Hobbyfotograf sucht Hilfe von den Akkuprofis

[Joachim Buambeki]

Hallo,

entschuldigt bitte meinen etwas themenfremden Beitrag.
Ich bin Hobbyfotograf und mir wurde dieses Forum empfohlen, da hier viele Infos zum Thema LiFePo zu finden sind.

Mein Anliegen ist folgendes:
Ich möchte, um Zeitrafferaufnahmen zu erstellen, ein Laptop (8W/19V), eine Kamera (ca. 3W/~8V), eine LED Leselampe (?W/?V) und später noch einen Motor (ca 1W/12V) mit einem externen Akkupack versorgen. Da ich keine Lust habe für jedes Gerat einen einzelnen Akku mitzuschleppen, wollte ich mir einen Akkupack mit sechs 15Ah oder 20Ah Flachzellen bauen und aus diesem die jeweils nötigen Spannungen zu generieren. Ürsprünglich wollte ich nur Energie für eine Nacht, da die Zellen aber wesentlich leichter/energiedichter sind als erwartet, plane ich für einen ganzen Tag ohne Netzanschluss auskommen zu wollen. Alle Verluste beim Wandeln mit eingerechnet sollte mir dies locker bei 285Wh(15Ah bzw. 380Wh (20Ah) reichen, da ich ja noch den Notebookakku mit 60 Wh habe.
Ich habe zwar ein grundlegendes Verständnis von Elektronik und auch ein wenig Bastelerfahrung da ich im Theater arbeite, aber von Akkus habe ich nicht viel Ahnung. Bei dem Erstellen der Spannungswandlerschaltung würde mir ein Elektrotechniker helfen.
Ich habe mich schon viel umgeschaut, aber bei der schieren Menge an Informationen fehlt mir etwas der Überblick. Falls jemand zu irgendeinem der Bauteile bessere Alternativen kennt, bin ich natürlich dankbar falls er sie mir nennt. Für LiFePo habe ich mich entschieden, da sie Im Vergleich sehr einfach in der Handhabung erscheinen und ich mir nicht allzu sehr den Kopf über richtiges Laden und solche Dinge zu zerbrechen möchte.
Hochstromfähigkeit der Akkus sind für mich, wie Ihr anhnand der schwachen Verbraucher sehen könnt, ohne Belang.

Als Zellen wollte ich mir hier chinesischen Flachzellen bestellen, da sie mir vom Preisleistungsverhältnis sehr attraktiv erscheinen. Die Meinungen in dem Forum sind praktisch durchweg positiv. Falls jemand eine alternative europäische Bezugsquelle für diese oder andere Zellen kennt, wäre das natürlich toll.
Das Ladegerät wird wohl eines aus dieser Liste. In einem anderen Forum habe ich den Tip aufgeschnappt einfach wegen des günstigen Preises ein Xbox360 Netzteil für das Ladegerät zu nehmen, was haltet Ihr davon?
Beim Thema Balancer bin ich komplett verloren. Die einen sagen, man bräuchte ihn, die anderen sagen es wäre Quatsch oder sogar kontraproduktiv. Mir ist auch immer noch nicht klar wie der Balancer zwischengeschaltet wird. Könnte mir das jemand kurz erklären?

Eine letzte Frage wäre die Temperaturabhängigkeit. Das ganze soll in einen kleinen Koffer oder Case, der zum Schutz und der Wärmeisolation der Zellen mit Schaumstoff ausgeschlagen wird. Für den Einsatz im Winter wollte ich einfach ein oder zwei Wärmepads in den möglichst vorgewärmten Koffer legen. Ist das so okay, oder habt ihr eine bessere Idee?

Ich hoffe ich habe nichts wichtiges vergessen, falls doch fragt einfach.
Vielleicht möchte sich auch jemand die Mühe machen mir eine einfache Musterzusammenstellung zu machen, dafür wäre ich natürlich besonders dankbar.

Ich würde mich freuen, wenn ich hier von Euch nützliche Tipps zu meinem Anliegen erhalten könnte, auch wenn es nichts mit Helis zu tun hat.

Grüße und Danke im Vorraus
David

[TREX65]

Ahoi David
schreib mal den Chris http://www.rchelifan.org/memberlist.php ... ile&u=4504 per PN an, ist unser fähigster Elektromann hier. Der lötet dir nach Absprache alles so, wie du es brauchst. Oder hier über den Link: http://www.hadi-rc.de/ hoffe etwas geholfen zu haben.

[Crizz]

Der bietet aber keine Unterstützung für Fremdfabrikate und Eigenimporte an - Prinzip.

Ansonsten kann ich nur sagen das die unterschiedlichen gewünschten Ausgangsspannungen nicht so ohne weiteres auf die Kapazität der Zellen umgerechnet werden kann. Schleißlich kann man nicht einfach hier und da und dort abgreifen, was man gerade mag, und hoffen, das die restlichen Zellen das mitmachen. Aber ich denke, das soltle aufgrund der erwähnten Spannungswandler-Angelegenheit schon klar sein.

Da solche Spannungsanpassungen Verluste mit sich bringen geh mal von 80% Wirkungsgrad aus - maximal. Wennd er Lappy 19 V braucht biste dann bei nem schlanken 7-Zeller, oder du mußt zusätzlich nen StepUp-Wandler nehmen - damit dürfte der Wirkunsggrad aber bisl weiter unten liegen.

Pflicht bei so ner Angelegenheit ist ein BMS ( Battery Management System ), das kann dir der Anbieter der Zellen direkt mit anbeiten und entsprechend programmieren. Das BMS schützt vor Über- und Unterladung und überwacht die Zellen permanent, so das keine einzelne Zelle aus der Reieh tanzt. Sind ein paar Euro zusätzlich, die sinnvoll investiert sind.

Soviel zu den Basics....

[Joachim Buambeki]

Der bietet aber keine Unterstützung für Fremdfabrikate und Eigenimporte an - Prinzip.

Dafür habe ich Verständnis. Trotzdem Danke für deine Hinweise.
Die Verluste durch die Wandlung sind klar, ich wollte natürlich den Wandler an die 19V hängen und mir nicht von beispielsweise vier Zellen die benötigte Spannung abgreifen.

Wennd er Lappy 19 V braucht biste dann bei nem schlanken 7-Zeller, oder du mußt zusätzlich nen StepUp-Wandler nehmen - damit dürfte der Wirkunsggrad aber bisl weiter unten liegen.

Wieso ein 7Zeller? 6x3.2V ergibt doch meine gewünschten 19.2V für das Laptop. Habe ich da einen Denkfehler drin?

Pflicht bei so ner Angelegenheit ist ein BMS ( Battery Management System ), das kann dir der Anbieter der Zellen direkt mit anbeiten und entsprechend programmieren. Das BMS schützt vor Über- und Unterladung und überwacht die Zellen permanent, so das keine einzelne Zelle aus der Reieh tanzt. Sind ein paar Euro zusätzlich, die sinnvoll investiert sind.

Danke, wenn dies zwingend notwendig ist, werde ich natürlich eins kaufen.

Ansonsten kannst Du mir gerne per PM ein Angebot für ein Paket aus Akkupack, BMS und passendem Ladegerät machen. Wichtig wäre mir die Kapazität von 15-20Ah und dass es Flachzellen wegen deren geringerem Packmaß sind. Ich bin gerne bereit etwas mehr zu zahlen, wenn alles aus einer Hand bekommen kann.

Grüße
David

PS: Rein aus Interesse: Welche Gründe hat es, dass im Modellbaubereich (fast) auschließlich Rundzellen verbaut werden?

[chris.jan]

PS: Rein aus Interesse: Welche Gründe hat es, dass im Modellbaubereich (fast) auschließlich Rundzellen verbaut werden?

nicht mehr lange übrigens
Ist aber historisch bedingt, denn früher gabs diese Technik nur als Rundzelle von A123-Systems.
Jetzt verbrauche ich nur noch meine Restbestände an Zellen, was bei 1000 Zyklen aber (leider) noch einige Jahre dauern wird.
Denn die Fair Akkus die Chrizz vertreibt sind aktuell wirklich allererste Wahl in der LiFePO4-Technik. Sehr viel besser als die alten A123-Zellen.

Wieso ein 7Zeller? 6x3.2V ergibt doch meine gewünschten 19.2V für das Laptop. Habe ich da einen Denkfehler drin?

Der Denkfehler bei Dir ist der Spannungseinbruch unter Last. da würde ich mit maximal 3Volt pro Zelle rechnen, eher 2,8Volt - kommt eben auf Kapazität und Last an, wie weit die Spannung sinkt. Daher wäre generell eine höhere Versorgungsspannung und eine gute Spannungsregelung empfehlenswert - auch um die Versorgungsspannung schön konstant zu halten und nicht unter Last soweit einbrechen zu lassen, daß der Laptop dann urplötzlich die Krise kriegt und wohlmöglich Schaden nimmt.

[Joachim Buambeki]

Hallo Chris.Jan,

Der Denkfehler bei Dir ist der Spannungseinbruch unter Last. da würde ich mit maximal 3Volt pro Zelle rechnen, eher 2,8Volt - kommt eben auf Kapazität und Last an, wie weit die Spannung sinkt. Daher wäre generell eine höhere Versorgungsspannung und eine gute Spannungsregelung empfehlenswert - auch um die Versorgungsspannung schön konstant zu halten und nicht unter Last soweit einbrechen zu lassen, daß der Laptop dann urplötzlich die Krise kriegt und wohlmöglich Schaden nimmt.

Guter Einwand, das hatte ich gar nicht bedacht. Ist der Spannungseinbruch denn so relevant bei den geringen Strömen (~1A) die ich ziehen werde? Bei Helis fließen ja schnell 10A oder mehr, falls ich das richtig gelesen habe.
Ich habe auch gelesen, dass Laptops wohl auch eine deutlich geringere Spannung als 19V abkönnen. Ich habe sogar schon von nur 12V an einer Autobatterie gelesen, nur wird dann der interne Akku nicht mehr geladen, aber das ist für mich ja sowieso nicht wichtig. Das müsste ich natürlich mal messen.

Grüße
David

[chris.jan]

Genau kann ich Dir das nicht aus dem Kopf sagen wie stark der Einbruch bei so geringer Last ist.
Es gibt von den Rundzellen einen sehr guten Test von Gerd Giese.

[Crizz]

Also unsere P-FePo liegen bei 2c Last bei 3.2 V / Zelle. Die geht dann mit sinkender Kapazität runter, bis Entladeschlußspannung erreicht ist - und die liegt bei 2.0 V. Wobei ein BMS sinnvollerweise bei spätestens 2.5 V / Zelle dichtmacht. Wenn du jetzt vom 6-Zeller ausgehst hast du 6x 2,5 V = 15 V bei Kapazitätsende. Wenn der Lappy damit noch läuft, okay. Aber der Strom wird mit sinkender Spannung auch ansteigen, das sollte man nicht vergessen bei der Berechnung der möglichen Akkulaufzeit.

Angebot kann ich dir gerne machen, aber erst nach Pfingsten, da ich für die 6s / 7s BMS keine Preise greifbar hab. Die 20 Ah Zellen sind kein Problem, hab selber einen "Charger-Supply-Pack" aus 4s 20Ah im EInsatz, das BMS macht bei ner Entladung von ca. 19´200 mAh dicht, da sind dann 2,5 V / Zelle erreicht. Also 96 % nutzbare Kapazität - das ist schon was feines.

Bzgl. Lader : soll der aus ner Autobatterie oder Netzgerät gespeist werden ? Und : muß das ganze schnelladefähig sein, oder reicht es dir, wenn der Pack in 2 - 3 h geladen ist ?

[Joachim Buambeki]

Hallo Chrizz,

Der Lader soll aus einem Netzgerät gespeist werden. 2-3h sind für mich schon schnellladefähig, ich lade meine Eneloops immer mit 200mA. Wenn der Aufpreis für ein schnelleres Laden nicht allzu hoch ist und es der Lebensdauer meiner Akkus nicht allzu abträglich ist, nehme ich auch gerne ein Schnellladegerät für alle Fälle (ich nehme einfach mal an, dass ich damit auch langsam laden kann).
Bei der 7s Lösung muss ich ja auch einen Wandler auf 19V einbauen, dass wäre natürlich bei dem Laptop als Hauptverbraucher nicht so vorteilhaft in Anbetracht der Wandlungsverluste. Ich werde muss mal sehen, was ich bezüglich der minimalen Spannung noch rausfinde. Vielleicht wäre es sogar von Vorteil wenn der Laptop irgendwann aussteigt, weil dann der interne Akku einspringt und so noch Energie für die Kamera (~8V) und den Motor (12V) genutzt werden kann.

Grüße
David

[Crizz]

Zunächst eines :

Hab heute mittag nen Testzyklus mit 4300er Zellen gefahren. Beim 6s ist die Spannung bis ca. 80 % Entladung auf über 19.0 V bei Belastung mit 8A, also knapp 2c. Von daher wirst du beim 20Ah-Pack mit nem 6-Zeller auskommen.

Du brauchst dann lediglich Wandler für deine Geräte mit niedrigerer Versorgungsspannung, das dürfte dann das geringere Problem sein.

Ist das Netzgerät für die Speisung des Laders schon vorhanden, oder soll das dazu ? Die frage nach Schnelladefähigkeit ist nämlich auch eine des verwendeten Netzteils, das muß schließlich die Leistung bringen. Zum laden mit 1c ( also mit 20 A ) muß das Netzgerät bereits 450 W an Leistung bringen - der Lader natürlich auch. Der Pack wäre mit solchem Equipment in ca. 60 Minuten geladen. Wenn man ne Nummer kleiner klarkommt reicht ein 320 W NEtzteil mti entsprechendem Lader, dann sinds eben 75 - 80 Minuten Ladezeit.

[frankyfly]

Ich würde auf "12V" peilen (4zellen) , da gibt es für die meisten Teile passende "KFZ"- Spannugswandler und du musst dir nicht wegen jedem Gerät das du mal außer der Reihe mit nimmst Gedanken wegen der Schaltung.

Außerdem könnte man darüber nachdenken evtl. die "Primär-Geräte" Kamera. Motor und vermutlich Steuergerät (Laptop und Leselampe sind nur als "zeitvertreib" während der Warterei?) über einen eigenen Akku versorgen dann ist es egal wenn der Lappy seinen Akku leer saugt.

(alternativ könnte man natürlich auch versuchen zwischendurch zu schlafen oder ist permanente Kontrolle nötig? )

[Joachim Buambeki]

@Chrizz: Nein, das Netzgerät ist noch nicht vorhanden. Wie gesagt, wenn der Aufpreis für die Schnellladefähigkeit nicht allzuhoch ist, würde ich einen stärkeren Lader nehmen. Wenn die drei oder vier Stunden Version im Gesamtpreis einen merklichen Unterschied macht, würde ich diese bevorzugen, da ich den Pack selten in kurzer Zeit laden werden muss. Wenn die Zellen so lange spannungsstabil sind, sind sechs Stück auf jeden Fall ausreichend.
Kann ich den Lader zusammen mit dem Akku eigentlich auch als USV missbrauchen? Ich peile auch deutlich längere Zeiten als einen Tag an, und wäre dann gerne auf der sicheren Seite.

@frankfly: Die 12V sind deshalb nicht so günstig, da mein Hauptverbaucher 19V will, so kann ich die Umspannungsverluste möglichst gering halten. Das Laptop ist das Steuergerät und Massenspeicher - Datenrate wird im schlimmsten Fall 20Gb pro Stunde sein (das macht keine Speicherkarte lange mit...), es zählt also zu den Primärgeräten.
Schlafen hatte ich mir für die Nächte schon vorgenommen.

Grüße
David

[Crizz]

Kann ich den Lader zusammen mit dem Akku eigentlich auch als USV missbrauchen?

Du meinst für Dauerbetrieb ? Nein, das geht nicht. Der Lader läd, und fertig. Eine USV arbeitet mit einer anderen Technik, da wird die Dauerversorgung über redundante Netzteile gewährleistet und eine Notversorgung zum runterfahren des Systems bei Netzausfall nur sporadisch gepuffert, das kann man so nicht vergleichen.

Sollte es dir um die Einsatzfähigkeit des Akkus gehen : don´t worry, die FePO4-Zellen haben so gut wie keien Selbstentladung, wenn die monatelang im Regal lagen und dann gebraucht werden kannst du dich immer noch an hoher Kapazität erfreuen, und nachladen wäre dann in wenigen minuten erledigt.

Ich geb dir am Dienstag bescheid, wenn ich mehr Info zum BMS habe, wie so ne 6s-Lösung komplett mit Lader und Netzteil aussehen könnte. Evtl. kommen wir am Lader auch vorbei und können mit einem entsprechenden Netzteoil direkt laden, zumindest braucht man eigentlich keinen Balancer, das erledigt ja das BMS bereits. Aber das kläre ich noch im einzelnen.

[frankyfly]

evtl einen kleinen invertermoppel, eine kabeltrommellänge weit weg und man bekommt es kaum noch mit.

[bastiuscha]

Habe ja keine Ahnung von Elektronik...darum frage ich mal: Kann man für so einen Fall auch einen DC/DC Wandler benutzen?
Also der immer die Output Spannung gleich hält, egal wie hoch die Eingangspannung ist? Oder geht sowas nicht?
Wegen dem Notebook und seine 19V...