Eine Idee hätte ich selber: eine virtuelle stufe.
Ein bidirektionaler Wandler mit einer Akkuversorgung, der eine LiFePo Kennlinie einer Zelle simuliert.
Das wäre technologisch interessant, wenn auch komplett unnütz. Aber genau das ist doch Frankenstein, oder?
Das müsste dann auch für höhere Ströme funktionieren, wäre also ein Job für @anon82535881 .
Machst du mit?
Reihenschaltung mit LTO ginge schon. 12 V LTO geht einigermaßen mit LFP parallel, besser mit dicker Diode (plus Aktivdiode zur Entladung auf LTO) in Serie zu LFP.
In Serie braucht ja nur die Kapazität und Endspannung angepasst werden.
NaIon gibt’s leider ich am Schrott, in Serie gingen auch die.
Notfalls auch mit step up/down.
10 S Nimh passt eigentlich auch dazu. Ladung wird schwierig, geht aber auch mit Fixspannung und therm. Überwachung.
Warum? Dann schau dich mal a secondlifestorage.com um.
normale Zellengröße ist 80p mit 18650 als Liion. Das ist noch gut handhabbar. Etwa 9 kg.
Das dann 14 mal in Reihe. Baukastensystem. Einzeln austauschbar. 160+ Ah, bei 48 V.
Und das dann mehrfach parallel.
Frankenstein hat eine Wartung bekommen.
Was an sich schon ein bemerkenswertes Ereignis ist, denn wieviel Gebrechen muss ein Frankenstein haben, damit das nötig ist?
Es geht um das Thema Selbstentladung (der LiIonzelle, Block 4) über das ich schon zu Beginn des Fadens berichtet habe.
Mir war im Sommer aufgefallen, das der Balancer ununterbrochen an der Arbeit war, wenn der Akku, durch genug Solarleistung, vorwiegend voll war.
Nun heißt “ununterbrochen an der Arbeit” nicht sooo viel, wenn ein 30 mA Balancer 50 Ah Kapazität in Zaum halten soll.
(Wer den Zusammenhang nicht kennt: Normalerweise reichen 30 mA balancer für ordentliche LiFePo zellen aus. Hier arbeitet eine LiIonzelle in REIHE mit LiFepo zellen, und die verschiedene Chemie verursacht mehr Unterschiede in der Selbstentladung als bei gleichartiger Chemie üblich)
Aber um des lieben Friedens willen (genannt auch Sicherheit) habe ich ein paar Veränderungen vorgenommen. Wer an Details interessiert ist, kann nachfragen, hier nur die Highlights.
Zuerst mal habe ich die Abstimmung Ladespannung zu Balancerstart für eine gegebene Differenz genauer eingestellt. Das ist deswegen nötig, weil beim Entladen die 3 LiFePo Zellen in der Spannung um ca 50 mV einbrechen ( herunter auf 3,37 V, aus der steilen Kennlinie heraus), die LiIon nicht. Siehe Schaubild oben.
Dabei darf also die “normale” Ladespannung der LiIon nicht über der Balancerstart Spannung liegen. (Sonst wird “fälschlicherweise” balanciert).
Dann habe ich meine alte Schaltung zum Erhöhen des Balancerstroms eingebaut. Eine Platine lag noch rum. Jetzt werkelt der Balancer mit rund 0,5 A, was sich doch etwas robuster darstellt. (Die Platine kann an die meisten üblichen Smart BMS angebaut werden, wahrscheinlich auch an Daly). Der Aufwand ist entsetzlich, pro Akkuzelle ein bipolarer Transistor, ein Lastwiderstand 2 W und noch ein “halber” Widerstand…..
Als letztes habe ich mich entschieden, den LiIonblock des Frankenstein doch mal genauer unter die Lupe zu nehmen. Vom Aufbau eines 48 V Akkus habe ich noch einen “Testaufbau” eines 24 p Blocks 18650er herumliegen. Der liegt seit gut 3 Jahren und hat noch messbare 3,85 V. Anzunehmender Weise also nicht viel Selbstentladung. Die Zellen waren ja auch darauf getestet. Die Kapazität reichte aus, also eingebaut.
Und beim ausgebauten Block habe ich die Spannung gemessen und dann die Parallelschaltung getrennt. Es hat hier zwar jemand (gegen jede andere Meinung) mit einem empirischen Versuch (den er nie gemacht hat) “nachgewiesen”, dass es erhöhte Selbstentladung garnicht gibt.
Jetzt möchte ich doch zu gerne wissen, wass der Versuch ergibt, wenn man ihn macht. Aber über das Ergebnis bin ich gewiss.
So, und ein allerletztes Update ist drin, obwohl ich nicht weiss, ob es noch nötig ist.
Wer sich auskennt, weiss dass man auch aktiv balancieren kann: Laden einer Zelle mit zu kleiner Spannung. Das ist deswegen hochinteressant, weil es im “Normalfall” dem passiven Balancieren vorzuziehen ist:
Wegen einer Zelle, die durch Selbstentladung Energie verliert, muss ein passiver Balancer alle anderen Zellen um den gleichen Betrag des Energieverlust entladen. Ein aktiver lädt die eine Zelle und gut ist.
Dieses aktive Balancieren einer Einzelzelle kann man aber auch “continuous” machen: nicht nur wenn die Zelle (fast) voll ist, sondern kontinuierlich. (Weil die Selbstentladung ja auch ununterbrochen stattfindet). Der Betrag der Selbstentladung ist ja konstant.
Deswegen hatte ich schon lange vor, den LiIon block mit einem gezielten aktiven “continuous" Balancing zu unterstützen. Und dazu habe ich jetzt eine superspezielle (nur für diesen Fall) supereinfache (ein Platinchen von Alipress für 99 ct) Lösung gefunden. Gut, den Strom muss man von Hand einstellen. @Nimbus4 kann das besser.
Aber alleine der Versuch reizt mich.
Dann zeig uns diese Platine doch mal.
Ich bitte im voraus um Entschuldigung.
Ein kleiner Boost Wandler. Als Schüttgut sogar noch billiger.
Die Schaltung:
Sorry, mal eben hingeschmiert. Bei der geringen Komplexität hoffentlich akzeptabel.
Das ganze geht nur deswegen, weil die zu ladende Zelle die oberste in der Spannung ist. (Zwei/mehr Zellen in Reihe gehen natürlich auch).
Das ist bei meinem Frankenstein ja der Fall. Zur Funktion ist kaum was zu sagen. Speisung durch die unteren Zellen, der Ausgangsstrom fließt über den Widerstand durch die Obere.
(Oder nicht??)
Die obere Zelle sieht den Ladestrom, die unteren den Versorgungssstrom für die transformierte Energie plus Verluste. Der effektive Ladestrom ist die Summe der Beträge der beiden Ströme.
so muss Frankenstein aussehen! 
Nix ist normal, doch trotz - oder gerade deswegen - läuft er stabil und kräftig. Und @carolus besänftigt das Gemüt des Monstrums, damit er seine übernatürlichen Kräfte nicht an der falschen Stelle wüten lässt.
Ein Job für Raubtier Dompeuter mit gesteigerten Kenntnissen der Elektrizitätslehre. Meins wäre das nicht, weshalb ich alle Achtung für das Meisterwerk des Gruselkino´s aufbringe. 
L.G.
Naja, ihr wisst ja , dass der ursprüngliche Grund für Frankenstein war, mit falschen Lehrsätzen über Akkus und deren Selbstbau aufzuräumen. Das steht alles in der ersten Post.
Und unter dem Ziel (versteckt) natürlich… Spieltrieb. Wie weit kann man angebliche Regeln ad absurdum führen, verletzen, ignorieren, als falsch entlarven oder wenigstens umgehen.. und sei es nur in Sonderfällen?
Ich finde die Suche nach sowas spannend, und das Ergebnis.. Verzeihung … lehrreich. Für mich selber, denn man beherrscht Regeln und Zusammenhänge nur dann, wenn man sie wirklich versteht.
Nur ein - Verzeihung - Beispiel. Dieser Akku hat Kapazitätsunterschied mit Faktor 2 zwischen den Zellen.
Nicht 2%, sondern 100 %, doppelt soviel wie die anderen in der ersten Zelle. Wenn dadurch kein Balancingproblem entsteht, dann gibt es durch Kapazität keines. Jedenfalls keines, welches man berücksichtigen muss.
Und da will ich hin. Natürlich ist der Akku, im Sinne eines Akkus, ein übler Scherz. Und weil dieser Scherz trotzdem “normal” arbeitet, hat er dadurch seine Berechtigung.
Folgt man der Wissenschaftstheorie, dann werden viele epochale Erfindungen durch Zufälle gemacht. Weiter so! Wer weiß, welche Erfindung noch folgen wird. Ich folge deinen Berichten jedenfalls sehr gern.
Das ganz einfach deswegen erfolgreich, weil man leicht neue Dinge findet, wenn man Dinge hinterfragt die man gestern noch als gegeben angenommen hat.
Ganz so einfach geht es trotzdem nicht, Aber ähnlich.
Der Boost kennt die Spannung darunter nicht und haut einfach immer voll raus bis Voll Spannung erreicht wird. Benötigt wird ein Mischer. Passiv wird nicht klappen,also noch ein Op und Zugriff auf den Steuereingang. Meist einfach beim Spannungs Trimmpot.
Außerdem lädt er alles. Also muß auch der Fußpunkt anders ansetzen. Oder Du drehst um. Buck.
Danke für deine Antwort.
Das ist richtig. Die Ausgangsspannung ist Absolut. Und es gibt leider keine Strombegrenzung. Die macht der Widerstand, dafür hab ich ihn eingeführt. Wenn man da….. 2 V vorsieht, dann ändern Spannungsänderumgen der Gesamtspannung von 200 mV nach unten … den Strom um 10 % nach oben.
Die Spannungsänderungen… für LiFe von 3,4 bis 3,1 sind 300 mV. Mal 3 Zellen. Oder weniger, denn eine hat mehr Kapazität.
Die Änderung von LiIon.. hängt natürlich von der Kapazität ab. In diesem fall von Akku voll bis Leer etwa 400 mV. Macht zusammen… 1,2 V.
Der Strom wird sich von voll nach leer also … verdoppeln. Kann man durch einen größeren Widerstand noch verkleinern. Und bei voll etwa auf 80 % stellen….
Dazu kommt, dass es mir lieber ist, wenn der LiIon voller ist, dann wird nur eine Zelle balanciert… und die hat nicht die größte Kapazität.
Ja, wenn man die Ausgangsspannung relativ zur Plusseite einstellen könnte… das wärs. Zumindest etwas.
Das ist die spannende Frage… hab ich mich selbst gefragt. Die Speicherdrossel hängt auf der Plusseite, der Strom fliesst also von Ausgang zur Plusseite…… eine Spezialität der Boost Wandler.
Buck löst das Stromproblem auch nicht. Und: Buck kann nur die unterste Zelle laden. Ich muss die oberste Laden……
Danke dass du mitdenkst.
Ich habe hier nur die Ausrede: das ist ein Frankenstein. Was perfekt ist gehört da nicht rein…..
Zum Buck müsstest umdrehen. Also die zu behandelnde unten. Außer Du strickt einen ganz eigenen der negativ arbeitet.Wäre mit Ringkernen auch eine einfache Modifikation denkbar. Potentialfreie neu Wicklung.
Durch Begrenzung des Ladestromes könntest es schon auf max.Zellenspannung einstellen, aber so daß die erst nach Pack voll erreicht wird. Also nachladen,sonst wird überladen.
Ja, ganz sicher bin ich mir wegen des Plus Bezuges auch nicht.Es ist ein Regelkreis. Du entnimmt dem unteren Bereich Energie zum hochschaufeln und fügst später wieder großteils zu. Der Plus Bezug wäre zwar klar, der Elko macht es jedoch wieder unscharf. Im Extremfall schwingt das Gebilde.
Umdrehen kann ich wahrscheinlich nicht. Weilnich die Liion Zelle nur oben mit der Diode elektrisch zu einer LiFePo “verkleiden” kann. Ob das am BMS Massebereich funktioniert, hab ich nicht probiert, aber aus Pegelgrund bezweifele ich das.
Das wäre das beste
Siehst du auf der Platine einen Elko? Und schwingen tut es nicht…..
Unschön an dem Boost ist, dass nur ~ 1/4 der Leistung durch den Boost in der Zielzelle landet.
Wenn der Boost 95% Wirkungsgrad hat, ist der effektive Wirkungsgrad nur 80%.
Ich würde für so etwas einen “open-loop” Flyback im DCM verwenden.
Dann kann man die Leistung, die in der Zielzelle landet, über Ton oder f_sw sehr einfach nach Bedarf justieren.
Warum so wenig? Welchen anderen verluste gibt es ausser Widerstand und Eigenverluste des Wandlers?
Ich gestehe dass ich keine Ahnung habe wovon du redest…
Ich wollte jedenfalls was machen, was man kaufen kann. Selbst züchten für Frankenstein ? Never.
Das muss ich in der Tat zurücknehmen. Ich hätte mir besser die Schaltung mit FET, Induktivität und Diode kurz aufgezeichnet. Der “Ausgangskreis” des Boosts geht durch Induktivität, Diode und Zielzelle und nicht, wie ich fälschlicherweise angenommen habe, durch den kompletten Zellstack.
Genau, bin inzwischen auch überzeugt daß diese Überkopf Ladung mit Plus Bezug doch vernünftig arbeitet und nicht in die unteren Zellen lädt.
An euch beide, ich bin wirklich tagelang damit herumgelaufen, wirklich zu verstehen/mir klarzumachen, dass die durch die Speicherdrossel laufende Leistung auf der Plus Leitung aufsetzt. Obwohl es allgemeine Kenntnis ist, das nur die Leistung des Spannungsunterschiedes durch die Drossel geht.
Ich fand die Ausnutzung genau dieser Eigenschaft so interessant, dass ich das hier ausgenutzt habe. Ganz zu Erkenntnis Zwecken.
Eigentlich genauso wie der ganze Frankenstein.
Also, alles ok, danke für die Bestätigung.
Gruß an euch beide.
Siehst du eine Chance, einen solchen Simpel Voost auf reine Strombegrenzung umzustricken?
PS: ich glaube ich habe eine Idee…..
Eine Frankenstein Strombegrenzung…. Mit einem Widerstand.
Die einfachen Boost-ICs haben typischerweise nur eine Überstromschutz, aber keine konfigurierbare Stromregelung. Eine Stromregelung kann man mit Sicherheit irgendwie extern anflanschen. Das würde ich mir aber nicht antun.
Das, was ich oben bezogen auf einen Flyback angeregt habe, kann man aber auch direkt auf einen Boost übertragen: Im Discontinuous Conduction Mode (DCM) ist die Eingangsleistung eines Boost P_in = ( 1/2 * Vin² / L * t_on² * f_sw).
I_out = P_out / Vout = P_in * eta / Vout.
Im Grunde benötigt man man dafür nur einen ganz einfachen MCU ( für das PWM Signal in Abhängigkeit von Vin, Vout ), einen LDO ( Stromversorgung für den MCU ), einen FET, eine Induktivität und eine Diode ( + ein paar Rs und Cs) . Also Bauteile für < 0.5 USD.
Wenn man einen MCU im SOIC8 verwendet lann man das sogar auf Lochraster noch vernünftig aufbauen. Das MCU Programm kann heute zur Not vermutlich ChatGPT liefern.
