Zwei Batterien laden über Trenn-Mosfet

[Larsinka]

Hallo,
auf der Suche nach einer Möglichkeit, zwei Batterien gleichzeitig zu laden, bin ich auf folgendes Produkt gestoßen.
Hat vielleicht jemand Erfahrung damit gemacht ?

www.microcharge.de/index.php?option=com_content&view=article&id=62&It emid=68
www.microcharge.de/index.php?page=shop.product_details&flypage=flypag e.tpl&product_id=2&category_id=3&option=com_virtue mart&Itemid=70&vmcchk=1&Itemid=70

[tritonnavi]

Hallo Frank,
Persönliche Erfahrung habe ich damit nicht.
Solche (fast) verlustspannungsfreien Verteiler gibt es aber auch von anderen Firmen.

Die sind sicherlich besser als Trennrelais, da es zu keinen Ausgleichsströmen zwischen den Batterien kommt.

Allerdings verteilen die den Strom auch nur und somit gibt es, bis auf das Fehlen des anfänglichen Ausgleichsstroms, kaum einen Unterschied im Ladeverhalten zu einem Trennrelais.

Ich würde lieber gleich ein B2B-Ladegerät (oder ähnliche Ladewandler) bevorzugen. (sind natürlich, je nach Leistungsfähigkeit, teurer, aber 160Euro für dieses elektr. Relais sind auch nicht gerade günstig)

Installationstechnisch sind die genau so einfach anzuschließen, Ausgleichsströme gibt es auch da nicht.
Dafür übernehmen die aber die komplette Funktion eines IUoU-Ladegerätes für die wichtige Verbraucherbatterie, mit der Folge, dass diese schneller und auch vollständig geladen werden kann.
Das kann eine reine Verteilung, egal wie sie realisiert wird, nicht leisten.

Gruß
Friedhelm

[Matze66]

Die Seite habe ich auch schon mal gefunden. Dass das alles ohne (nennenswerten) Spannungsverlust geht, finde ich schon ok. So ein B2B-Ladegerät klingt auch gut. Ist halt Faktor 2 teurer. Das stecke ich dann lieber in die Solaranlage

[sy-kasimir]

Hallo Frank,
schau mal hier
http://www.ankahe.de/Ladeverteiler.html
hab das auch nachgebaut, und geht gut. Einfach mal versuchen,
bei dem Preis kannst Du nichts falsch machen.

Gruß Heinz

[GüntherB]

Hallo Frank,

solche Mosfetschalter gibt es schon lange (>10 Jahre). Sie funktionieren genauso wie ein Trennrelais.
Durch die Verwendung eines Halbleiterbauelements - Mosfet - sind diese Schalter aber praktisch verschleißfrei. So ein Mosfettransistor hat im geschalteten Zustand einen Durchlasswiderstand (R-DS on) von 3-10 tausenstel Ohm. Das hat den Vorteil, dass natürlich sehr große Ströme geschaltet werden können ohne daß das Teil nennenswert Leistung abführen muß. (P=I2 R --- P=Leistung, I Quadrat = der Schaltstrom hoch 2, R= R-DS on) Dh. man kommt mit kleineren Kühlkörpern aus wie z. B. mit Dioden.
Zudem sind natürlich die Spannungsabfälle durch den niedrigen "R-DS on" sehr gering.
Z.B. 20A 0,005 Ohm = 100mV zu etwa 800mV-1000mV beim Diodenverteiler.
Leider sind die Fertiggeräte (Für Boaters) sehr teuer. Wer das selber basteln kann, der kann schon für um die €25 so etwas realisieren. So ein Mosfet kostet ab €3!

Dass hier keine Ausgleichsstöme fließen ist natürlich Quatsch!

mfg
Günter

[ManfredBochum]

Hallo

Interessante Alternative mit den Mosfet`s.

Aber was ist, falls die Starterbatterie belastet wird?
Durch die integrierte Freilaufdiode im Mosfet, typ. 2 bis 3V, fließt dann auch ein Teil von der Verbraucherbatterie Richtung Anlasser.
Dafür sind die aber nicht ausgelegt.

Gruß Mani

[tritonnavi]

Hallo Günter,

@GüntherB:
"Dass hier keine Ausgleichsstöme fließen ist natürlich Quatsch!"

also stimmt die Angabe des Herstellers nicht, wenn der behauptet, dass Rückflussschutz (Diodenfunktion) gewährleistet ist?

Das gleiche behauptet Sterling übrigens auch bei seinem ProSplitR, der ebenfalls ein spannungsverlustfreier Ladestromverteiler sein soll.

Beim Selbstbauverteiler, den Heinz vorgestellt hat, soll angeblich auch kein Strom zurückfließen.

Gruß
Friedhelm

[GüntherB]

Hallo Friedhelm,

unter Ausgleichsstrom verstehe ich, dass beim Schließen des "Relaiskontakt" oder im allgemeinen beim Zusammenschalten von zwei Batterien ein Strom von der potentialmäßig (Normalerweise voller geladenen Batterie) höheren Batterie zur potentialmäßig niederen Batterie fließt.
Und das ist eigentlich immer der Fall, wenn Du zwei Batterien mit einer "Null Ohm" Schaltung verbindest. Der Strom fließt natürlich so lange bis beide Batterien die selbe Urspannung haben. (Urspannung einer Batterie ist die interne durch die beiden Werkstoffe in Elektrolytflüssigkeit erzeugte Spannung OHNE Innenwiderstand).
(Entspricht der Klemmenspannung einer Batterie ohne Last)
mfg
Günter

[tritonnavi]

Hallo Günter,
bei den ganzen Verteilern, die ich aufgezählt habe, soll aber, wie bei einfachen Trenndioden auch, kein Strom von der Batterie mit höherem Potential zur Batterie mit niedrigem Potential fließen!
(Eben wegen der vorhandenen Gleichrichtungswirkung)

Fast null Ohm gibt es also nur in einer einzigen Richtung und zwar jeweils nur zu einer Batterie hin. Sind ja keine richtungsungebundenen mechanischen Relais.

Irgendwie traue ich den eindeutigen Aussagen dreier, voneinander unabhängiger Hersteller da schon, wenn die alle 3 genau diesen Vorteil (im Gegensatz zum Relais, kein Ausgleichsstrom möglich) bei ihren Produkten nennen.

Nachtrag:
Es soll auch Ladeverteiler geben, die zuerst eine kurze Zeit über Trenndioden laden, wobei definitiv kein Ausgleichsstrom fließen kann und dann, wenn die leere Batterie etwas geladen wurde, voll durchschalten.
Auch mit der Technik/Taktik bekommt man es hin, dass kein Ausgleichs- oder Rückstrom fließt.

Gruß
Friedhelm

[Volker1958]

Hallo,

Ich habe mich in letzter Zeit auch lange mit diesem Thema beschäftigt und bin im Rahmen meiner Forschung ebenfalls über die Mosfets gestolpert. Leider verstehe ich von diesem Thema wenig bis nichts. Geholfen, weil für mich einigermaßen nachvollziehbar, hat mir diese Seite:
http://www.rahmann-solarstrom.de/lim...m#steplimakit1

Letztendlich habe ich mich für das Studer (Philippi?) 150/2 entschieden, das ich für 91 Euro neu gekauft habe. Dafür löte ich nicht. Quelle gerne per PN.

Gruß
Volker

[sumsum]

Um mal ein paar Missverständnisse auszuräumen. Ein Relais kann den Kontakt vollständig isolieren, so dass kein Strom mehr fließt. Bei geeigneter Steuerung des Relais ist es also auch möglich, jeglichen Ausgleichsstrom zu unterbinden.
Ein Mosfet dagegen, kann den Kontakt nur in einer Richtung (fast) vollständig isolieren, also dass im ausgeschalteten Zustand fast kein Strom von Batterie 1 nach 2 fließt *oder* von Batterie 2 nach 1. Dass weder in die eine Richtung noch in die andere Richtung überhaupt ein Kontakt im ausgeschalteten Zustand besteht ist unmöglich. Also lässt sich mit einem MOSFET ein Ausgleichsstrom nicht generell verhindern wie mit einem Relais. Nimmt man statt eines MOSFETs (1) lieber zwei (2) MOSFETs, dann kann man das natürlich schon erreichen, allerdings ist dann auch die Verlustleistung und der Spannungsabfall doppelt so groß - bei den üblichen Werten von 1-5mOhm kein Beinbruch.

Für mich ist aber viel entscheidender, dass ein MOSFET recht empfindlich gegenüber hohen Spannungen und großen Stromspitzen ist. Anders ausgedrückt: der geht leicht kaputt. Und dann hilft meisst nur MOSFET ersetzten. Dioden sind da etwas gütlicher und Relais "verschleissen" nur, man kann also schon beim Einbau vorhersagen, wann sie kaputt sein werden.

Achja: bei dem einen Bild (Marke Eigenbau mit Dioden) wird mir schlecht, wenn da 40A dransteht... http://www.ankahe.de/Ladeverteiler.html Ab 10A sollte man alles crimpen und verschrauben.

Wir haben übrigens *fast* diese Lösung gemacht: je eine Diode von der LiMa zu jeder Batterie und zusätzlich eine oder zwei Dioden (schaltbar) von der LiMa zum LiMa-Regler. Dadurch kommen wir auch auf die Soll-Ladespannung von ca 14.2V auf beiden Akkus, ein Ausgleichsstrom ist in jedem Fall unterbunden. Einziger Nachteil: Es geht ein bisschen Energie verloren an den Dioden.

Schöne Grüße,
Clemens

[pininfarina]

Für mich ist aber viel entscheidender, dass ein MOSFET recht empfindlich gegenüber hohen Spannungen und großen Stromspitzen ist. Anders ausgedrückt: der geht leicht kaputt. Und dann hilft meisst nur MOSFET ersetzten. Dioden sind da etwas gütlicher und Relais "verschleissen" nur, man kann also schon beim Einbau vorhersagen, wann sie kaputt sein werden.

Bei mir gibt es solche Dinge nicht und deshalb kann auch nichts kaputtgehen. Ein hochwertiger Batterieschalter and alles ist prima!

Viele Grüße von,

Wolfgang

[tritonnavi]

(Ich habe noch mal genauer hingesehen. Dieser Selbstbau Ladeverteiler hat ja mit einem spannungsverlustfreien Verteiler nichts zu tun. Das ist ja nur ein ganz normaler Diodenverteiler.
Bei dem allerdings, das sehe ich auch als Nichtelektroniker, keine Ausgleichsströme fließen können)

Hallo Clemens,
also ganz verstehe ich deine Ausführungen nicht:

Natürlich müsste in einen spannungsverlustfreien elektr. Verteiler mindestens 2 elektronische Schalter (MosFet) rein, da ja auch mindestens 2 Batterieausgänge vorhanden sind!
In einfachen Trenndioden-verteilern sind doch in der Regel auch mindestens 2 Dioden drin, da zwei gleichberechtigte Ausgänge (gleicher Spannungsabfall) vorhanden sind.. (Das Selbstbauteil bestätigt das).

Wahrscheinlich verstehe ich die Funktion dieser elektr. Schalter nicht.
Funktionieren die prinzipiell so wie Dioden (natürlich mit einer Extra-Steuerspannung), oder kann bei denen, im angesteuerten Zustand, Strom in beide Richtungen fließen?

Gruß
Friedhelm

[ghaffy]

Zitat von sumsum

...Einziger Nachteil: Es geht ein bisschen Energie verloren an den Dioden.

Schöne Grüße,
Clemens

Ganz versteh ich das nicht. Genau das ist doch der Punkt.
Wenn ich meine Batterien vollgeladen bekommen möchte, dann geht es genau um diesen Spannungsabfall an den Dioden, der - je nach Konstruktion - zwischen 0,74V und 1,1V betragen kann.

Erst wenn ich einen Ladebooster verwende, der die Spannung praktisch nach den Dioden und nicht (wie der Lima-eigene Regler) vor den Dioden misst und regelt, kann ich das wieder kompensieren. Diese Ladebooster (HLR, A2B, B2B ...) haben dann aber den Splitter idR ohnehin integriert.

Wenn ich also einen Splitter haben möchte (= verhindern von Ausgleichsströmen und Trennung von Motor- und Domestic-Batterien), dann suche ich natürlich nach einer möglichst verlustfreien Lösung.

Sowohl Relais- als auch Dioden-Lösungen sind Konzepte aus dem vorigen Jahrhundert:
Das Relais arbeitet zwar praktisch verlustfrei, die Trennung von Motor- und Domestic-Batterie ist aber aufgehoben, sobald das Relais angezogen hat. Rückflussströme werden - auch bei VSR - nicht erkannt und daher nicht verhindert.
Bei der Diodenlösung bleibt zwar die Trennung aufrecht, das erkauft man sich aber mit empfindlichen Verlusten.

Wenn ich beide Vorteile ohne deren Nachteile haben will und keinen "intelligentes Ladebooster" verwenden will, lande ich bei modernen Lösungen, wie zB dem Sterling ProSplit oder dem weniger bekannten oben angeführten. Und zumindest vom ProSplit (Verluste unter 0,1 V) habe ich über Ausfälle bei hohen Lasten nichts gehört. Das andere Produkt kenne ich nicht.

Dessen ungeachtet haben sowohl Relais als auch Dioden auch heute noch ihre Berechtigung, wenn Vollladung und Verluste bedeutungslos sind, zB auf einem Daycruiser, wo ich am Abend oder nach einer Nacht wieder am Strom hänge.

Oder hab ich jetzt was missverstanden?

[sumsum]

Also nochmal zur Klarstellung:

nicht Verlustfrei heisst *nicht*, dass die Batterien langsamer voll werden. Auch ein mit Verlusten behafteter Batterietrenner kann beide Akkus schnellstmöglich volladen (also auf 14.2V). Mit Dioden eine solche Lösung:

LIMA |------|>|---- Akku1
LIMA--|------|>|---- Akku2
LIMA |------|>|---- LIMA-Regler

Man benötigt also 3 Dioden gleichen typs, die alle möglichst auf dem selben Kühlkörper sitzen. Zwei Dioden zu den Akkus, und eine Diode zu dem LIMA-Regler. Dieser Regleranschluss ist normalerweise am LIMA-Ausgang angeschlossen (eines der drei Kabel, die in den schwarzen Regler an der Rückseite der LIMA gehen). In der "Schaltung" als "LIMA" ist der Ausgang der Generatorwicklungen und Gleichrichterdioden gemeint.

Schöne Grüße,
Clemens

[HUR450502]

... also, ich denke die wichtigen Punkte sind bereits erwähnt (sumsum, Günther). Überall, wenn ich an solchen "verlustfreien" elektronischen Schaltern Kühlbleche sehe, dann werde ich misstrauisch.

Eine Diodenlösung ist m.E. nicht veraltet, wenn sie auch schon aus dem letzten Jahrtausend stammt. Auch in den Ausgängen der verschiedenen Ladegeräte finden sie immer noch Anwendung, auch bei denen, bei denen nun separat diese Splitter angeboten werden ... sowas würde mich nachdenklich machen... In jedem Falle ist sie schneller und universeller einsetz- und erweiterbar (wenn nötig) als diese Trennrelais Geschichten. Bei der Sterling ProSplit Beschreibung stört mich ebenso schon gewaltig, dass die Schaltbilder nicht einmal zeigen, wie man Batterien KORREKT parallel schaltet. ...

Desweiteren wird in allen diesen Schaltungen ein wichtiger Punkt völlig vernachlässigt, und das ist die sekundäre Trennung der Batterien.

Zugegeben, die Fälle sind selten, in denen eine Batterie in einer Batteriebank einen Zellenschluss hat, aber sie kommen vor. Also, Diodenlösung mit Sensor der Batteriespannung HINTER den Dioden und sekundäre Trennung.

Vor Jahren habe ich einmal ein Prinzipschaltbild hier eingestellt . der Shunt dient lediglich dazu z.B. ein DCC 4000 anzuschalten (o.ä.)

[tritonnavi]

Clemens,
mit deiner Lösung manipuliert man den Regler.
Das wird jemand, der eine einfache Lösung haben will, die z.B. auch dann möglich ist, wenn es noch Garantie gibt, wahrscheinlich nicht machen.
Funktionieren wird das natürlich. Hochleistungregler machen es ja auch nicht viel anders.

Könnte denn trotzdem noch mal jemand (bevorzugt Clemens, da der darüber ja etwas geschrieben hatte) meine Frage beantworten:

"Wahrscheinlich verstehe ich die Funktion dieser elektr. Schalter nicht.
Funktionieren die prinzipiell so wie Dioden (natürlich mit einer Extra-Steuerspannung), oder kann bei denen, im angesteuerten Zustand, Strom in beide Richtungen fließen?"

Kann da nun Strom in beide Richtungen fließen oder nicht?

Gruß
Friedhelm

[sumsum]

Hallo Friedhelm,

Mosfets sind - grob gesagt - zweitilig. Zum einen gibt es dadrin einen "Schalter" und zum anderen (parallel zum Schalter) eine Diode. Leider ist es nicht möglich, diese beiden Teile getrennt zu erzeugen

Wenn du also einen Mosfet verbaust, verbaust du automatisch auch eine Diode, ob du das willst oder nicht. Heisst also dass in dieser Konfiguration hier:

LIMA --- Akku1 ---|MOSFET|--- Akku2

eine Diode verbaut ist. Dafür gibt es nun 2 Möglichkeiten (Punkte bitte wegdenken):

LIMA --- Akku 1 ---|Schalter|--- Akku2
............... |------|>|-----|
oder:
LIMA --- Akku 1 ---|Schalter|--- Akku2
............... |------|<|-----|

Jetzt ist es also so, dass selbst, wenn der Schalter auf "geöffnet" = kein Stromfluss steht, ein Strom fließen kann (nähmlich im Ersten Fall von Akku1 zu Akku2 und im zweiten Fall von Akku2 zu Akku1). Also entgegen der "Werbung".

Abilfe schafft nur, zwei Mosfets zu verbauen:

LIMA --- Akku 1 ---|Schalter|------|Schalter|--- Akku2
............... |------|>|-----| |----|<|-----|

Nun muss man beide SChalter (Mosfets) gleich schalten lassen, dann fließt im Ausgeschalteten Zustand kein strom (mindestens eine Diode in Sperrrichtung). Das erzeugt aber den genannten doppelten Spannungsabfall.

Ganz nebenbei: Die Akkus sind im eingeschalteten Zustand parallel geschaltet, was, wie HUR450502 bemerkte, ungünstig ist.

Ich sehe lieber einen Akku als Starter vor und kann das Boardnetz wahlweise *entweder* auf einen *oder* auf den anderen legen. Ich schalte sie also nie parallel.

Nungut, das sind alles Maßnahmen, die natürlich nicht nur richtiger Installation sondern auch noch den richtigen Umgang verlangen... und unter Umständen auch etwas "Unbequemlichkeit" erzeugen.

Hoffe das konnte weiterhelfen.
Clemens

PS: Warum löscht das Forum eigentlich leerzeichen?!

[sumsum]

Ich halte "Regler Manipulieren" nicht für den korrekten Ausdruck, da bei meiner LIMA der Regler bisher extern mit auf den Klemmen saß, wo man auch den Akku anschloss.

[tritonnavi]

Vielen Dank für die Info.

ich kapiere aber immer noch nicht, weswegen der Schalter/Mosfet zwischen Akku 1 und Akku 2 geschaltet wird.
Das wäre dann ja analog zum Trennrelais oder VSR.

Ich hatte mir vorgestellt, dass diese Mosfets/Schalter genau so geschaltet werden, wie die Dioden beim klassischen Verteiler.

Um zu verstehen, was ich meine, brauchst du dir nur mal den Schaltplan von diesem Selbstbauverteiler ansehen.

Du hattest ja auch schon selbst ein Prinzipschaubild geliefert:

LIMA |------|>|---- Akku1
LIMA--|------|>|---- Akku2

Wenn jetzt anstatt der eingezeichneten Dioden die Mosfets/Schalter eingebaut werden würden, wäre doch eigentlich alles klar.
Ein Ausgleichs- /Rückstrom wäre dann, da die Mosfets ja Gleichrichtungswirkung haben, nicht mehr möglich.
Oder geht das aus anderen Gründen nicht?

Gruß
Friedhelm

[GüntherB]

Hallo Zusammen,

wenn ich mir die Beiträge zu diesem Thema so durchlese, dann kommen mir starke Zweifel ob ALLE das Problem von Frank erkannt haben.

Frank wollte 2 Batterien zusammenschalten - Zumindest sind das die Geräte, die in seinem eingestellten Link angeboten werden.

Über was hier aber in zahlreichen Antworten diskutiert wird, das nennt sich meiner Meinung nach "Ladestromverteiler"

mfg
Günter

[tritonnavi]

Hallo Günter,

die (intensiv) besprochenen Geräte erfüllen doch aber eigentlich den gleichen Zweck.
Letztendlich wollte Frank (er hat sich ja noch nie weiter dazu geäußert) doch ein Gerät haben, dass die Batterien beim Laden zusammenschaltet.
Damit passiert letztendlich auch nichts anderes, als das der Ladestrom verteilt wird und die Batterien ansonsten getrennt sind.
Warum sollte man sich in dem Zusammenhang nicht über andere Formen der Ladestromverteilung (inkl. B2B o.ä. und Verteiler) unterhalten?
OT sind die bisherigen Beiträge m.E. nicht.

Gruß
Friedhelm

[Larsinka]

Hallo zusammen,

ich hätte mir nie träumen lassen, das so viele Antworten zu meiner eigentlich sehr speziellen Frage eingehen. Allen noch einmal vielen Dank !
Leider bin ich immer noch nicht ganz schlau ( weil von der Flut der Antworten erschlagen )
Ich wollte eigentlich nicht wissen , ob es bessere oder schlechtere Möglichkeiten gibt, sondern ob das angesprochene Mosfet seinen Zweck erfüllt, nämlich verlustfreies Laden von Starter und Verbraucherbatterie (wenn möglich in dieser Reihenfolge), keine unerwünschten Ströme zwischen den Batterien und das, ohne ständig an irgenteinem Schalter im Boot herumzuhantieren zu müssen ( weil ich es eh vergesse )

[Woody]

Frank,

da ich das von Dir angesprochene Mosfet noch nie eingesetzt habe und auch niemanden kenne, der es hat, kann ich Dir dazu nur sagen dass das theoretisch (!) gehen sollte.
Definitiv gehts hiermit.
Gruß,

Jörg

[ManfredBochum]

Hallo Frank

Die fast verlustfreie Ladung funktioniert.
Ausgleichsstrom kannst du nicht verhindern.

Grundsätzliches

Also die Verteilung mit MosFet funktioniert schon unter normalen Umständen.

MosFet sind aber sehr spannungsempfindlich.
Dies bedeutet, der Entwickler muß dafür sorgen, daß Spitzen gekappt werden mittels Snubber- Netzwerk und Drain- Gate Zwangseinschaltung.
Bei ungünstiger Auslegung kann die Schutzschaltung oszillieren.

Ein weiterer Nachteil ist die integrierte Schutzdiode im MosFet.
Diese soll bei falscher Polarität den Mosfet schützen.
Falls jetzt aber die Starterbatterie wesentlich niedrigeres Spannungsniveau hat als die Verbraucherbatterie, fließt ein Ausgleichsstrom durch den Mosfet in revers Richtung.
Dafür ist dieser aber nicht ausgelegt.

Meine persönliche Meinung ist folgende.
Im Normalfall funktioniert es.
Im abnormalen Betriebszustand kann es Probleme geben.
Hier zeigt sich dann, wie gut der Entwickler war.

Ich würde mir dieses Teil auf Grund meiner früheren beruflichen Entwicklertätigkeit Teil nicht ins Boot bauen.

Gruß Mani