalteten Zellen teoretish exakt gleiche Kapazitäten haben. Die Gefahr, der Umpolung der in Reihe geschalteten Zellen besteht aber nur bei Tiefendladung (unter 1V/Zelle).
MfG