Autor Thema: Batterien Parallel schalten  (Gelesen 252 mal)

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Hellraiser

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Batterien Parallel schalten
« am: 23. April 2019, 12:37:29 »
Hi,

ich würde gerne zwei 9V blocks (keine Akkus) parallel schalten das ich mehr mA habe.
Jetzt habe ich gelesen das man die Batterien mit Dioden sichern muss das sie sich nicht gegenseitig entleeren.
Andere quellen schreiben das es nicht nötig sei, da sich die batterien ausgleichen würden :???
Also ich habe keinen Plan.
Was wäre denn jetzt die "richtige" Lösung?

Danke :D
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Takeshi

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Re: Batterien Parallel schalten
« Antwort #1 am: 23. April 2019, 17:20:26 »
Du kannst da sehr gut mit Ersatzspannungsquellen bestehnd aus idealer Spannungsquelle und Innenwiderstand arbeiten. Schaltest du zwei unterschiedliche Spannungsquellen mit geringem Innenwiderstand parallel, fließt ein sehr großer Strom von der größeren in die kleinere Spannungsquelle. Bei Batterien passiert das nur so lange, bis die vollere Batterie so weit entladen ist wie die leerere Batterie. Blöderweise können beide dabei sehr heiß werden, zu heiß.
Schaltest du an jeden Ausgang eine Diode, kann der Strom nur aus der Quelle herausfließen, nicht rein. Dann liefert aber auch nur die vollere Batterie den Strom! Die zweite kommt est dazu, wenn die Ausgangsspannung der erste so weit gesunken ist.

An dem Fall ohne Diode siehst du aber auch, dass nichts passiert, wenn die Batterien gleich voll sind, also die gleiche Ausgangsspannung liefern.
Der Ausgleichsstrom ist IAusgleich = ΔU / ΣR
Mit:
ΔU = U2 - U1
ΣR = R1 + R2

Ich hab leider gar kein Gefühl für den Innenwiderstand von 9-V-Blöcken. Aber gehen wir mal davon aus, dass eine Batterie ist frisch ist, 9,5 V Leerlaufspannung und einen Innenwiderstand von 0,5 Ω hat. Die andere ist ausgelutscht, liefert nur noch 8,5 V und hat einen Innenwiderstand von 1,5 Ω. Dann ist
IAusgleich = ΔU / ΣR = (9,5 V - 8,5 V) / (0,5 Ω + 1,5 Ω) = 1 V / 2 Ω = 500 mA. Das dürfte schon warm werden, denn bei dem Innenwiderstand von 2 Ω macht das P = I² * R = (0,5 A)² * 2 Ω = 500 mW.

Nimmst du jetzt zwei frische Batterien, die eine hat 9,6 V und 0,5 Ω, die zweite 9,4 V und 0,5 Ω, dann wären das nur noch 0,2 V / 1 Ω = 200 mA. Hier ergäbe sich eine Leistung von 40 mW! Ist natürlich schwierig mit einem Faktor von 12,5 zu argumentieren, der nur auf Annahmen beruht, aber du siehst schon, dass das wesentlich unspektakulärer wird, wenn die Spannungen der Batterien annähernd gleich sind. Dann brauchst du auch keine Dioden. Und ich denke 200 mV Unterschied ist schon viel für zwei fabrikneue Batterien, vermutlich sind es eher 50 mV. Aber darauf musst du achten. Mit Diode ist das eher Idiotensicher, damit "richtiger".

Dioden verursachen ja aber auch einen geringen Spannungsabfall (0,3 V bei Schottky), was bei einem 9-V-Block natürlich nicht so ins Gewicht fällt. Aber ziehst du ordentlich Strom, sodass die Spannung etwas einbricht und hast du eine "normale" Diode mit 0,7 V, fehlen dir da schnell fast 10 %.


Hab gerade eine frische Batterie (9,61 V) kurzgeschlossen, es waren 5,5 A, wobei der Strom sehr schnell absank. Bei 5,5 A wäre der Innenwiderstand folglich 1,7 Ω - wie gesagt, bei einer frischen. Hab zwei leere gegriffen, beide 8,83 V, also weniger als 20 mV Unterschied. Die eine liefert noch 65 mA Kurzschlusstrom (136 Ω), die andere rund 2 A (4,4 Ω). Alle frischen hatten die 9,61 V. Daher halte ich es für unkritisch die Batterien direkt zusammenzuschalten, wenn du vorher die Spannung abgleichst und die sich um weniger als 50 mV unterscheidet. Das gilt aber NUR für 9-V-Blöcke, nicht für AA-Batterien oder Akkus, die liefern deutlich mehr Strom. Da gilt zwar prinzipiell das Gleiche, aber da muss es noch besser passen.

Eine Möglichkeit wäre übrigens auch die zweite Batterie über einen "hochohmigen" Widerstand (100 Ω) mit der zweiten zu verbinden. Über den fließt der begrenzte Ausgleichsstrom, bis beide Batterien annähernd die gleiche Spannung haben. Hast du das ne Stunde laufen lassen, brückst du den Widerstand mit einem Schalter und dann liefern dir beide ordentlich Strom.

Hellraiser

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Re: Batterien Parallel schalten
« Antwort #2 am: 23. April 2019, 21:52:14 »
Esrtmal vielen Dank für die Ausführliche erklärung.  :thumb

Also ich möchte nicht mehr strom ziehen sondern einfach die lebensdauer erhöhen.
Somit eben die wechselintervalle verlängern, daher denke ich das es mit den Schottky dioden eine gute alternative ist.
Welche sind es denn genau und wie sollte der schaltplan aussehen?
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Takeshi

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Re: Batterien Parallel schalten
« Antwort #3 am: 23. April 2019, 22:33:02 »
Also ich möchte nicht mehr strom ziehen sondern einfach die lebensdauer erhöhen.
Das klingt hier aber anders:
ich würde gerne zwei 9V blocks (keine Akkus) parallel schalten das ich mehr mA habe.

Oder meintest du, du willst mehr mAh haben? Das wäre nämlich wieder was anderes ;)

Welche Diode du genau nimmst, ist nicht so wichtig, da gibt es unzählige, die geeignet wären. Ich bin bei Reichelt jetzt nur in die Kategorie gegangen und habe eine herausgepickt.
1N 5819RL STM
Du solltest bei der Suche nur darauf achten, dass die vielleicht mindestens 1 A kann und dass die Sperrspannung nicht über 0,5 V liegt, wobei die Angabe immer auf den maximalen Strom bezogen ist. Bei der rausgesuchten sind es 450 mV, aber bei 100 mA sind es nur noch ca. 320 mV.

Schaltplan ... Minus von beiden Batterien direkt mit der Schaltung verbinden. An jeden Pluspol kommt eine Diode, wobei die Anode der Diode mit der batterie verbunden ist. Die Kathoden (Strich auf dem Gehäuse) verbindest du miteinander und mit dem Plus-Anschluss der Schaltung. Das war's schon.
Brauchst du das noch als Bild?

Es gäbe übrigens noch eine Alternative: Du kannst die 9V auch erzeugen, indem du 6x 1,5 V anschließt. Es gibt sogar direkt einen Batteriehalter für 6 Batterien mit dem passenden Anschluss!
HALTER 6XUM3-QDK
Das wäre genau das, was du brauchst, oder nicht? Das hält viel länger als zwei 9-V-Blöcke. Typischerweise hat ein 9-V-Block so 600 mAh, eine AA-Batterie hat dagegen 2000 mAh. Das heißt du hast mit der AA-Lösung ungefähr die 3- bis 4-fache Laufzeit, sofern du Alkali-Mangan nimmst.

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Re: Batterien Parallel schalten
« Antwort #4 am: 24. April 2019, 16:37:32 »
Also ich möchte nicht mehr strom ziehen sondern einfach die lebensdauer erhöhen.
Das klingt hier aber anders:
ich würde gerne zwei 9V blocks (keine Akkus) parallel schalten das ich mehr mA habe.

Oder meintest du, du willst mehr mAh haben? Das wäre nämlich wieder was anderes ;)


Ja das meinte ich, sry hab mich ungenau ausgedrückt :D
Also mehr mAh das ich den wechselintervall erhöhen kann.

Schaltplan ... Minus von beiden Batterien direkt mit der Schaltung verbinden. An jeden Pluspol kommt eine Diode, wobei die Anode der Diode mit der batterie verbunden ist. Die Kathoden (Strich auf dem Gehäuse) verbindest du miteinander und mit dem Plus-Anschluss der Schaltung. Das war's schon.
Brauchst du das noch als Bild?

also einfach die diode in flussrichting einbauen so das sie den stromfluss in die entgegengesetzte richtung verhindert um so das ungewollte " laden " der batterie zu unterbinden?



Es gäbe übrigens noch eine Alternative: Du kannst die 9V auch erzeugen, indem du 6x 1,5 V anschließt. Es gibt sogar direkt einen Batteriehalter für 6 Batterien mit dem passenden Anschluss!
HALTER 6XUM3-QDK
Das wäre genau das, was du brauchst, oder nicht? Das hält viel länger als zwei 9-V-Blöcke. Typischerweise hat ein 9-V-Block so 600 mAh, eine AA-Batterie hat dagegen 2000 mAh. Das heißt du hast mit der AA-Lösung ungefähr die 3- bis 4-fache Laufzeit, sofern du Alkali-Mangan nimmst.


Danke für die Mühe, ich habe aber ein doppeltes 9V block gehäuse.
Da passen genau 2 x 9V Blocks rein.

Wie ist es mit der schwellspannung der diodenwahl, da mache 0.5V und manche 0.3V haben.
Wäre es da nicht sinnvoll eine mit 0.3V zu nehmen oder hat man da keine verluste dadurch?
« Letzte Änderung: 24. April 2019, 16:44:57 von Hellraiser »
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Re: Batterien Parallel schalten
« Antwort #5 am: 24. April 2019, 22:58:08 »
Ja das meinte ich, sry hab mich ungenau ausgedrückt :D
Also mehr mAh das ich den wechselintervall erhöhen kann.

Der Unterschied ist dir aber klar, oder?

also einfach die diode in flussrichting einbauen so das sie den stromfluss in die entgegengesetzte richtung verhindert um so das ungewollte " laden " der batterie zu unterbinden?

Genau so funktioniert das.

Wie ist es mit der schwellspannung der diodenwahl, da mache 0.5V und manche 0.3V haben.
Wäre es da nicht sinnvoll eine mit 0.3V zu nehmen oder hat man da keine verluste dadurch?

Das meinte ich in meinem letzten Post. Die angegebene Spannung ist nicht immer aussagekräftig. Ja, es ist sinnvoll, dass die Spannung möglichst gering ist, denn mit steigender Spannung steigen auch die Verluste. Nicht nur das, die Ausgangsspannung sinkt um den Wert. Dadurch ist die Batterie aus Sicht des angeschlossenen Geräts eher "leer". Wird eine gewisse Spannung unter Last unterschritten, funktioniert das Gerät nicht mehr. Die Batteriespannung muss aufgrund des Diodenabfalls eben höher sein.

Nun gibt es aber nicht eine feste Durchflusspannung oder "Schwellspannung". Die Spannung ist abhängig vom Strom und der Zusammenhang ist eine e-Funktion. Das heißt mit kleinem Strom steigt die Spannung stark an, bei höheren Strömen kaum noch. Was genau die Sperrspannung ist, ist meine ich gar nicht genau definiert. Häufig wird die Spannung bei 10% des maximalen Stroms (genannt "Nennstrom") angegeben. Die Durchflusspannung in den Datenblättern ist meistens bei Nennstrom.
Im Lehrbuch wird das alles nur meistens linearisiert. Da sagt man, bei einem Strom von 0 A sind es schon bpsw. 0,7 V und danach steigt es linear langsam an. Aber dem ist nicht so.

Du musst in das Datenblatt der Diode gucken und vergleichen, wie groß der Spannungsabfall bei dem für dich relevanten Strom ist. Nun wissen wir natürlich beide nicht, wie groß der Strom nun ist, weshalb wir einen Wert annehmen müssen. So eine Batterie hat ungefähr 600 mAh. Hält so eine Batterie 24 Stunden, dann heißt das, es fließen grob 25 mA. Nehmen wir 20 mA, weil es gleich leichter abzulesen ist, ist ja eh nur geschätzt.
Die von mir verlinkte Diode 1N5819 hat eine maximale Durchflusspannung (VF) von 0,45 V. Das gilt aber bei 1 A! Das kannst du auch dem folgenden Diagramm entnehmen, das ich jetzt aus der PDF kopiert habe.



Darin ist auch noch 20 mA eingetragen, dazu ergeben sich ungefähr 270 mV. Das ist schon ein gewaltiger Unterschied. Bei 50 mA wären es auch nur 300 mV. Du kannst natürlich gucken, ob du eine mit einem noch geringeren Spannungsabfall findest, aber viel weniger wird es nicht werden. Die Spannung ist bei einigen Dioden nur deshalb als viel höher angegeben, weil die auch mehr Strom können. In der gleichen Anwendung wird der Spannungsabfall aber nicht so viel größer werden.

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Re: Batterien Parallel schalten
« Antwort #6 am: 03. Juni 2019, 19:36:56 »
Danke für deine Hilfe, habe mir im Mükra 2 schottky dioden gekauft und verbaut.
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Re: Batterien Parallel schalten
« Antwort #7 am: 03. Juni 2019, 23:27:39 »
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