Es blitzt (nicht mehr)! Aktive Vorladeschaltung für Spannungen höher 60 Volt.

Es blitzt (nicht mehr)!

Aktive Vorladeschaltung für Spannungen höher 60 V

Stephan Brehm​


Wir alle kennen folgendes Problem: Schließen wir Akkus mit hoher Spannung an unsere Regler an, knallt und funkt es ganz gewaltig. Unsere Steckverbinder quittieren dies nicht nur mit gehörigem Abbrand, sondern mit der Zeit wird dadurch auch die elektrische Verbindung immer schlechter.
Das Blitzen hängt mit den Eingangskondensatoren der Regler zusammen, die zunächst aufgeladen werden müssen. Dieser Aufgabe kommen sie nur unwillig nach und leisten (elektrischen) Widerstand.


Ich suchte eine Lösung für einen Lipo-Akku mit 20S, also einer Ausgangsspannung von 84 V. Alle Lösungen, die bislang veröffentlicht wurden, endeten bei maximal 15S oder 60 V. Was also tun?
In einem Thread hier bei RC-N wurde mir geraten, mich an die Firma SLS Sinus-Leistungssteller zu wenden. Herr Zimmermann von SLS hat mich bei der nachfolgenden Lösung des Problems sehr unterstützt.

An dieser Stelle scheint mir ein Wort der Warnung angebracht. Wer mit solch hohen Spannungen umgeht, sollte wissen, was er tut. Weder der Autor noch die Firma SLS-Sinusleistungssteller übernimmt irgendeine Haftung für euer Tun oder die sich daraus ergebenden Folgen.

Der nachfolgende Vorschlag basiert auf der Idee, zwei der an sich nur bis 60 V zugelassenen aktiven Vorladeschaltungen AVS2 von SLS in Reihe zu schalten und jede mit einer TVS-Diode parallel gegen Überspannung zu schützen. Die TVS-Dioden werden dazu mit der anderen AVS2 diagonal thermisch gekoppelt, in der Skizze blau angedeutet.
Dies wird erreicht, indem die TVS-Dioden mit den Thermistoren auf der AVS2-Platine mechanisch verbunden werden. Die Thermistoren sind die Bauteile direkt neben den LEDs. Bevor es losgeht, benötigen wir zwei AVS2 und zwei TVS-Dioden Typ BZW04-40B. Das "B" ist wichtig, es beschreibt den bidirektionalen Typ. Darüber hinaus wird noch etwas Schrumpfschlauch benötigt.

Das Prinzip


BNA.jpg

Schritt 1
Diese Materialien werden benötigt. Bezugsquelle am Ende des Artikels.


BN1.jpg

Schritt 2
Die beiden AVS2 vom Schrumpfschlauch befreien



BN2.jpg

Schritt 3
Von einer AVS2 das gelbe Kabel und von der Anderen das rote Kabel ablöten



BN3.jpg

Schritt 4
Die beiden AVS2 versetzt übereinander kleben, so dass die vier Leuchtdioden sichtbar bleiben. Ich habe doppelseitiges Teppichklebeband verwendet und die AVS2 mit dem verbliebenen roten Kabel ist in diesem Beispiel oben.



BN4.jpg
BN5.jpg

Schritt 5

Von der oberen Platine (am Anschluss des entfernten gelben Drahts) die erste Diode so anlöten, dass der Diodenkörper direkt über dem Thermistor (im Bild das kleine braune Bauteil unter der Diode) der unteren AVS und links der LED zu liegen kommt. Die Diode möglichst nah an den Thermistor herandrücken. Die Polung der Diode ist egal, da bidirektional, d. h. in beide Richtungen gleiches Verhalten.

BN6.jpg

Schritt 6

Am rechten Anschluss der Diode ein Stück Schrumpfschlauch zur Isolation aufschieben und am gelben Draht der unteren AVS anlöten. Den isolierten Anschluss der Diode vorsichtig etwas in den Zwischenraum der beiden AVS drücken, damit die Dioden der unteren AVS von oben gut sichtbar bleiben.

BN7.jpg

Schritt 7
Mit der zweiten Diode am roten Drahtanschluss der oberen AVS2 beginnen und den Diodenkörper unter den Thermistor der oberen AVS2 platzieren. Die Wärmekopplung muss hier durch die Platine. Auch hier ein Stück Schrumpfschlauch drüber und am Anschlusspunkt des entfernten roten Drahts der unteren AVS enden lassen.

BN8.jpg

Schritt 8
An dieser Stelle jetzt eine Verbindung der beiden Dioden und der beiden AVS herstellen.

BN9.jpg

Schritt 9

Die beiden Dioden nun mit einem winzigen Tropfen Sekundenkleber an den Thermistoren fixieren. Da die beiden Anschlusskabel nun recht nahe beieinander liegen, habe ich diese mit einem Tropfen Harz gegeneinander isoliert.

BN10.jpg

Schritt 10
Zum Abschluss wird die Einheit wieder in transparenten Schrumpfschlauch eingeschrumpft. Den ersten Test am besten erstmal an einem (strombegrenzten!) Konstanter bei niedriger Spannung vornehmen und die Spannung schrittweise erhöhen. Das Modul zwischendurch abkühlen lassen, da sonst die Temperatur-Gegenkopplung aktiv wird und den Vorladestrom mindert.

BN11.jpg

Viel Erfolg beim Nachbau.
Während ich diesen Artikel erstellt habe, hat die Firma SLS beschlossen, die benötigten Materialien als Packung zu vertreiben, so dass es nicht nötig ist, die Dioden separat zu erwerben. Link: http://www.sinusleistungssteller.de/AVS.html

 
wie gewohnt von Gerd ein Superteil.. Nur war da nicht mal was? Geräte > 48 V 60 V und drüber sind keine Spannungen mehr die unbedenklich sind. Ein deutlicher Warnhinweis ist doch wohl mal mehr als angebracht... just my 2 cent.
 
3. Absatz oben schrieb:
(...)In einem Thread hier bei RC-N wurde mir geraten, mich an die Firma SLS Sinus-Leistungssteller zu wenden. Herr Zimmermann von SLS hat mich bei der nachfolgenden Lösung des Problems sehr unterstützt.
An dieser Stelle scheint mir ein Wort der Warnung angebracht. Wer mit solch hohen Spannungen umgeht, sollte wissen, was er tut. Weder der Autor noch die Firma SLS-Sinusleistungssteller übernimmt irgendeine Haftung für euer Tun oder die sich daraus ergebenden Folgen.
Der nachfolgende Vorschlag basiert auf der Idee(...)
;)
 
Was spricht dagegen, einen schnöden Widerstand zu verwenden? Bei meinem Elektrorad mit 48V Akku funktionierte dies mehrere Jahre problemlos. Der Widerstand wurde per Schalter geschaltet, danach der endgültige Kontakt mit einer 4mm Golstecker-Steckbrücke hergestellt. Bei bestimmt 600 Steckvorgängen gab es nie Probleme.

Ich habe mal versucht was zu rechnen.

Ausgang: Dieser Regler:

http://www.lf-technik.de/shop/images/product_images/popup_images/4568_0.jpg

Kondensatoren 2x 50V 470uF, falls parallel, dann ~1000uF Angenommene Endspannung: 50V Ladestrom

Ladestrom <250mA, daher 250Ohm Widerstand

Gesucht: Die Zeit, bis der Kondensator auf 48V geladen ist.

http://home.arcor.de/wetec/rechner/cclad.htm

Ich komme da auf 0,8s.

Also alles praktikabel.

Habe ich einen Fehler gemacht?

Grüße,

Julian
 
Was spricht dagegen, einen schnöden Widerstand zu verwenden? Bei meinem Elektrorad mit 48V Akku funktionierte dies mehrere Jahre problemlos. Der Widerstand wurde per Schalter geschaltet, danach der endgültige Kontakt mit einer 4mm Golstecker-Steckbrücke hergestellt. Bei bestimmt 600 Steckvorgängen gab es nie Probleme.

Ich habe mal versucht was zu rechnen.

Ausgang: Dieser Regler:

http://www.lf-technik.de/shop/images/product_images/popup_images/4568_0.jpg

Kondensatoren 2x 50V 470uF, falls parallel, dann ~1000uF Angenommene Endspannung: 50V Ladestrom

Ladestrom <250mA, daher 250Ohm Widerstand

Gesucht: Die Zeit, bis der Kondensator auf 48V geladen ist.

http://home.arcor.de/wetec/rechner/cclad.htm

Ich komme da auf 0,8s.

Also alles praktikabel.

Habe ich einen Fehler gemacht?

Grüße,

Julian

Wie konntest du nur, jetzt hat der AVS2 doch keine Daseinsberechtigung mehr :D
 
Wie konntest du nur, jetzt hat der AVS2 doch keine Daseinsberechtigung mehr :D

Könnten also böse Zungen behaupten, diese Elektronikschaltung löst ein Problem, welches mit einem schnöden Widerstand bereits perfekt gelöst ist?
So einfach kann es doch eigentlich gar nicht sein, andererseits hätte mir dann bestimmt schon jemand meine Berechnung um die Ohren gehauen...
Naja, zum Glück war Physik immer mein Lieblingsfach. :D
 
ja ist wie mit dem Phasenprüfer.... war auch ganz einfach... i.p hasse ja recht *kopftätschel* für deinen Regler....
Kondensatoren 2x 50V 470uF, falls parallel, dann ~1000uF Angenommene Endspannung: 50V Ladestrom.....
im Vergleich zur Überschrift und dem Warnhinweis also den würde ich ersrst mal daaa nicht benutzen oder ? allerdings bin ich der Meinung das ich da man bei diesen Stellern ( es sind seltenst Regler) und bei Preisen im deutlich 3 stelligen Bereich derartige Schalungen durchaus integrieren kann, um eine Einschaltstrombegrenzung on bord zu haben. das sollte das Ziel sein und nicht noch irgend ein Gedöns was irgendwo im Flieger extra rum fliegt.
 
wie gewohnt von Gerd ein Superteil.. Nur war da nicht mal was? Geräte > 48 V 60 V und drüber sind keine Spannungen mehr die unbedenklich sind. Ein deutlicher Warnhinweis ist doch wohl mal mehr als angebracht... just my 2 cent.

Acht Gott was interessiert schon hier VDE 0100 und das für den elektrotechnischen Laien bei 14S Schluss mit lustig ist. Kommt ja nur die Mordkommission wenn es einen Toten im Zusammenhang mit einem Stromunfall gibt. Da hilft dann auch kein Disclaimer, der kann als Vorsatz ausgelegt werden.
 

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