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Batterie-Balancer

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http://www.schaltungen.at/

                                                                                            Wels, am 2021-01-10

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~015_b_PrennIng-a_elektronik-solar-batterie.balancer (xx Seiten)_1a.pdf

Blei wie auch AGM kann man problemlos ohne Balancer benutzen, da am Ladungsende Wärme produziert wird.
Oder hast Du schon mal einen Blei-Gabelstapler mit Balancer gesehen.
Die 6 Zellen in dem 12V Akku kommen auch ohne Balancer aus.

Wenn die Akkus von Anfang an immmer in Serie ge- und entladen werden, ist das kein Problem.
Schliesslich ist eine solche 24V Schaltung in Millionen von LKWs verbaut.
Sicherheitshalber würde ich noch einen Tiefentladeschutz 21,0V verbauen.
Besser aber Entladeschlussspannung getrennt für beide Akkus also 2x 11,8V überwachen !

Selbst wenn die Batterien aus der gleichen Charge stammen und vor dem Einbau durch zeitweilige Parallelschaltung auf gleiches Spannungsniveau gematcht wurden, driften sie spätestens nach ca. 2..3 Jahren so weit auseinander, daß die schwächere Batterie dies mit Aufblähen ev. quittiert, in Einzelfällen auch mit Platzen und Auslaufen.
Bei Bleiakkus ist das Balancing leider nicht so einfach, da sich erstens der Ladezustand nicht so direkt an der Klemmenspannung ablesen läßt wie bei Lithium-Typen und zweitens Bleiakkus fast immer aus mehreren Zellen bestehen, auf die man von außen keinen Zugriff hat und somit das Driften einer Zelle nicht erkennt.
Nichtsdestotrotz sind Bleiakkus deutlich weniger empfindlich gegen Drift als Lithium.
Wenn es nicht gerade extrem hochpreisige Spezialtypen sind, kann man sich den Balancer sparen und muß halt die etwas eingeschränkte Lebensdauer in Kauf nehmen.
Blei Akkus leben ohnehin nur ca. 7 Jahre.


Batterie-Balancer Ladungsausgleicher 12V
battery balancer
Ausgleichsregler

https://de.wikipedia.org/wiki/Balancer



Batterie Balancer Schaltplan
Solar System Battery Balancer Equalizer for Blei-Säure-Akkus
PowerCheq", "Battery optimizer"
Batterie-Balancer Ladungsausgleicher 12V
Batterie Ladungsausgleicher
Ausgleichslader Balancer 24V 36V 48V Solar Akku
LOADCHAMP LCAL5 Batterie-Ausgleichslader (Balancer)



Wenn du ein 24V Blei-Batteriesystem hast:
Nachmessen!
Am besten sofort:
Nimm ein Multimeter, stelle es auf Gleichstrom-Spannungsmessung
und messe einfach mal die Spannung jeder einzelnen Batterie in deiner Batteriebank.
Die sollten alle bis auf 0,2 .. 0,3V gleich sein.
Mit angeschlossenem Ladegerät, ohne Ladegerät, unter Last und in Ruhe.




Wie kann eine Ungleichheit zwischen den Batterien in einer Batteriebank verhindert werden?

Der Battery Balancer von Victron Energy kostet nicht mal 70 Euro, ist einfach zu installieren und löst das Problem:
Wenn die Batteriebank geladen wird, misst der Balancer Spannungsunterschiede zwischen den einzelnen Batterien.
Da, wo ein Unterschied ist, erzeugt der Battery Balancer eine kleine Last auf der Batterie mit der höheren Spannung.
So geht mehr Strom auf die Batterie mit der niedrigeren Spannung, die dann stärker geladen wird.

Es gibt auch Balancer für um die 25 Euro.
Dazu ein Tipp: Lass es!
Dessen Arbeitsweise ist völlig anders (hier wird Strom aus einer Batterie genommen und versucht, in die andere zu pumpen) und geeignet, eine der Batterien komplett leer zu saugen und damit zu zerstören – was wohl auch schon einigen Anwendern passiert ist.
Der Victron dagegen arbeitet nur, wenn geladen wird und entnimmt niemals einer Batterie Strom.

Lieferumfang:
1x Victron BBA000100100 Battery Balancer
1x Bedienungsanleitung
Artikelnummer:   8OF-67-009670
Teilenummer:     BBA000100100

Fa. victron energy  battery balancer BBA000100100   € 67,77

Der Victron Energy Battery Balancer (MPN BBA000100100) ist Ladungszustandsausgleicher, bzw Spannungsausgleicher für 24V und 48V Batterie-Bänke.

Balancer Ladungsausgleicher für 12V Batterien in 24V oder 48V Systemen von Victron Energy

Der Battery Balancer (Ladungszustandsausgleicher) gleicht den Ladezustand von zwei in Serie geschalteten 12 V Batterien oder von mehreren parallele Strängen von in Serie geschalteten Batterien aus.
Wenn die Ladespannung eines 24 V-Batteriesystems auf über 27 V ansteigt, schaltet sich der Battery Balancer ein und vergleicht die Spannung bei den zwei in Serie geschalteten Batterien.
Der Battery Balancer entnimmt der Batterie (oder den parallel geschalteten Batterien) mit der höchsten Spannung einen Strom von bis zu 1 A.
Der daraus resultierende Unterschied beim Ladestrom sorgt dann dafür, dass sich alle Batterien an denselben Ladezustand angleichen.
Falls notwendig können mehrere Balancer parallel geschaltet werden.
Eine 48 V Batterie-Bank kann mit drei Battery Balancers ausgeglichen werden.
Der Victron macht dies so:
Der arbeitet nur, wenn die Bank geladen wird, die Spannung also über 26 V ist.
Und dann erzeugt er eine Last auf einer Seite der Bank, so dass diese Seite weniger, die andere Seite mehr vom Ladestrom abbekommt.

24V System
Ein Battery Balancer, der am zwei in Serie geschaltete 12V Batterien angeschlossen ist




48V System

Falls notwendig können mehrere Balancer parallel geschaltet werden.

Eine 48 V Batterie-Bank kann mit drei Battery Balancern ausgeglichen werden.
LED Anzeigen

Grün: ein (Batteriespannung > 27,3V)
Orange: unterer Batteriekreislauf aktiv (Abweichung > 0,1V)
Orange: oberer Batteriekreislauf aktiv (Abweichung > 0,1V)
Rot: Alarm (Abweichung > 0,2V) Bleibt aufrecht, bis die Abweichung auf unter 0,14V zurückgegangen ist oder, bis die Systemspannung auf unter 26,6V abfällt.

Alarm-Relais
Normal offen.
Schließt sich, wenn sich die rote LED einschaltet und öffnet sich, wenn sich die rote LED ausschaltet.


3 Battery Balancer, die an 4 in Serie geschaltete 12V Batterien angeschlossen sind.






24V System

Battery Balancer, angeschlossen zu 6 in serie/parallel verbunden 12V Batterien




48V System

3 Battery Balancer, die an 3 parallele Stränge von insgesamt 12 in Serie geschaltete 12V Batterien angeschlossen sind.



Quelle:
https://www.victronenergy.de/upload/documents/Datasheet-Battery-Balancer-DE.pdf
https://www.victronenergy.de/batteries/battery-balancer






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Worauf es beim Battery Balancing von Lithium-Ionen-Akkus ankommt

https://www.elektronikpraxis.vogel.de/worauf-es-beim-battery-balancing-von-lithium-ionen-akkus-ankommt-a-682080/


Battery Balancing verbessert Leistung und Lebensdauer

https://www.all-electronics.de/battery-balancing-verbessert-leistung-und-lebensdauer/





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 LiPo  Balancer

Beim Laden mehrzelliger Lithium Polymer Akkus besteht die Gefahr, dass einzelne Zellen durch einen unterschiedlichen Ladezustand überladen werden.
Es gibt verschiedenen Möglichkeiten, dies zu verhindern.
Eine Möglichkeit ist, dass die Spannung einer schon vollen Zelle begrenzt wird.
Genau das macht ein Balancer. Dazu muss immer eine LiPo Balancer Stufe zu einer Zelle parallel geschaltet werden.
Beim Begrenzen der Spannung fließt der Ladestrom nicht in den Akku, sondern in den Balancer und wird in Wärme umgesetzt.






Schaltplan Balancer


Der angegebene Strom von 2 Ampere sollte normalerweise der maximale Ladestrom sein.
Bis 2 Ampere Strom, die in den Balancer und nicht in den Akku fließen, hält der Balancer die Spannung konstant.
Ob bei diesem maximalen Strom noch ein sinnvoller Betrieb möglich ist, hängt davon ab, wie viele Stufen gleichzeitig mit hohem Strom arbeiten und wie gut die Verkabelung ist (siehe weiter unten).
Wenn nur eine Stufe arbeitet funktioniert der Balancer bei diesem Strom über längere Zeit einwandfrei.
Bei mehreren aktiven Stufen ist der maximale Dauerstrom 1-1,5 A.

Wenn eine gelbe LED leuchtet gibt die Temperatur des Kühlkörpers Auskunft über die Ausgleichsleistung des LiPo Balancer.
Bei regelmäßig balancierten Akkus wird der Kühlkörper nur selten überhaupt warm werden. Ist der Kühlkörper jedoch kaum noch anzufassen, sind hohe Ausgleichsströme geflossen.
Dann muss der geladene Akku überprüft werden. Ursache könnte eine defekte Zelle oder bei mehreren, parallel verschalteten Zellen eine Unterbrechung einer einzelnen Zelle sein. Höhere Ausgleichsströme, verursacht durch Zellen mit unterschiedlichem Ladezustand im Akkupack, sind nach einer sehr tiefen Entladung, nach längerer Lagerung oder nach einer eventuellen Beschädigung des Akkus zu erwarten.
Dann sollte auf keinen Fall der maximale Strom überschritten werden sollte.

Wenn ein regelmäßig balanciert geladener Akku in Ordnung ist und ein unterschiedlicher Ladezustand der Zellen in einem Akkupack unwahrscheinlich ist, kann der Ladestrom auch erheblich höher sein, denn es fließt am Ladeende nur ein geringer Ausgleichsstrom.
Dann sollte aber dem Ladevorgang die nötige Aufmerksamkeit verleihen werden.
Also unbedingt auf die LED’s und auf die Kühlkörpertemperatur achten.
Die Gefahr einer Überlastung und somit einer defekten Sicherung ist im normalen Betrieb zwar gering, besteht aber immer, wenn der Ladestrom über 3 A gewählt wird.
usw.




Inbetriebnahme:
Zur Inbetriebnahme sollte der Balancer an ein Labornetzteil mit Strombegrenzung angeschlossen werden.
Wenn das nicht vorhanden ist, geht auch jede andere Stromquelle, wie
z.B. auch ein Akku, wobei dann in die Zuleitung eine kleine Glühbirne geschaltet werden muss.

Nun sollten die grüne und gelbe LED leichten.
Jetzt kann auf der Platine an den Lötstellen der Anschlusskabel eine Spannung zwischen 4V und 4,3V gemessen werden.
Die Spannung kann jetzt schon auf den gewünschten Wert eingestellt werden, siehe Abgleichanleitung weiter oben

Bauteil Stückliste von Reichelt Elektronik

Part Value Reichelt Bestell Nr.  Preis
Part Value Reichelt Bestell Nr.  Preis
C1 100n X7R-G1206 100N 0,05
R1 1k SMD 1/4W 1,0K 0,1
C2 6,8u SMD ELKO 6,8/16 0,09
R2 470 SMD 1/4W 470 0,1
oder Tantal 6,8u SMD TAN. 6,8/20 0,61
R3 120k SMD-0805 120K 0,1
D1 BAT48 BAT 48 SMD 0,14
R4 68k SMD 1/4W 68K 0,1
F1 3A OMT 125 3,0A 0,45
R5 4,7k SMD 1/4W 4,7K 0,1
IC1 LM358D LM 358 SMD 0,12
R8 4,7k SMD 1/4W 4,7K 0,1
U$1 LM385SO08 2,5 LM 385 D2,5 0,28
R9 1M SMD 1/4W 1,0M 0,1
LED1 Power Grün SMD-LED 1206K GN 0,14
R10 470 SMD 1/4W 470 0,1
LED2 Active Gelb SMD-LED 1206K GE 0,14
Isoliernippel
IB 2 0,05
LED3 Fehler Rot SMD-LED 1206K RT 0,14
Glimmersch.
GLIMMER TO 220 0,05
Q1                  BTS141 BTS 141 2,6
.


R6 10k PT 6-L 10K 0,21 oder Spindelpoti 10k 64Z-10k 0,72


http://www.kc-world.de/LiPo-Balancer.htm








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Impressum: Fritz Prenninger, Haidestr. 11A, A-4600 Wels, Ober-Österreich, mailto:schaltungen@schaltungen.at
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