FET-Schalter

[Moppi]

Hallo Holomino,


um es einfach zu machen, spreche ich mal nur von Arduino (als Beispiel für eine komplexere Schaltung mit Motoren etc.)


Ich will immer einen Akku weg, von der Arduino-Versorgung, nehmen. Da sind also mehrere (voraussichtlich z.B. 4 Stück parallel geschaltet, alle 12V mit 1300mAh).
Also einer wird "abgeklemmt". Von dem wird das Ladekabel (4-polig) "angeklemmt" auf den Ladegräteanschluss. Wenn Ladung fertig, das ganze rückwärts.
Dann der nächste Akku...

Die gemeinsame Masse würde ich bestehen lassen. Normal schadet das nicht.

Die Ladegräte sind Plug&Play. Steckste den Akku dran, und das Teil in die Steckdose. Ab jetzt geht alles elektronisch. Laden würde ich nach Zeit machen oder die eine LED optisch abgreifen, die in der Regel das Ende des Ladezyklus anzeigt.
Aber nach Zeit wäre mir lieber. Weil das Ladegerät schaltet auf Erhaltungsladung um, nachdem der Akku voll ist. Bei 1300mAh benötigt das Ladegerät 1,3h, dann ist der Akku voll.

ungünstig ist dann der brennende Akku.

Wenn hier was schief geht, brennt es auf jeden Fall.

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Ich habe schon andere Lösungen evaluiert. Unter Anbetracht der Baugröße und der Kosten wäre es auch möglich, ein "8-Relais Modul 5V mit Optokoppler Low-Level-Trigger für Arduino" zu nehmen. Mit zwei derer Karten könnte ich 4 Akkus umschalten. Eine Karte davon, zum Trennen der Akkus von der Arduino-Versorgung und zum Anschalten der 250V, aus der Steckdose. Kostenpunkt, 5 der 8-Relais-Karten, sind 30 EUR. Die schalten max. 250 V AC / 10 A.

Was würdest Du bevorzugen? Ich glaube, mit den FETs wird es kaum sehr viel platzsparender, denn ich bräuchte dann ja auch ne ganze Menge davon.
Oder hast Du vielleicht noch eine andere Idee?



MfG

[Holomino]

Tja, so prinzipiell scheitere ich schon an der Idee, einen geladenen Akku wieder parallel zu zwei noch nicht geladenen Akkus zurück zu schalten. Das gibt ohne weiteren Schutz böse Querströme.

Ich glaube fast, da bist Du besser beraten, aus den 4x3S einen 4P3S zu bauen (http://www.rc-network.de/forum/showt...1-Lipo-trennen habe ich aber selber auch noch nie gemacht). Dann kannst Du Dir die Umschalterei sparen.

[Moppi]

Zwei Akkus brauche ich mindestens. Einen alleine als Pufferakku. Also werde ich vermutlich zwei Mal laden und umschalten. Wenn die FETs einen Widerstand haben, wäre es ohnehin ungünstig, dann würden vermutlich die Akkuzellen überladen. Dann ist es wohl besser, Relaiskarten zu nehmen.


MfG

[ARetobor]

Hallo Moppi,
einfache Relais bringen keinen Vorteil beim Übergangswiderstand.

https://cdn-reichelt.de/documents/da...0/DS_HF3FA.pdf

siehe:
Contact resistance 100 mOhm

Gruß
AR

PS
ich würde den nehmen:
https://www.infineon.com/dgdl/irlb30...53566027b22585

[Moppi]

Hallo ARetobor,

fließt beim MOSFET der Strom denn auch in beide Richtungen? Also von D nach S ODER von S nach D? - Offenbar soll das so sein, dann ist die Frage, welche Richtung für den Laderegler besser ist. Ob es völlig egal ist oder ob an den einzelnen Anschlüssen des Balancersteckers, der MOSFET eher gedreht wird (also D und S vertauscht).

Schau mal bitte in meinem Beitrag#6, was ich geschrieben habe / meine!
Außerdem fehlt mir dort noch die richtige Beschaltung, so, wie ich es skizziert habe, funktioniert es vermutlich nicht.


MfG

- - - Aktualisiert - - -

Also wichtig wäre schon, dass bei bspw. 4.2V an D auch 4.2V an S ankommen oder eben bei 4.2V an S nicht weniger als 4.2V an D ankommen.
100mOhm sollten nicht stören, das könnten schon Übergangswiderstände Stecker zu Kabel sein inkl. Leitungswiderstand. Ganz so tragisch wird das nicht sein.
Wichtig ist eben auch, dass der Strom in beide Richtungen fließen können muss, wegen der Regelung des Ladegerätes, s. Balancer.

- - - Aktualisiert - - -

Hier habe ich einen Mini-Laderegler gefunden, Schaltplan: https://cdn-reichelt.de/documents/da...ER_ENG_TDS.pdf
Das ist aber nur für eine Zelle also 1S-LiPos.
Ich könnte aber auch einfach einen Step-Up/Step-Down-Regler zum Laden verwenden. Ich denke, wenn ich das Angleichen der Zellenspannungen, am Ende des Ladevorgangs spare, könnte ich das simple auch auf eine ganz einfache Art lösen. Muss den Akku nicht randvoll machen und bis zum Boden leer auch nicht, das täte dem sowieso besser; dann lieber öfter laden. Wenn das Ding selber zur Ladestation fährt, ist das ja so gesehen nicht das Problem, ob der jetzt alle 3 Tage zum Laden fährt oder alle 4 bis 5 Tage. Eine Idee in diese Richtung gehend wäre auch, den Akku in der Schaltung zu belassen und gar nicht herauszutrennen. Dann in die Schaltung eine externe Spannung einspeisen, die größer ist, als die, welche der Akku liefert. Dann die externe Spannung immer wieder mal abschalten und per Analog-Eingang vom Arduino prüfen, wieviel Spannung der Akku abgibt. Ist der bei 12.2V bis 12.4V angekommen, dann das Laden abstellen. Und ab 11.5V Akkuspannung kann man wieder nachladen.

[Holomino]

Wozu brauchst Du den Pufferakku?

Wenn Du die Last beim Laden auf ein Minimum reduzierst (z.B. nur den Controller zur Überwachung laufen lässt), merkt das Ladegerät gar nichts davon.

[Moppi]

Hmm. Ich habe auch schon an so etwas gedacht. Einfach an Ladestation fahren, in den Überwachungsmodus gehen, dass der Arduino gerade noch aktiv ist (Motoren aus) und Ladegerät am Ladeanschluss zuschalten. Ob das Angleichen der Zellen, auf 4.2V, dann noch funktioniert? Ich probiere das jetzt mal aus.

[Klebwax]

fließt beim MOSFET der Strom denn auch in beide Richtungen?

Ja. In der einen Richtung leitet die Bodydiode, und das immer. In der anderen Richtung schaltet das Gate den Durchgang. Ein FET ist kein allgemeiner Ersatz für ein Relais.

MfG Klebwax

[Moppi]

Also wenn der Akku in der Schaltung bleibt und das Ladegerät lädt über den Balancer-Anschluss. Die Schaltung zieht nun Ladung aus dem Akku raus. Was passiert dann? - Die entnommene Ladung teilst sich gleichmäßig auf alle Zellen des Akkus auf. Richtig oder nicht? Entsprechend sollte sich das für das Ladegerät so darstellen, als ob der Akku einfach eine höhere Kapazität hätte. Das Laden dauert dann länger, aber die Akkuzellen können eigentlich nicht überladen werden, wenn nebenbei was entnommen wird.


Also habe ich das Ladegerät jetzt einen Akku laden lassen, der nicht von der Schaltung getrennt ist und während dessen noch unterschiedlich viel Leistung (im mW-Bereich) entnommen. Das Ladegerät hat den Akku geladen und die Zellen angeglichen. - Grüne Lampe an, fertig.


Was passiert aber beim Angleichen der einzelnen Zellen? Ich habe die Zellen gemessen. Die erste Zelle hat 4.17V, die zweite Zelle hat 4.18V und die dritte hat 4.19V. Alle drei Zellen müssten dieselbe Spannung haben. Das Ladegerät lädt beim Angleichen die erste Zelle voll, dann die zweite Zelle, dann die dritte Zelle und ist dann fertig. Da während des Ladens Ladung entzogen wird, da der Akku sich in der Schaltung befindet, hat am Ende die erste Zelle 0.01V weniger, als die zweite Zelle und die hat 0.01V weniger, als die dritte Zelle. Könnte man so annehmen.


Wissend, dass die Zellen sowieso unterschiedlich schnell entladen werden, wäre es sinnvoll, für eine lange Akkulebensdauer, die einzelnen Zellen über den Balancer-Anschluss zu messen, um den Nachladezeitpunkt nach der schwächsten Zelle zu bestimmen. Das wären für den Arduino drei Analogeingänge, die benötigt werden. Über denselben Anschluss muss aber auch geladen werden. Da der Arduino an den Analogeingängen, über Spannungsteiler die sich nicht ändern, nur eine geringe Leistung abnimmt, sollte dies auch kein Problem sein. So dass, während des Ladens, der Arduino, mit den Analogeingängen, ebenfalls am Balanceranschluss dran bleiben könnte. Einziges Manko: die Zellen sind hinterher nicht gleich voll geladen.


Ich habe den Akku aus der Schaltung rausgenommen und nachgeladen. Der Unterschied zwischen den Zellen ist gleich, wie oben. Bei der zweiten Zelle misst man ertwas mehr, als bei der ersten Zelle und bei der dritten Zelle etwas mehr, als bei der zweiten Zelle. Die Zellen sind aber etwas voller, wenn der Akku ausgebaut war, ca. 0.01 bis 0.02V. Wobei mir lieber ist, wenn die nicht ganz so voll geladen werden. Zu voll ist auch nicht gut.


MfG