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Verpuffung von Akku-Gasen


Hellmut Kohlsdorf

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Hellmut Kohlsdorf

Danke Schifferlfahrer

An meinem Segler sitze ich, bestimmt nicht ununterbrochen, seit bald 4 Jahren, da möchte ich lieber Vorsorgen und mich kundig machen, als Lehrgeld zu bezahlen. Dine Schilderung sind plastisch und sehr, sehr wirklichkeitsnah. Stell dir vor was bei 16AH und 39,9V an Energie vorhanden ist um Schaden anzurichten! Dann sind die Zellen nicht gerade billig, und 12 davon erst recht nicht.

Dann befindet sich die Fernsteuerung und das sündhaft teure Pulsar 3 Ladegerät in der Transportkiste.

Schon um die Lebensdauer der Zellen zu maximieren habe ich intensive Recherchen im Internet durchgeführt und dabei viele und sehr interessante Artikel gefunden. Was in den letzten 30 Jahre in der Akku-Technik war, das ist im Vergleich zu dem was heute stattfindet Stillstand. Stellt euch nur mal vor was die Akkus in einem Elektroauto kosten und was dadurch für Entwicklungsanstregungen, nicht nur bei der Chemie der Akkus stattfinden, sondern auch bei der ganzen Elektronik darum herum. Die Halbleiter-Industrie, und dort war ich fast 15 Jahre beschäftigt, nimmt Entwicklungen um mindestens 5 Jahre vorweg. Wen man sich dort informiert, auch wenn man nicht mehr an Insider-Informationen so ohne weiteres kommt, dann ist es faszinierend. Mit dem von mir geplanten BMS mit dem LTC6802-2 nehme ich aller modernste Technik für den Automobilbereich in mein Boot. Da die Investition von circa 400,- Euros, alleine für die Akku-Zellen, für mich kein Pappenstil ist, werde ich alles tun um die Haltbarkeit zu maximieren. Und da kann man sehr viel tun, man muss nur über den Tellerrand schauen. Ganz was banales, eine Sicherung und MOSFETS als Schalter zum Trennen der Akkus vom Rest des Modells, und last but not least, einen Verpolungsschutz! Dann habe ich aus der Elektrofahrradwelt im Internet ein kleines Platinchen entdeckt, welches den Funken bei Anschliessen und Trennen des Akkus unterbindet, dadurch werden die Kontakte geschont.

Durch den Bau meines Segelbootes finde ich die Gelegenheit mich tiefer in viele Technologien einzuarbeiten. Es ist nicht nur beim Drehen, wo man in diesem Forum sehr schön sehen kann wievieles es gibt, auf was Laien stossen, was "Fachleuten" überhaupt nicht in den Sinn kommt. Akkus sind, und die Zahl der Anmeldungen für den Workshop sind doch das besten Beispiel, ein Bereich wo wir "Laien" noch sehr vieles haben was wir wissen wollen und worüber wir uns Wissen aneignen möchten.

Edited by Hellmut Kohlsdorf
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Guest thommthommkiel

1. Grundsätzlich entnehme ich allem hier gesagten, das allgemein ein sorgloser Umgang mit den Akkus üblich ist und bei den eingesetzten Akkus,

2 Bei meinem Segelboot ist der Innenraum wirklich dicht und Gase finden die gleiche Umgebung vor wie in einem U-Boot.

 

 

Zu 1: Sorglos würde ich nicht unbedingt sagen. Sicherlich schleicht sich im Laufe der jahre vieles ein, keine Frage. Auf der anderen Seite gehört eine gewisse Umsicht beim Umgang mit Technik dazu. mag sein dass es bei mir von der Abteilung Fliegerei (auch manntragend= Segelflugschein)kommt, dass ich ALLES 2-3 Mal kontrolliere, bevor es losgeht bzw angeschlossen wird. Da hat jeder so seine eigenen "Protokolle" entwickelt.

 

Vielleicht fällt mir der Umgang auch leichter weil ich Energieanlagenelektroniker bin.

 

Zu 2.

Ich kann mir nicht vorstellen dass Dein Segelboot ähnlich dicht wie ein U-Boot ist - wie kommen denn Deine Schoten von der Winde ans Deck?

 

Gruß Thomas

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Hellmut Kohlsdorf

Hallo Welle

 

Nicht ganz, ich habe, da das ursprüngliche Projekt zu anspruchsvoll war, ich muss mir noch viele technische Grundlagen erarbeiten, ein weiteres Projekt gestartet. Das "neue Projekt" ist die Carina. Hier habe ich auf vieles verzichtet was für die "Sabrina", so wird das erste Segelmodell heissen, was nach der Fertigstellung der Carina weiter verfolgt wird.

 

Tatsache ist, dass bei einem Modell, welches man über Jahre baut und wo der Weg ein wichtiger Teil des Zieles ist, der Aufwand dafür bekannte Gefahren zu verstehen und für die Vermeidung dieser Gefahren Aufwand zu betreiben von größerer Bedeutung sein kann als bei anderen Modellen.

 

Hallo Thomas

 

Die Dichtigkeit ist immer auch im Verhältnis zur Größe des Innenraums zu sehen. Wenn du dem Link in diesem Beitrag zum Baubericht der Carina folgst, wirst du feststellen, dass der Innenraum der Carina recht groß ist. Wenn du dann noch das Volumen von 12 LiFEPO4 Zellen in Betracht nimmst, dann sind die zwei sehr feinen Schot-Herausführungen in Bezug auf die Lüftung des Innenraumes zu vernachlässigen. Die Dichtungen des komplett abnehmbaren Decks und der 4 Deckaufbauten sind, zumindest was die Luftdichtigkeit angeht ohne weiteres mit der Situation im U-Boot vergleichbar.

 

Die grundsätzliche Fragestellung ist aber, ob Gas im Betrieb solcher Zellen ohne mechanische Beschädigung, sowohl beim Fahren, wie auch beim Laden, entweicht oder nicht. Das hat, zumidenst für mich nicht ersichtlich, keiner ganz konkret beantwortet!

 

Neben des Battery Monitoring Systems (BMS) auf der Basis des LTC6802-2, baue ich auch ein Anschluss-Paneel in das Modell. Hier sorgt eine auf einem CPLD von Xilinx basierende selbstbau Lösung für ein intelligentes Schalten der Anschlüsse im Boot. Hier wird sowohl eine Sicherung eingebaut, welche Kurzschlüsse abfangen soll, wie auch auf dem MOSFETS IRF540N basierende Schaltung, für das intelligente An- oder Abklemmen der internen Verdrahtung sorgen. Im Beitrag im Baubericht zur Carina vom 9.3.2010 schreibe ich einiges dazu. Sobald die Schaltung fertig ist, wird das CPLD für jedes Modell verfügbar sein.

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Guest thommthommkiel

Moin Helmut,

 

nun, bei intakten Lipos entweicht nichts, deshalb werden sie ja rund und kugelig wenn man sie überlastet, so lange bis sie dann irgendwann hochgehen - wobei es dann auch wurscht ist ob der Innenraum dicht ist oder nicht, denn dann ist sowieso zu spät.

 

Wenn Du nahezu alles über Akkus wissen möchtest schau Dir mal die Seite meines Freundes aus Lübecker Zeiten an.

 

http://www.elektromodellflug.de/datenbank

 

Auf der Seite von Gerd Giese ist sehr vieles, fast alles, über Akkus zusammengetragen worden - was ne Menge Arbeit....

 

Viel Spaß

 

Gruß Thomas

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Hellmut Kohlsdorf

Hallo Thomas

 

Die Seite und die von einem Hag habe ich beide sorgfältig studiert, Danke. Ich habe mir jetzt auch die Auskunft vom Distributor der Zellen geholt. Ich brauche mir, da ich den Zustand und den Betrieb der Zellen exaktest möglich überwache und steuere keine Sorgen zur Gasbildung machen.

Allerdings ist das mehrfache Einholen von Informationen zu Akkus doch empfehlenswert. Der erste Händler sagte mir ich müsse mich um das Balanzieren überhaupt nicht kümmern und ich sollte die Akku-Packs ohne die Balancer.Kabel machen lassen. Weitere Recherchen zeigen jedoch, dass diese Aussage so nicht empfehlenswert war. man braucht die Zellen nicht bei jedem Laden balancieren, aber doch imer wieder. Und je größer die Kapazität, desto mehr kann ein Driften eintreten. Für Neulinge in der Akku-Technik der Lition basierenden Akkus sind die Aussagen, besonders wenn diese nicht konsistent sind, schon etwas verwirrend.

Meine Resume:

Akku-Packs mit LiFEPO4 sollten die Möglichkeit zum Balancieren vorsehen.

Akku-Packs mit LiFEPO4 müssen nicht bei jedem Laden Balanziert werden.

Akku-Packs mit LiFEPO4 sollten aber doch nache mehreren Lade-/Entladezyklen überprüft werden und eine Balanzierung, falls erforderlich durchgeführt werdne.

Bei Akku-Packs mit LiFePO4 sollte gewissenhaft darauf geachtet werden, dass diese weder zu sehr entladen, noch zu sehr geladen werden. Sind sie gut blanciert, so wird der Lader auch ohne Balancer einen guten und zuverlässigen Job machen.

Der Dank dafür ist eine erhöhte Zyklenzahl, eine längere Lebensdauer.

Akku-Packs ohne der Möglichkeit der Überprüfung der Ladung der einzelnen Zellen sind für den Lieferanten profitabel.

Akku-Packs mit Balancierung sind für den Lieferanten weniger profitabel.

Sieht man im Modellboot eine Überwachung und Regelung vor, welche eine Tiefentladung vermeidet, so wird aktiv verhindert die Zellen durch Tiefentladung zu schädigen.

Vorkehrungen die das Akku-Pack vor Kurzschlüssen sichern und eine Sicherung die bei Stromüberlastung reagiert sind sehr sinnvoll.

Vorkehrung, welche die Funkenbildung beim Anschluss des Reglers an ein Akku-Pack verhindern erhöhen die Lebensdauer der Anschlüsse und die Qualität der Kontakte.

Akkus, welche zuverlässig vor Zuständen geschützt sind, mechanisch oder elektrischer Natur, die diese Beschädigen können, werden nicht Gas entweichen lassen, eine Sorge vor einer Verpuffung ist nicht angebracht. Wasserdichte Unterbringung im Boot daher dann zulässig!

Fehlt nur noch die Auskunft über die Zulässigkeit des Transportes im Flugzeug als Gepäck!

 

Es ist wie du sagst Thomas, es macht viel Mühe die Daten zusammen zu fassen und ich denke hier ist einiges Interessantes an Informatione zusammengekommen. Mein Dank an Alle!

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...Vorkehrung, welche die Funkenbildung beim Anschluss des Reglers an ein Akku-Pack verhindern erhöhen die Lebensdauer der Anschlüsse und die Qualität der Kontakte...

Hallo Helmut,

 

den Sinn dieser Einrichtung habe ich noch nicht ganz verstanden bzw. frage mich, woher denn die Funken kommen sollen. Bei den Reglern, die ich verwende, startet der Motor nicht, wenn nicht die Fernbedienung des entsprechenden Kanals auf "Motor aus" steht. Setzt man voraus, dass es keine größeren Kondensatoren in dem jeweiligen Stromkreis gibt, sollte auch kein Strom fließen, ergo gbt es dann auch keine Funken. Oder übersehe ich hier etwas?

Anders sieht es natürlich aus, wenn größere Kondensatoren als Spannungsstabilisierung eingesetzt werden. Da kursieren ganz nette Geschichten, aber des Pudels Kern dürfte wohl sein, besonders bei Digitalservos Akkus mit hinreichender Stromlieferfähigkeit (z.B. keine der beliebten Eneloops) einzusetzen und nicht schwachbrüstige Stromversorgungen mit Kondensatoren zu "verbessern".

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Hallo,

Setzt man voraus, dass es keine größeren Kondensatoren in dem jeweiligen Stromkreis gibt, sollte auch kein Strom fließen, ergo gbt es dann auch keine Funken. Oder übersehe ich hier etwas?

Da gehst Du von einer falschen Vorrausetzung aus...

Jeder sinnvolle Regler hat einigermaßen große (> 100µF) Elkos am Eingang, um die kurzfristigen Lastspitzen, die durch die PWM entstehen, abzufangen.

Auch wenn die Induktivität der Anschlußkabel klein ist, fällt sie bei ausreichend steilen Flanken ins Gewicht.

Wenn die Spannung der Akkus groß genug ist, erzeugt das Aufladen der Eingangselko einen entsprechenden Funken...

 

viele Grüße,

Hermann

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...Jeder sinnvolle Regler hat einigermaßen große (> 100µF) Elkos am Eingang, um die kurzfristigen Lastspitzen, die durch die PWM entstehen, abzufangen...

Hallo Hermann,

 

ja, wenn solche Kondensatoren da sind, dann macht so ein Gerät durchaus Sinn. Bei den von mir verwendeten Reglern (die bekannten von Modellbauregler) und der eingesetzten Spannung von 14,4 V habe ich diese Funken beim Anschließen noch nicht beobachten können.

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Hellmut Kohlsdorf

Hallo Freunde

 

Hier der Link zu einem Bericht über die Explosion eines 13S1P Fahrradakkus mit A123 LIFEPO4 Akku-Zellen! Ich denke das hier leider wieder ein Beispiel ist, dass die Sache mit dem Explodieren von Akku-Zellen auch bei diesen als sehr stabil bezeichneten LiFEPO4 Zellen zu rechnen ist. Wie ich dort geschrieben habe, sind die Zellen wohl doch stark gedriftet und da diese ohne Balancierer geladen wurden, ist es dann doch passiert, und das schon nach relativ kurzer Zeit!

Essenz davon, ja nicht einen Akku-Pack machen ohne der Möglichkeit zu Balancieren und eben doch regelmäßig den Pack Balancieren. Die A123 Zellen haben einen ganz besonders guten Ruf! Ich will garnicht nachdenken wie mein Segler mit 16Ah, statt 2Ah wie bei dem Link verwendet, aussehen würde und wie heftig dort eine Explosio sein könnte.

 

Streng nach der Hosenträger und Gürtel Methode werde ich nach der Fahrbereitschaft des Seglers mich an das Projekt mit dem BMS machen, der dann im Boot die Akku-Zellen überwacht, balanciert und im Notfall die Zellen isolieren und von externen Quellen abschalten kann!

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Guest thommthommkiel
Hallo Freunde

 

Hier der Link zu einem Bericht über die Explosion eines 13S1P Fahrradakkus mit A123 LIFEPO4 Akku-Zellen! Ich denke das hier leider wieder ein Beispiel ist, dass die Sache mit dem Explodieren von Akku-Zellen auch bei diesen als sehr stabil bezeichneten LiFEPO4 Zellen zu rechnen ist.

 

 

Toll....und wieviele funktionieren einwandfrei?:ohno:

 

Sei mir nicht böse, aber scheinbar gehörst Du zu den Kollegen die 100%tige Sicherheit wollen/suchen....die gibts es nirgends.

 

Man kann vom Küchenstuhl fallen und sich das Genick brechen.

 

Ok, es sind (sehr vereinzelt) U-Boot-Modelle in die Luft geflogen......aber das sind und bleiben Sonderfälle die nichts, aber auch gar nichts mit normalen Überwasser-Modellen zu tun haben.

 

Das ist genau das was ich einigen der heutigen Kollegen vorwerfe...man macht aus einem im Prinzip einfachen Hobby eine Wissenschaft.

 

Wenn das hier ein Neueinsteiger liest, dann denkt der er stellt sich ne Bombe in die Wohnung......

 

Sicherlich: es sind auch Handy- bzw Notebook-Akkus explodiert...auch ne Autobatterie hat sicherlich schon mal schlagartig das Zeitliche gesegnet....

 

Aber wieviele Millionen Teile funktionieren einwandfrei? Und unter welchen Umständen habendie angesprochenen Explosionen stattgefunden? Sicherlich nicht unter Regelbedingungen......

 

Ok....ich beruhige mich schon wieder und werde mich jetzt aus diesem, langsam etwas lächerlich werdenem Thema zurück ziehen.

 

Nichts für Ungut.

 

Gruß

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Hellmut Kohlsdorf

Na ja, bei meinem Link dürfte die Ursache im Driften der Zellen liegen. Ein "Fachmann" merkt vielleicht was los ist, ein Laie nicht. Ich denke gerade für einen Anfänger ist Vorsicht geboten, da gerade er am ehesten die fatalen Fehler begeht. Wenn wir also im Schnitt mal ungeprüft die 100.000 Anwender betrachten, dann dürften die Laien eher die Fehler begehen Ziel und daher vielleicht schon einem aus 25.000 sich über das explodieren eines Akkus zu freuen!. Ich würde mich bei so einer Schadenswahrscheinlichkeit weder zu jemanden ins Auto setzen, noch einFlugzeug besteigen, noch mein Modell, was ich über Jahre gebaut habe dem Risiko durch "saloppen UMgang mit Litium-Akkus aussetzen!

Was das Thema "einfachen Hobby als Wissenschaft" betreiben angeht, würde ich doch gerne meinen Senf dazugeben. Ich denke gerade im Schiffsmodellbau freuen sich viele darüber durch das Hobby immer neue Techniken beherrschen zu lernen und erreichen so wahre Meisterleistungen, die man schon "wissenschaftliche betrieben erreicht hat"!

Und jetzt soll man bei den Akkus, bei denen nun wirklich Schäden eintreten das Thema salopp angehen? Da kann man unterschielicher Meinung sein, man sollte aber einen saloppen Umgang mit Technik die Schaden und Gefährdungen bewirken kann als "Fachmann" nun wirklich nicht vor dem Laien verharmlosen und zum Leichtsinn auffordern!

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Hellmut Kohlsdorf

Hallo Marcel

 

Du hast schon recht, aber die Gefahr den Sachverhalt für Laien zu verharmlosen ist real. Es reicht doch einfach die Gefahren im Raum stehen zu lassen und klar die erforderlichen Maßnahmen zu nennen.

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Hansen-Bengel
...vielleicht schon einem aus 25.000 sich über das explodieren eines Akkus zu freuen!. Ich würde mich bei so einer Schadenswahrscheinlichkeit weder zu jemanden ins Auto setzen, noch einFlugzeug besteigen, ...

 

2007 hatten wir allein in Deutschland bei ca. 50 Mio Pkw 2600 tote Autofahrer...

Das macht eine Quote von etwa 1:19000, also höher als deine angenommene Akku-Explosionswahrscheinlichkeit. :bäh:

 

Du solltest vielleicht wirklich zu niemandem mehr ins Auto steigen... ;)

 

 

Dennoch: vor Gefahren zu warnen kann nie schaden! Besser als hinterher dumm dazustehen!

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Hallo,

 

aus dem von Helmut zitierten Bericht kann ich nur das Fazit ziehen, dass Akkus mit mehr als 3 oder vier Zellen auf Zellendrift kontrolliert werden sollten. Zumindest bei dem Händler, bei dem ich gekauft habe, wird auch darauf hingewiesen bzw. die Akkus, so sie denn fertig konfektioniert sind, nur mit den Balancer-Anschlüssen angeboten werden. Es mag sein, dass die LiFePO4-Zellen nicht so kritisch sind, wie Li-Polymerakkus, aber bei einem 12S-Akku können sich schon geringe Zell-Schwankungen stark bemerkbar machen.

Ansonsten: Auf der einen Seite wollen wir Akkus mit hohem Energieinhalt aber die sollen sich dann möglichst so robust wie die alte Bleizelle verhalten. Das passt nicht zusammen, besonders nicht, wenn hohe Entlade- und Ladeströme noch dazu kommen. Wer sich etwas in die Materie einliest, wird feststellen, dass die Li-Ionenakkus mit so heiklen Dingen wie elementarem Lithium umgehen, das gelöst im Elektrodenmaterial möglichst dieses nicht verändern soll etc. Das sind schon "deftige" Anforderungen, die auch eine entsprechende und sorgfältige Behandlung der Zellen mit sich bringen.

Also sollten die Hersteller-Angaben bezüglich Spannung etc. beachtet werden. Auch die Quelle der Akkus ist wichtig. Sie werden zwar fast alle in Südostasien produziert, aber wer sagt denn, dass es dabei nicht auch Ausschuss gibt, der vom Auftraggeber, z.B. einem namhaften Akku-Hersteller nicht abgenommen wird, und dann in "dubiosen" Kanälen versickert? Von dem Fälschen der Produkte möchte ich gar nicht reden, das geht so weit, dass es schon Spezialisten braucht, die Plagiate zu erkennen (und wir wissen alle, dass Schutz des geistigen Eigentums dort nicht den Stellenwert wie hier hat).

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