12V/100A Umschalten

[Hightech]

Moin,
ich möchte gerne einen 12V Umschalter bauen, es soll zwischen einem 12V Bleigel 800Ah und 14V 295Ah NiCd umschalten.
Die Last zieht i.d.R 50-60A.
Ich hatte geplant das mit einem IRF4905PBF, bzw 2 parallelen zu tun.
Das ist ein P-Channel, an den Source würde ich einen 0,01Ohm Widerstand und einen Strom-ÜberwachungsThyristor setzten, der das Gate im Überstromfall kurzschließt

So:

[avion23]

Was ist das für eine Last?

[TDI]

Sind nicht N-Kanal FETs besser geeignet, da idR niederohmiger?
Ich würde den Strom auf mehrere FETs verteilen.
Es gibt spezielle SmartFETs für den KFZ Bereich die sogar bedingt Kurzschlussfest sind. Da würde ich mich mal umschauen.

[ESDKittel]

Mosfet haben eine Reversdiode!
Die lässt sich auch nicht abschalten...nur überbrücken...
Nimm 2 Mosfets antiseriell.

Beachte auch mögliche Ausgleichsspitzenströme beim Umschalten wenn beide Seiten des Halbleiterrelais nicht dasselbe Potential aber kleine Impedanz aufweisen.

Achja: Der Strommeßwiderstand hat bei Nennlast schon 25W Verlustleistung...

[Joschie]

Und was würdsch von nem einfachen Hochstromrelais halten?

Sowas:
https://www.fraron.de/batterie-zu-batte ... DEQAvD_BwE
oder:
https://www.rotek.at/a000/002/000002486_00_RT_A_de.html

Grüße
Josef

[inse]

Hast Du Dir schon mal die Verlustleistung im Shunt und den MOSFETs ausgerechnet?
Da musst Du deutlich niederohmiger werden!
Und wenn Du verhindern willst, daß sich die Akkus gegenseitig laden, brauchst Du entweder antiserielle MOSFETs oder Hochleistungsdioden zusätzlich.
Hast Du schon an IGBTs gedacht?

[Bastelbruder]

IGBTs haben mindestens eine weitere Diodenstrecke in Durchlaßrichtung, für 12 Volt sind die nix.

Reedkontakte (die meisten) schalten bei etwa 70 Amperewindungen. Also das Glasrohr quer neben die Kupferschiene legen und ein Stück Trafoblech außenrum zur Vervollständigung des Magnetflusses. Mit kleinen Magnetchen läßt sich der Kontakt auch vorspannen und polarisieren.

[TDI]

In welchem Fall soll den ein Stromfluss verhindert werden? Beim Laden oder Entladen? Und bei welchem Akku? Und um was zu bewirken bzw zu verhindern?

[Roehricht]

Hallo,

..meine Empfehlung: Ein Igor Trennschalter mit ordentlich was Kontakten. Bei 12V kann man sich Null Volt Spannungsfall leisten. Das Halbleitergedöns verliert zuviel Spannung. Und spätestens bei einem Kurzschluss in oder auf dem Weg zur Last ist der Transistor entweder dauerleitend oder einfach nicht mehr da. Man könnte ja ein ganzes Rudel Mosfets Parallel schalten.....

Ein Transistor ist erst dann gut wenn er den Kurzschlusstrom der Batterie wegsteckt.

73
Wolfgang

[ferdimh]

Das Halbleitergedöns verliert zuviel Spannung.

Das ist mit aktuellen hoffnungslos überzüchteten Mosfets nicht mehr der Fall. Die gewinnen gegen fast jeden Schalter, nur die Anschlussdrähte sind evtl etwas dünn.

Und spätestens bei einem Kurzschluss in oder auf dem Weg zur Last ist der Transistor entweder dauerleitend oder einfach nicht mehr da.

Das ist noch ein Problem, das ist aber auch gerade im verschwinden. so ein Submilliohmfet steckt kurzzeitig extreme Pulsströme weg, weil er immer im ohmschen Bereich bleibt. Die Sicherung hat mehr Widerstand und stirbt deshalb bei ernsthaften Niederspannungsfets in allen sinnvollen Fällen tatsächlich zuerst.
Aber wehe, so ein FET gerät auch nur kurzzeitig in den Linearbereich! da können die gar nix.

Die wesentliche Herausforderung ist nun, das ganze Ding gegen Unterspannung zu schützen, dass sicher kontrolliert ein- und ausgeschaltet wird, ohne dass die Gatespannung wegbricht - auch wenn der Saft im Schaltmoment wackelt.
Die eingebaute Hysterese und damit fehlende Zerstörungsneigung ist meiner Meinung nach der wesentliche Grund, wenns geht immer Relais einzusetzen. Die Robustheit gegen Überstrom ist auch bei Relais nicht so gut, wenn das eskaliert, bleiben da auch die Kontakte kleben.

[Lukas94]

Ich würd auch ein anständiges Schütz verbauen. Das Problem das ich bei der Rudelmethode sehe (korrigiert mich bitte, wenn ich falsch liege, Leistungselektronik ist nicht eben mein Fachgebiet): Stirbt einer aus dem Rudel bekommt der Rest Überlast und stirbt ebenfalls.... Erinnert mich irgendwie an diese Chinaböller in Kettenform, bei den Strömen ist die Geräuschkulisse dann sicherlich ähnlich....

[Hightech]

Relais ist wohl doch einfacher:
https://www.reichelt.de/Miniaturrelais/ ... stct=pos_5
50A über einen 9.5mm Stecker ?

[Desinfector]

MAg ja sein dass das Relais bis 150A angegeben ist,

Aber je höher der Strom desto unschöner finde ich es, DC über mechanische Kontakte zu schalten.

[reutron]

Das Relais mag ja 50A anschalten können aber wie oft kann es die auch abschalten?

[Raider]

Im Offroadbereich schalten wir die E-Seilwinden(paar 100A) auch mit normalen Hochstromrelais, paar hundert Male geht das gut, dann fangen die meistens an zu kleben.

[Roehricht]

hallo,

Das Relais mag ja 50A anschalten können aber wie oft kann es die auch abschalten?

Bei 12V gibts diesen Lichtbogeneffekt noch nicht. ist harmlos, bei 24V sieht die Sache anders aus. Da kann son Relais auch mal zu einer Bogenlampe mutieren.

73
Wolfgang

[reutron]

bei 12V bleibt kein Lichtbogen stehen aber die Kontakte zerbrutzel es doch ganz ordentlich --->erhöhter Widerstand--->Kontakt wird Warm ---> Relais wird zerstört.....
Daher würde ich ein Batterietrennrelais eine Hochstromrelais vorziehen.....aber ich bin Berufsbedingt auch immer auf hohe Zuverlässigkeit aus

[Desinfector]

andererseits:
ein Magnetschalter in einem KFZ Anlasser hält auch recht lange.
-auch nur'n Relais.

[Lukas94]

Im Zweifel beim vierpoligen Schütz je zwei Kontakte in Reihe und die Paare dann parallel... Wenn man dafür ein anständiges Lastschütz nimmt sollte das auch gehen... Gegenseitige Verriegelung ist dann bei zwei Schützen über den Hilfskontakt auch kein Problem.

[reutron]

So wurde bei uns in der Alttechnik die 100A Gleichrichter umgeschalten, da wird aber ein stattliches Schütz gebraucht nicht so ein Installationskram.

[Lukas94]

Deswegen sprach ich ja auch von einem "anständigen Lastschütz" Dass man da mit einem 25A Installationsschütz nichts wird sollte klar sein.

[reutron]

Sowas hier.....über der E40 Sicherung (warum das Bild im Forum umkippt weis ich aber nicht)

[sysconsol]

Wie lange darf denn die Versorgung unterbrochen sein?
(stillschweigend gehen wir alle von 0 ms aus)

Das ist in meinen Augen ein wesentlicher Faktor.
Denn auch zwei Schütze brauchen ihre Zeit.

Die Halbleiterlösung könnte schneller sein.
Wobei dann das "herunterschalten" (14V auf 12V) einfacher sein dürfte als das "hochschalten".

Unterbrechungsfrei dürfte es bei den Lastströmen so einfach nicht gehen.
Das würde ein recht großer Aufwand werden.
Ich denke da an Kapazitäten und Induktivitäten. Und eventuell Thyristoren, aber die lassen sich durch einen FET ersetzen.

Zudem denke ich über ein "Überblenden" zwischen den Quellen nach.
Dadurch würde ein kontrollierter Ausgleichstrom zwischen beiden Quellen fließen.
Vorteil: unterbrechungsfreies Umschalten allerdings mit etwas Spannungseinbruch
Nachteil: Aufwand und Dimensionierung.

Könnte man nicht die Umschalt-Unterbrechung mit einem fetten Kondensator oder einer "Starthilfebatterie" brücken?
Das dürfte von allen unausgegorenen Ideen noch am einfachsten zu realisieren sein.

[E_Tobi]

Hi,

ich würd da moderne LV-MOSFETs vorschlagen. In Gleichrichtern schalten die Dinger auch über 100A mit 100kHz ein und aus.
Es gibt inzwischen hübsche kleine Controller mit integrierten Ladungspumpen für solche Anwendungen, Google mal nach "OR-ing" o.ä.

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps2412.pdf

Je nachdem wie du löten magst:

https://www.infineon.com/dgdl/irf1324pb ... dac93318a7
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon- ... ce08d03664
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon- ... 4618320118

Bei den Niederspannungsdingern ist der Widerstand vom Gehäuse mit Bonddrähten inzwischen höher als der On-Widerstand des Siliziums....

[Hightech]

Geladen werden die Akkus unabhängig.
Der WR geht erst auf den NiCd, der Bleigel wird parallel dazu geschaltet bei 13,8V.
Dann werden bei Erreichen der Entladeschlussspannung der NiCd diese weggeschaltet.

Und nun noch das Windrad.

[Sir_Death]

Ich glaube, das wichtigste Stichwort ist schon gefallen.
Sag uns mal bitte alle Schaltschwellen (Lade- und Entladeschlussspannungen, Spannung vom Windrad,....) Und wann du wie und warum herumschalten möchtest.
Wenn du Glück hast, und die Schwellwerte gut zusammenfallen, kannst du nahtloses Umschalten mit wenig Strom erreichen - nur dazu müssen die Spannungen erstmal bekannt sein.

[Hightech]

Nun Wechselrichter schaltet bei 11,8V aus, bei Minimum 12,5V Ein
Die PB-Akkus werden bis 13,8V geladen, nicht bis 14,5 weil dort wenig Strom gespeichert wird und die Akkus warm werden.
Der NiCD Akku wird bis ca. 16V geladen, geht dann auf 14-14,5V Erhaltungsladung.

[Sir_Death]

Verstehe ich richtig, dass Pb und NiCd bis 11,8V entladen werden?

Sprich (spanungsmäßig) von unten kommend:
<11.8V an den Akkus: WR aus, laden mit 13,8V
>12.5V an den Akkus: WR ein, laden mit 13,8V
>13.8V an den Akkus: Pb wegschalten - das ist der gefragte Schaltvorgang, oder?, weiterladen mit 16V
16V an den NiCd Akkus: Ladespannung auf 14-14.5V reduzieren
Was machst du jetzt, wenn die Spannung auf 13.9V an den Akkus sinkt? - wieder mit 16V laden?
Was machst du wenn die Spannung auf 13.8V sinkt? - wenn du Pb dazuschaltest, steigt die Gesamtspannung sicher wieder auf 13.9V (weil jede Zelle weniger liefern muss) was dann?

Das Problem entsteht ja eigentlich nur dann, wenn der WR zur gleichen Zeit massiv Strom zieht, während der Schaltvorgang stattfindet. Denn ohne Last 13.8V Ladespannung und 13.8V Akkuspannung fließt kein Strom mehr.

Kannst du für den Schaltvorgang den WR einfach für ein paar Sekunden abschalten?

[Hightech]

Was machst du jetzt, wenn die Spannung auf 13.9V an den Akkus sinkt? - wieder mit 16V laden?

Die NiCd können sogar bis 10V herunter entladen werden, also werde ich den WR an die NiCd anschließen und die PB an den passenden Spannungsstellen weg oder dazu schalten.
Zum Schaltpunkt kann ich den WR kurz abschalten, kein Problem.
Und geladen wird nur bei prallem Sonnenschein, da läuft dann der WR nicht.

Scheiss Wetter im Moment, ich bekomme die Akkus nicht mehr voll.

[Weisskeinen]

Ich habe schon etwas Erfahrung mit den IRF4905 in meinem Selbstbau-Fahrtregler, wobei da "nur" 80A gefragt waren. Die Teile kann man sehr gut parallel schalten, ich hatte in der letzten (und da zuverlässig funktionierenden) Ausbaustufe vier Stück parallel auf einem Wasserkühler (Rennboot-->Wasserkühlung einfacher als Luftkühlung) verwendet. Wichtig waren dicke Zuleitungen SEHR kurz an den Beinchen. In früheren Ausbaustufen mit mehr Strom über den FETs hat mir die Verlustleistung an den Beinchen selbige ausgelötet mit... unschönen Folgen. Letztlich vermindert jeder weitere parallel geschaltete FET den Strom durch den einzelnen und der geht quadratisch in die Verlustleistung ein.

[TDI]

Was machst du jetzt, wenn die Spannung auf 13.9V an den Akkus sinkt? - wieder mit 16V laden?

Die NiCd können sogar bis 10V herunter entladen werden, also werde ich den WR an die NiCd anschließen und die PB an den passenden Spannungsstellen weg oder dazu schalten.
Zum Schaltpunkt kann ich den WR kurz abschalten, kein Problem.
Und geladen wird nur bei prallem Sonnenschein, da läuft dann der WR nicht.

Scheiss Wetter im Moment, ich bekomme die Akkus nicht mehr voll.

Also kannst Du doch die NiCd-Akkus dauerhaft verwenden und innerhalb einen Spannungsfensters die Pb-Akkus zu- bzw abschalten.
Der Innenwiderstand des Pb-Akkus steigt ja zu seinen Lade- und Entladegrenzen hin an, so dass die Ströme beim Schalten moderater ausfallen.
Ich glaube, es spricht nix dagegen, die Akkus im mittleren Spannungsfeld parallel zu betreiben und den Bleiakku im Bereich der Spannungsgrenzen zu- und weg zu schalten.
Was man im Hinterkopf haben sollte ist: dass die Ladeschluss- und Ruhespannungen unterschiedlich sind, dh ein voll geladener Pb-Akku hat keine 13,8V sondern irgendwo um 12,6-12,8 herum.
Wenn man an beiden Akkustränfen jeweils die Spannung und den Strom misst, lässt sich die Lade und Entladelogik gut in Software gießen.
Der Controller läd beide Akkus mit UI Kennlinie bis zB 13,8 V und wenn dann der Pb-Akku Strom auf x A zurück gegangen ist (Voll-Definition) wird der Akku abgekoppelt und der NiCd Akku bis zu seinen Ladeschlussparametern weiter geladen.
Alle x Tage könnte auch automatisch eine Akkupflege durchgeführt werden, bei der die Bleiakkus etwas überladet werden um Sulfatisierungen abzubauen.

Nebenbei kannst Du dann auch noch die Energiemengen erfassen, die gespeichert und entnommen werden.

[zauberkopf]

Ich würde auch eine Halbleiterlösung ins Auge fassen..
Normalerweise bin ich ja auch so keck und sage : Wenn der Inschenööör nicht mehr weiter weis, nimmt er ein Relais.. aber bei DC und bei Strooom hört der Spass sehr schnell auf.
z.B. ich war total überrascht, als die Umschaltung von meinem Jugurtmaker recht schnell versagte, nur weil ich die umschaltung vom Peltierelement nicht stromlos erledigte.

[Sir_Death]

....
Der Innenwiderstand des Pb-Akkus steigt ja zu seinen Lade- und Entladegrenzen hin an, so dass die Ströme beim Schalten moderater ausfallen.
....

Damit hasst du eigentlich die Antwort - 100A wirst du nicht schalten müssen. Ich würde einfach mal ein Amperemeter (mit DC-Wandler oder Shunt) in den Pb-Zweig einschleifen, und mir den tatsächlichen Strom bei 11,8V (entladen) und 13,8V (laden) anschauen. Dann können wir über realistischere Größen weiterreden - und die Umschaltung wird gleich mal viel weniger Platz benötigen (aber halt auch weniger IGOR )