• Liebe RC-Network Benutzer: Bitte beachtet, dass im August 2020 alle Passwörter zurückgesetzt wurden. Mehr dazu in den News...

asymmetrische Akkuweiche für BEC-Anwendungen

onki

User
Hallo,

Akkuweichen gibt es ja wie Sand am Meer, keine davon erfüllt aber meine heutigen Anforderungen.
Ich nutzte früher Akkuweichen, weil es nur Akkus mit relativ bescheidenen Kapazitäten gab und man mit einer Wieche mehr Sicherheit und die doppelte Kapazität bekommen hat.
Heute in Zeiten von sehr potenten Akkus und BECs (bei Modellen mit E-Motor) sind die aktuellen Weichen für mich eher ein Auslaufmodell.

Was ich benötige ist eine sog. asymmetrische Weiche weil der Strom hauptsächlich vom BEC (oder wahlweise einem potenten Akku) bereitgestellt wird und nicht über beide Akkus wie bei einer klassischen Weiche.
Was soll die leisten können:

-Einen Master-Eingang für das BEC (Eingangsspannung 7,4-8.4V)
-Einen Backup-Eingang für den Notakku (2s LiFePo). Das soll aber wie gesagt nur ein Notakku sein, der genug Energie bereitstellt um das Modell noch landen zu können. Ich würde hier z.B. einen 2s1200 (12C 18650 Bauform) vorschlagen.
-Einen Schalt-Eingang zur Aktivierung/Deaktivierung des Ausgangs. Die Aktivierung kann mit einem klassischen Schalter wie auch über einen RC-Schalter erfolgen. (Belegung Schalteingang; Masse; Standby-Spannung aus dem Notakku)
-Optional einen Telemetrieausgang um die Eingangsspannungen und die Ströme bzw. Kapazitäten zu messen. Das wird aber wegen der zahlreichen unterschiedlichen Telemetrieprotokollen recht schwer. Oder man pflanzt einen gestrippten UniSense-E rein und hat auch noch ein Vario.

Die Funktion ergibt sich wie folgt. Bei einer Eingangsspannung am Master zwischen 7V und 8.6V wird die Spannung vom Master an den Ausgang geleitet. Zusätzlich wird auch noch in diesem Betriebsfall der Backup-Akku auf etwas unter Ladeendspannung gehalten (beim LiFePo also etwa 7V). Ladestrom zwischen 0,5 und 1A begrenzt.
Sobald die BEC-Eingangsspannung unter bzw. überschritten wird, schaltet die Weiche auf den Backup-Akku. Dieser Fall kann im Sender über einen Spannungsalarm angezeigt werden und der Pilot kann Maßnahmen zur Notlandung ergreifen weil das BEC mutmaßlich ausgefallen ist.
Der Ausgang wird über das Schaltsignal freigegeben wobei hier der Schalteingang über einen Pullup-Widerstand auf high gesetzt wird. Abschaltung über eine Brücke nach Masse um zu gewährleisten, das bei Kabelbruch am Schalterkabel nichts passiert (versehentliches Abschalten).

Ob für die Umsetzung des Schaltteils ein Mikrocontroller notwendig ist müsste noch geklärt werden. Das sollte aber auch mit klassischen Weichenbausteinen oder Mosfets mit vorgeschaltetem Fensterdiskriminator und Komparator zu machen sein.
Der LiFePo ist nicht ohne Grund als Backup vorgesehen, macht er die Umsetzuing wegen seiner niedrigeren Spannungslage doch viel einfacher.

Momentan setze ich für diese Zwecke noch die CB200 von Jeti ein. Hier fehlt jedoch die Umschaltung bei Überspannung und das nachladen des Backup-Akkus.

Was meint ihr dazu? Hat jemand einen Lösungsansatz oder Verbesserungsvorschläge?
Hier mal der Versuch eines Blockschaltbildes:
asym_weiche.jpg

Gruß
Onki
 

onki

User
Hallo Frank,

genau die Dinger mag ich nicht. Sie sind mir zu aufwändig weil man sie gesondert ausschalten muss und sie schützen auch nicht wirksam vor Überspannung.
Ich kenne Backup-Guard, OptiPower etc. aber das ist keine Lösung für mich sondern nur der Versuch etwas um eine bestehende Lösung herumzubasteln statt es vernünftig zu lösen. Und das Bessere ist nunmal des Guten Feind.
Sicher sind die heutigen BEC-Lösungen recht zuverlässig. Ich war aber froh um meine LiFePo Backup-Lösung als es mir im Skywalker den Antriebsakku im Flug bei einer Anstechkurve (Schwerpunkt checken) abgeworfen hat. Hatte ihn nicht richtig fest gemacht, konnte aber noch gut landen (Knüppel halb gedrückt wegen total verstelltem Schwerpunkt).

Gruß
Onki
 

onki

User
Hallo,

Die Weiche kann ja mit Standardbauteilen auf MOSFET-Basis wie beispielsweise dem MAX 1614 o.ä. realisiert werden.
Der Fensterdiskriminator müsste mutmaälich klassisch aufgebaut werden, auch wenn der gute alte TCA 965 das auch könnte.
Bei der Ladeschaltung bin ich noch etwas überfragt. Die müsste ja trennbar gestaltet sein.

Hat jemand noch weitere Ideen diesbezüglich?

Gruß
Onki
 
Hallo Rainer ,

ich glaube die Telemetrieüberwachung und die Ladeschaltung " beißen " sich .....
Und erreicht man nicht schon durch die unterschiedlichen Eingangsspannungen eine Asymmetrie ? Bei einer " normalen" Weiche bleibt doch der Hauptakku solange der alleiniger Versorger wie er seine normale Spannung liefert , erst wenn diese unter die Spannung des Reserveakkus einbricht wird dieser aktiv
 

onki

User
Hallo Sebastian,

Das stimmt schon in gewisser Weise aber so kann ich ja nachvollziehen was wohin kommt. Schlimmstenfalls kommt die Ladeschaltung vor die Telemetriesensoren, da die Lademenge i.d.R. vernachlässigbar ist.

Sicher habe ich heute mit meinem Setup CB200, 8V BEC auf Eingang 1 und 2s LiFePo auf Eingang 2 eine gewisse Symmetrie.
Da ich aber einen RC-Switch nutze wird im Standby der Akku minimal entladen, was durch die Ladeschaltung aufgefangen werden kann.
Zudem gefällt mir der Gedanke nicht, dass ein durchgeknalltes BEC dann 25V auf den Eingang gibt und das RC-System grillt.
Die Schutzschaltungen dazu sind meiner Meinung nach eher halbherzig weshalb ein Fensterdiskriminator besser wäre.

Das Bessere ist halt ein Feind des Guten.

Gruß
Onki
 

Papa14

User
genau die Dinger mag ich nicht. Sie sind mir zu aufwändig weil man sie gesondert ausschalten muss und sie schützen auch nicht wirksam vor Überspannung.
Ich kenne Backup-Guard, OptiPower etc. aber das ist keine Lösung für mich sondern nur der Versuch etwas um eine bestehende Lösung herumzubasteln statt es vernünftig zu lösen.
Hallo Onki,

die Idee einer asymmetrischen Versorgung ist m.M.n. schon sehr gut, weil das Prinzip wie gesagt von den existierenden Akkuweichen nicht bedient wird.

Was mir an deinem Konzept nicht gefällt ist die Tatsache, dass die gesamte Stromversorgung erst recht wieder durch eine Blackbox gewährleistet wird. Ich bin ein Fan von Redundanz, wenn in der Blackbox auch nur ein Teil ausfällt, dann ist Schicht im Schacht. Ich hatte z.B. schon einmal einen Totalverlust wegen eines gebrochenen Akkukabels, das kann an jeder beliebigen Stelle der Anschlüsse zur Stromversorgung am Empfänger passieren.

Und das ist genau der Punkt, an dem das Prinzip vom Backup-Guard einspringt! Das ist eine vollkommen autonome Stromversorgung mit einer separaten Verkabelung, die nur dann aktiviert wird, wenn die Hauptversorgung ausgefallen ist. Der besondere Charme beim OptiPower ist, dass er A) sogar von der Hauptversorgung aufgeladen wird und B) dass bei der Aktivierung eine Versorgungsspannung 0,5V niedriger als vom Hauptakku angelegt wird. Damit fällt (in deinem Fall umständliche) separate Telemetrie weg - der Sender meldet sofort den Abfall der Empfängerspannung (zumindest bei HoTT). Außerdem wird über eine Blitzdiode angezeigt, dass der Backup-Guard aktiviert wurde. Der OptiPower armiert sich sogar automatisch, die Tatsache, dass er separat abgeschaltet werden muss, ist eher ein Vorteil denn ein Nachteil - in deiner Lösung kann der zentrale Ein/Aus Schalter eine Fehlerquelle sein.

Leider gibt es den OptiPower nicht für größere Modelle mit höheren Anforderungen. Die 3A BEC Versorgung könnte etwas stärker sein. Die Abschaltung sollte zweistufig erfolgen, damit der Akku nach einem Flugtag wieder auf Lagerspannung entladen wird. Und die Verkabelung sollte etwas robuster sein.

Aber ich werde deine Idee trotzdem weiter verfolgen, im Prinzip ist das ja eine Akkuweiche, die von zwei unterschiedlich priorisierten Akkus (bzw. BEC) versorgt werden soll. Also eigentlich ein Jeti Max-BEC2 ohne Hin- und Herschalterei und mit Telemetrie. Wenn das stabil aufgebaut ist, könnte ich mich dafür erwärmen.
 
Hallo Onki!

Habe mir einmal das Problem angesehen. Der Max-Chip hat 2xP-CH-FET, d.h. Verluste. Der linear-chip funktioniert erst ab 9 V. Mein Vorschlag ist der LM5050-1. Hat einen N-FET, einen Disable-eingang für die Umschaltstrategie. Die Umschsltung würde ich mit einem Prozessor machen, der auch gleich die Telemetrie macht. Nebenbei gelöst: die Ladeproblematik.
 

onki

User
Hallo,

ich hole den älteren Fred nochmal hoch, da es für die heutigen Anwendungen, bei denen in sehr vielen Fällen das Regler-BEC verwendet wird, keine vernünftige Lösung gibt.
Die Realisierung könnte meiner Meinung nach vereinfacht werden, indem der ganze Telemetrieteil erst einmal vernachlässigt wird.
Auf der Eingangsseite des BEC wäre eine Überspannungs-Abschaltung der BEC-Eingangsspannung sinnvoll. Dies könnte nach meinem Ermessen über eine Suppessor-Diode und den Shutdown-Anschluss im Schalt-IC erfolgen.
Ich denke eine einfache Umschaltung via Komparator (die höhere Spannung bestimmt den Ausgang) ist die einfachste und zuverlässigste Methode, eben zusätzlich mit der Abschaltung des BEC-Ausganges bei Überspannung.
Eine Ladeschaltung für den Backup-Akku (LiFePo) könnte wahlweise über einen Jumper zugeschaltet werden.

Damit wäre ein sicherer Betrieb eines eh schon sehr sicheren Regler-BEC mit einem kleinen Notakku mit geringerer Spannungslage möglich.
Wirklich Schade dass es soi etwas noch nicht gibt, denn klassische Weichen sind eher Auslaufmodelle und eher Beschäftigungstherapie als Sicherheitsfeature, da immer beide Akkus geladen werden müssen. Zudem nimmt der Anteil an Seglern mit Antrieb drastisch zu was zudem für eine asymmetrische Weiche spricht.
Ich hoffe die Hersteller nehmen sich diesem Thema endlich mal an. Eine Eigenkonstruktion ist bei mir derzeit nicht möglich.

Gruß
Onki
 

onki

User
Hallo Alex,

Die gängigen Verdächtigen haben alle keine Überspannungssicherung.
Zudem besteht keine Möglichkeit den Backup-Akku zu laden.

Das ist da die Idee. Bisher gibt es nur weichen, bei denen es egal ist, was ich wo anschließe.
Mein Gedanke zielt aber aber bewusst auf eine Weiche, die an einem Eingang eine HV-BEC Spannungsversorgung (i.d.R. ein Regler BEC) vorsieht und am Backup-Anschluss einen Notakku, der im normalen Betriebszustand auf einer brauchbaren Spannung gehalten wird (beim LiFePo z.B. 6.4V).

Gruß
Onki
 

onki

User
Hallo zusammen,

ich grab das Thema nochmal hervor weil die Idee offenbar doch nicht so abwegig war und es tatsächlich eine Lösung dafür geben wird:


Da ist so ziemlich alles umgesetzt, was oben angedacht war.

Gruß
Onki
 
Hallo zusammen,

scheint so, dass der Voltario (noch) nicht lieferbar ist? Wäre auch für mich die perfekte Lösung, aber im Hepf Shop gibt es ihn nicht. Hat jemand einen Tipp?

Gruß,
Matthias
 
Hallo Onki,
Du hast doch die Antwort im ersten Beitrag schon geschrieben: "Doppelstromversorgungen sind beim Stand der heutigen Akkutechnik doch ein Auslaufmodell"
Ich handle frei nach Heino Jung: Lipo fast voll ( 4V/ Zelle) und BEC (auf 8,1 V eingestellt) in Empfänger und gut ist.
Ich sehe die Chance eher dass ein elektronisches Bauteil ausfällt bevor ein Lipo die Beine streckt.

Jörg
 
  • Like
Reaktionen: jwp

onki

User
Hallo Jörg,

schön das es unterschiedliche Auffassungen gibt.
Die Hersteller haben i.d.R. an ihre Produktlinie bzw. Produkteigenschaften angepasste Auffassungen.
Die angesprochene Lösung empfinde ich als ungenügend, weil einerseits keine wirkliche Akku-Entkopplung stattfindet, andererseits keine Telemetrie vorhanden ist und auch keine vernünftige Abschaltung vorhanden ist. Somit ist der Fehlbedienung (die leider am höchsten anzusetzen ist) Tür und Tor geöffnet.
Einmal vergessen den Backupakku abzuschalten oder abzustecken, das Modell bleibt ruhig weil ohne Signal sich nichts regt und fertig ist der Backup-Akku (Tiefentladung). Dann irgendwann wieder einschalten und fertig ist das Chaos.
Ist für mich so eine typische Äußerung, wenn ich nix besseres weiß oder mein Kram nichts besseres kann.
All das hab ich mit Akkuweichen, die wie oben skizziert, arbeiten. Einzig einen Überspannungsschutz (Umschaltung auf Backup) kann ich noch keinen finden.


Gruß
Onki
 

Papa14

User
Hallo Onki,

das verlinkte Voltario sieht recht nett aus ... auch wenn es unterm Strich auch nichts anderes ist als ein Ultra Guard.
(+) Alles Ein/Aus Schalter und 15A Dauerstrom, das ist schon ganz nett.
(-) Wieder keine Trennung der Stromquellen, wenn ein Bauteil oder Kabel die Grätsche macht, ist alles tot.
 

Papa14

User
Speisung des Verbrauchers von zwei getrennten Stromquellen. Also jede Stromquelle an einen anderen Empfänger-Steckplatz.

Redundanz ist nur dort wirklich gegeben, wo die Quellen nicht zu einer einzigen Zuleitung zusammengeführt wird. Derzeit erfüllen nur die Backup Guards diese Anforderung. Beim Max-BEC2 gibt es z.B. zwei Anschlusskabeln für den Empfänger, damit ist der Single Point of Failure auf die Elektronik vom Max-BEC2 reduziert.

Bestes Beispiel ist die UPS, die ein Kunde von uns am Server installiert hatte - die Überwachungs-SW hat einmal in der Woche einen Failsafe Test gemacht. Dummerweise waren die Akkus platt und der Server ist einmal pro Woche am selben Tag zur selben Zeit ausgefallen. Die UPS war zwischen Stromkreis und Server geschaltet. Shit happens.
 
Oben Unten