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fliegerhannes

RCLine Neu User

  • »fliegerhannes« ist der Autor dieses Themas

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1

Montag, 2. Juli 2007, 12:31

Suche USV-Stromversorgung während des Startvorganges für Ladegerät im Kofferaum

Hallo Elektroniker !

Als engagierter Elektro-Flieger habe ich folgendes Problem:
Meine mobile Akku-Ladestation befindet sich im Kofferaum meines Autos. Da ich des öfteren während eines Flugtages mein Fluggelände wechsle sollte auch während der Fahrt die Zeit zum Akkuladen genutzt werden. Nun ist es so, daß sich während des Starvorganges wegen Unterspannung meine Ladegeräte abschalten und daher alle Daten verlorengehen, sowie wenn der Motor läuft die Geräte wieder neu gestartet werden müssen.

Eine umständliche Prozedur die sicher mit einer USV-Schaltung elegant zu lösen wäre.
Meine "theoretischen" Lösungen reichen von Gold-Cap-Kondensatoren über einen einfachen Stützakku (billige NiCd-Akkus) mit Diode u. Widerstand bis hin zu den kompliziertesten Konstruktionen mit Fenster-Diskriminator u. mehrpoligen Umschalt-Relais.

Grundvoraussetzung ist, daß ich eine vollautomatische und auch preiswerte Lösung suche um nicht alle 14 Tage den Stützakku zur separaten Ladung entnehmen muß.
Leider stand am Ende meiner bisherigen Planungen immer ein "funktioniert nicht", "zu teuer" oder "viel zu kompliziert" . Um mir noch weitere Sackgassen-Lösungen zu ersparen bitte ich in diesem Forum um Hilfe da ich glaube vor lauter Bäume den Wald nicht zu sehen.

Sollte ein Flieger-Kollege bereits eine USV-Stromversorgung in der Praxis verwenden wäre ich für entsprechende Tipps u. ev. Anleitungen dankbar.
(Bin kein Elektroniker sondern nur Modellfleger u. Elektronik-"bastler").

Spannungen: Ladegerät verkraftet 10,7 - 17 V AC
Auto-Batterie (oh. laufenden Motor). ca. 12,5 V
Auto-Batterie (mit laufenden Motor) 13,8 V u. steigend
Beim Startvorgang bricht die Spannung unkontrolliert zusammen, habe leicher kein Speicher-Oszilloskop um hier genaue Daten zu erlangen.
mfg
Karl

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »fliegerhannes« (2. Juli 2007, 12:32)


Abdrehfaktor

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2

Montag, 2. Juli 2007, 17:24

Hi!

Ich würde das mit einem 10-20Ah Blei(gel) Akku lösen, der parallel zur Starterbatterie hängt, allerdings sich durch eine Diode nicht in diese entladen kann. Am 20Ah- Akku hängen die Ladegeräte.
Normalerweise ist die Diode gebrückt. Durch ein Zeitrelais kann diese Brückung auf Knopfdruck für sagen wir mal 3min aufgehoben werden.

Du stehst also auf dem Flugplatz, und ziehst Strom aus beiden Akkus. Vor dem Anlassen drückst du den Knopf. Nun hast du 3min Zeit, während dieser der Startvorgang nicht die 20Ah Batterie, sondern nur die Starterbatterie belastet. Nach 3min, wenn der Motor läuft, wird die Diode wieder gebrückt, und Ladegeräte und 20Ah Batterie sehen wieder die volle Spannung, und werden mit 13,8V versorgt bzw. geladen.

Ciao,

Julez

Manfred Wagner

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3

Montag, 2. Juli 2007, 22:35

Hi,

ich würde einfach nur eine Schottky Diode zwischen Autobatterie und "Pufferakku" machen, keinen Schalter...oder gar Zeitrelais...
Der Pufferakku kann auch rel. klein sein, muss ja nur ein paar Sekunden überbrücken..Hat ca. 0,5 Volt weniger als die Starterbatterie, aber das ist ja wohl eher von Vorteil... 10,7 an der Starterbatterie kann schon zu wenig sein...

Grüsse, Manfred

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4

Dienstag, 3. Juli 2007, 12:32

Hallo,

Genau das wollte ich auch machen, Akkus während der Fahrt aufladen.
Da kommt aber noch ein anderes Problem. Wenn der Motor läuft kann die Spannung für das eine oder andere Ladegerät auch zu hoch sein. Meine Lipocard z. B. verträgt das gar nicht. Sie geht auf "Fehler" und bricht den Ladevorgang ab.
USV wäre ja schon schön und gut aber damit wieder auf ein normales Ladegerät ist vom Wirkungsgrad her doch eher weniger zu empfehlen. Was passiert, wenn der Motor nicht läuft? Der Eigenverbrauch solcher USV's ist erheblich.

Gruss Bruno

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »^____« (3. Juli 2007, 12:34)


RichardS

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5

Dienstag, 3. Juli 2007, 13:42

Hallo,

ich habe seit ca. einem Jahr einen 20 Ah Bleigel im Koferraum über eine "dicke"
Doppel-Schottky Diode (z.B. aus einem defekten PC-Schaltnetzteil ausbauen - 60 A) im Betrieb.
Der Akku im Kofferraum ist immer schön aufgeladen und es gibt keine Probleme
bei leufenden Ladevorgängen beim Autoanlassen.

Gruß,
Richard
Gruß, Richard. :w

http://www.richard-dj1pi.de
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Flugstatus: Heli - Tanz ...und nicht so hartes 3D.....
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6

Dienstag, 3. Juli 2007, 16:57

Hallo Richard,

Beim anlassen bestimmt nicht. Wie ist es aber wenn der Motor etwas hochtouriger läuft? Viele Hersteller waren vor dem Betrieb bei laufendem Motor.

Gruss Bruno

Abdrehfaktor

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7

Dienstag, 3. Juli 2007, 17:04

Kann es sein, das das Problem eher die Spannungswelligkeit, und nicht deren mittlere Höhe ist? Ich kann mir vorstellen, das so eine Lichtmaschine alles andere als lupenreinen Gleichstrom raushaut.
Und nen richtig fetter Lader hat mit seinen fetten Kondensatoren dann wohl weniger Probleme als eine eher filigrane LipoCard.

8

Dienstag, 3. Juli 2007, 18:17

naja, abgeraten wird, weil auf dem Bordnetz alles andere als saubere Gleichspannung ist. Das kann von negativen Spannungsspiztzen mit richtig Energie von 200V beim Abschalten von induktiven Verbrauchern bis zu positiven Spannungsspitzen in der gleichen Größenordnung, temporärer Unterspannung bis 3V hinunter beim Startvorgang und teilweise 16V bei defekter Lichtmaschine alles geben. Auch ein überlagerter Wechselspannungsanteil von 3Vss mit mehrerern Kilohertz...

Kann man alles für empfindliche Elektronik filtern, aber bei großen Verbrauchern wirds schwierig. Und wenn diese auch noch eine gewisse Konstanz brauchen (wie bei Ladegeräten mit Stromregelung und Spannungskonstanz für LiPos...), wirds schon heftig.

Die Idee mit der Pufferbatterie ist soweit ok, es gibt aber auch Buck-Boost-Regler, die mit sowas zurechtkommen. Sind allerdings teurer.

Aus einem anderen Grund ist davon abzuraten, während der Fahrt Akkus zu laden: Die Beaufsichtigung ist nicht gewährleistet und durch die Vibrationen während der Fahrt kanns eventuell sogar zu Kurzschlüssen kommen. Und einen sich langsam aufblähenden LiPo während eines Überholvorgangs auf der Landstraße stelle ich mir schon spannend vor...

RichardS

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9

Dienstag, 3. Juli 2007, 21:12

Hallo Bruno,

deine LipoCard lädt sicherlich mit nicht so großen Strömen, also Du kannst einen LC-Filter vorschalten.
Und wenn das nicht reicht eine stromkompensierte Drossel dazu, so gibt es dann kein Problem mehr, :)

Gruß,
Richard.
Gruß, Richard. :w

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10

Mittwoch, 4. Juli 2007, 12:41

Hallo Richard,

Danke für Deinen Tipp. An sowas habe ich auch schon gedacht. Ich werde bei Bedarf diese Spannung einmal genauer unter die Lupe nehmen.

Gruss Bruno

fliegerhannes

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11

Donnerstag, 5. Juli 2007, 19:26

Hallo Leute !

Zuerst vielen Dank für die zahlreichen Vorschläge und wirklich brauchbaren Tips. Wie gesagt ich sah vor lauter Bäume den Wald nicht und verannte mich in die kompliziertesten elekton. Schaltungen. Die beste und auch einfachste Lösung dürfte wirklich die Pararellschaltung eines Bleiakkus sein.

Werde mir einen entsprechenden Bleiakku besorgen und diesen vorerst, wie von Manfred u. Richard vorgeschlagen, über eine Schottky Diode an den Autoakku anschließen. Da die Kapazität des Akkus eine Kostenfrage darstellt glaube ich daß für meinen Zweck ein 12 V 7,2 Ah Akku genügt. Sollte die immer (außer bei laufenden Motor) durch die Diode unter 12V liegende Spannung des Pufferakkus dessen Lebensdauer verkürzen werde ich die von Julez vorgeschlagene Schaltung mit den Zeitrelais nutzen. (Im normalen Fahrbetrieb wird der Pufferakku vom Autoakku getrennt). Muß mich erst in die Bleigelakku-Technologie (und daher auch richtigen u. schonenden Behandlung des Bleiakkus) einarbeiten.
mfg
Karl

Manfred Wagner

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Beruf: Dipl. Ing. Kunststofftechnik

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12

Donnerstag, 5. Juli 2007, 22:24

Hi Karl,

die einfachsten Lösungen in der Technik sind meist die Besten.
Um von 90% Perfektion auf 99% zu kommen, ist der Aufwand 9 mal so gross wie von 0 auf 90% zu kommen..

OK, zugegeben, völlig subjektive Meinung...

Grüsse, Manfred

RudiRolf

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Beruf: Mechaniker

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13

Freitag, 6. Juli 2007, 12:40

Hallo
manchmal machen Baumärkte und ähnliche Grosshandelsketten Sonderangebote von normalen Autobatterien mit 32 Ah Preis ca 1,- Euro je Ah während die Motorradbatterien vermutlich teurer sind denn die hab ich noch in einer Aktion gesehen
MfG
Rudi

^____

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14

Freitag, 6. Juli 2007, 12:51

Hallo,

Es gibt z. B. bei OBI auch solche Powerboxen fürs Auto. Wenn man dort eine Schottkydiode einbaut würde das auch gehen und man kann die Box erst noch mitnehmen. Dies wäre ein grosser Vorteil gegenüber fest installierten oder losen Akkus im Auto.

Gruss Bruno

15

Freitag, 6. Juli 2007, 14:53

das parallelschalten der beiden Batterien (Gelakku im Kofferraum, Starterbatterie vorn) sollte kein Problem sein, was die Lebensdauer des Gelakkus anbelangt. Denn durch die lange Leitung kommt während des Startvorgangs kaum Last auf den Zusatzakku. Ladeschlussspannung ist bei beiden Akkutypen gleich (14,4V bei Raumtemperatur), allerdings wird für Pufferzwecke (also jahrelanger Dauerbetrieb) die niedrigere Spannung von 13,8V empfohlen. Aber ein normales Auto läuft nicht im Dauerbetrieb...

Bleibt nur noch die Entkopplung für den Startvorgang und sonstige Unterspannungen. Da passt die Schottky-Diode, auch was die Absicherung für den Dauerversorgung (14,4-0,5 =13,9) anbelangt.

Bei einer "großen" Bleibatterie vom Baumarkt dürfte die Kapazität groß genug sein, um mit der Induktivität und dem ohmschen Widerstand der Zuleitung das schlimmste zu Filtern.

^____

RCLine User

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16

Freitag, 6. Juli 2007, 15:01

Hallo,

Zitat

Bleibatterie vom Baumarkt dürfte die Kapazität groß genug sein um mit der Induktivität und dem ohmschen Widerstand der Zuleitung das schlimmste zu Filtern.


Nein, so ein Akku kann nicht als Pufferkapazität verwendet werden. Sowas geht grundsätzlich nicht. Ausserdem ist der Zuletungswiderstand und erst recht die Induktivität des Kabels viel zu gering als dass man es als Ladewiderstand ansehen könnte.

So ein parallel geschalteter Akku bricht beim Startvorgang genau gleich tief ein wieder Hauptakku. Er kann gar nicht anders. Deshalb die Schottkydiode um einen Stromrückfluss zu unterbinden. Das vorgeschlagene Relais ist schon viel komplizierter.

Wollte man wirklich eine Spannung glätten oder puffern müsste man schon einen dieser 1 Farad Kondesatoren aus dem Auto Hifi Bereich parallel zum Autoakku schalten. Solche Massnahmen schiessen aber finanziell weit über das Ziel hinaus.

Gruss Bruno

17

Freitag, 6. Juli 2007, 17:12

Das Kabel von vorn nach hinten hat einen Querschnitt von maximal 4mm². Länge ist dann ca. 5m. Das sind dann 10m (hin und zurück) * 4,71mOhm/m, also 47,1mOhm. Und Induktivität ist dann etwa 10uH. Hier sollte jedoch auch auf beiden Batterieseiten eine Sicherung sitzen (denn beide Batterien können bei aufgescheuertem Kabel einen erstklassigen Kabelbrand verursachen!!!)

Starter zieht zum Anlaufen mal deutlich über 200A.

Das ganze jetzt mal simuliert mit zwei idealen Batterien (ohne Innenwiderstand, 10kF, abgeleitet aus dem Energieinhalt E= 1/2CU² -> C=2E/U² = 12V*36A*3600s/144V²=10800As/V ~10kF ). Alleine der Vorwiderstand der Zuleitung verursacht einen derartigen Spannungsfall, dass zuerst die Starterbattterie leer wird (grün), bevor der Strom aus der Hilfsbatterie so richtig ansteigt (türkis)

Das mit dem großen Kondensator wirkt auch nur dann, wenn ein Zuleitungswiderstand vorhanden ist (RC-Filter), weil er sonst ja mit der Kapazität der Batterie kurzgeschlossen ist und folglich ja auch mit der Startbatterie schlagartig entladen wird.
»e-beaver« hat folgendes Bild angehängt:
  • Bild2.jpg

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »e-beaver« (6. Juli 2007, 17:17)


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18

Freitag, 6. Juli 2007, 17:38

Hallo,

Zitat

mit der Kapazität der Batterie


Der Bleiakku hat keine mit einem Kondensator vergleichbare Pufferkapazität. Kein Akku kann als Puffer verwendet werden. Deine Berechnung betreffend Kapazität in Abhängigkeit vom Entladestrom zu Energieinhalt ist theoretisch schon richtig, kann aber hier nicht so angewendet werden. Du machst insofern einen Ueberlegungsfehler, dass zwar der Gleichstrom Innenwiderstand sehr sehr tief ist, aber die Impedanz von akkus ist wiederum relativ hoch. Deshalb kann man ihn nicht als Puffer für pulsierende Spannungen verwenden.

Es werden auch niemals 200 A über Deine 4 qmm Leitung fliessen sondern Anteilmässig und das kann bereits massiv zuviel sein.

Ist aber egal. Von mir aus wartet halt der zweite Akku mit seinem Entladestrom bis der erste leer ist.

Gruss Bruno

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »^____« (6. Juli 2007, 18:59)


19

Montag, 9. Juli 2007, 12:12

das Grundproblem im Fahrzeug ist nicht die Batterie, die ist sehr niederimpedant und durch einen Kondensator direkt an der Batterie parallelgeschlossen nicht zu verbessern.

Aber es fängt damit an, dass die Batterie an die Masse (Karosserie) angeschlossen werden muss und bereits durch diese Verbindung (seeeehr dickes Kupferkabel) und die hohen Ströme Masseversatz (im Normalbetrieb ~0,5V, im Startvorgang deutlich mehr) auftaucht. Kann man jetzt alles weiter detaillieren (Innenwiderstand der Batterie, Massekabel, Streukapazitäten, Zusatzverbraucher), aber am grundsätzlichen Verhalten wird das wenig ändern (Innendwiderstand Batterie + Leitungswiderstand in Serie = Ersatzwiderstand frei nach Kirchhoff).

Filterkondensatoren wirken am Verbraucher, um die Zuleitungsverluste (induktiv und rein ohmisch) wieder wegzufiltern. Und da im statischen Startfall üblicherweise nach mehreren Sekunden der Motor läuft, sinkt die Spannung an der zweiten Batterie zwar etwas ab, aber vom massiven Einbruch an der Starterbatterie bekommt die fast nichts mit. Das wollte ich mit der Simulation darstellen.

Hab aber dennoch die Simulation nochmals erweitert - Nachbildung des Startermotors, Einfügen eines Innenwiderstands in die Batterie und einen sehr vereinfachten Verbraucher (Ladegerät mit ohmschem Innenwiderstand, der etwa 4A ziehen soll).

Erstmal ohne Batterie
»e-beaver« hat folgendes Bild angehängt:
  • Bild2.jpg

20

Montag, 9. Juli 2007, 12:13

und jetzt mit zweiter Batterie im Kofferraum
»e-beaver« hat folgendes Bild angehängt:
  • Bild1.jpg