Einstellbare Akkuträger – Hinter den Kulissen

[Autor: Captain Blackbird – plus.google.com/+CaptainBlackbird/]

Immer wieder taucht die Frage auf:
Wie viel Ohm soll ich wickeln für den regelbaren Akkuträger?

Damit sich das jeder selber beantworten kann, gibt es mal Infos zum „Verhaltensmuster“ eines einstellbaren Akkuträgers.

Heutzutage haben wir Variabel Watt – Variabel Volt Geräte
Diese Dinger arbeiten mit 2 Elektroniken kombiniert.

Buck und Boost
Der eine Teil regelt runter, der andere transformiert rauf.

Vorweg aber zum Verständnis:

Der Akku
Gehen wir von der Nominalspannung von so nem LiIon Akku aus,
beträgt die 3.7V

Die dauernd irrtümlich benutzen 4.2V zum Berechnen hat der im Leerlauf
– da liegt der rum und macht NIX.

Wenn du rumstehst, dann tust du das auch aufrecht stehend, gell?
Wenn ich aber den Akku belaste, bricht der ein (auf 4V oder weniger)
– genauso als wenn ich dir nen 25kg Kartoffelsack in die Arme werfe, klar?

Merke:
Je mehr Leistung oben am Verdampfer umgesetzt werden soll,
desto größer der Kartoffelsack, den ich dir zuwerfe, mein kleiner Akku.

Der Wirkungsgrad
Jetzt kommt noch dazu, dass alles irgendwo Verluste hat.
Nennt sich Wirkungsgrad.

Haste auch beim Brot schmieren…
– du bekommst niemals 100% aufs Brot,
es bleibt immer etwas am Messer kleben

 

Also weiter mit Buck Bunny und Boost Bruno…

Wir haben da unsern Akku mit seinen 3.7Volt
Nun haste da was zum Verstellen.
(Erstmal völlig egal ob du Volt oder Watt verstellst)

Aus welchem Grund auch immer müssen oben 5V raus kommen,
weil du da auf + rumgedrückt hast.

Blöd ist nur, dass wir nur 3.7V haben, gell?
Jetze kommt der Boost ins Spiel, der macht aus 3.7 die 5V, die wir oben brauchen.

Jetzt musst du noch wissen, dass Strom & Spannung immer zusammenhängen, der eine kann nicht ohne den anderen.
Also wenn da 1.3V oben mehr sein müssen, kostet das Kraft.

Wie beim Fahrrad:
Mittlerer Gang, es geht bergauf
– da musste schon kräftig treten, damit sich was bewegt.

Je mehr du ausgleichen musst, desto höher wird der Gang geschaltet,
also brauchst du auch mehr Kraft (Strom)

Buck Bunny
Der macht sich das Leben einfacher,
lässt das Fahrrad bergab rollen und muss nur bremsen.

Der Teil der Elektronik spielt also erst
wenn du auf „-“ rumgedrückt hast
und oben – warum auch immer – nur 3.5V raus kommen müssen,
also weniger als der Akku eigentlich hat.

Merke:
Buck bremst, Boost ist der Turbolader
Dazu kommt jetzt aber noch das größte Dilemma:
Der Wirkungsgrad sinkt!
Lass uns Brote schmieren…

Die Elektronik arbeitet bei X Volt vom Akku am effektivsten,
sagen wir 90%
Blöd ist nur, dass wenn die Spannung vom Akku sinkt,
der Wirkungsgrad ebenfalls schlechter wird.
Bei fast leerem Akku kann das auch mal bis 65% runter gehen.

Das wäre dann etwa so, als wenn du mit dem Sägeblatt einer Baumsäge dein Brot schmieren willst.
Sicher geht das, aber wie viel bleibt da kleben oder geht daneben!

Der Teufelskreis
Du strampelst immer noch den Berg rauf,
oben steht dein Bierchen oder sonst was leckeres.
Allerdings steht da schon jemand und der wartet nur ne Weile,
bevor der dir das vor der Nase wegputzt.
Also stehst du unter Zeitdruck.

Also schneller !!!
Gang raufschalten damit du eher oben bist
– das kostet aber noch mehr Kraft (Strom Ampere)!
Du kommst schneller aus der Puste (Kapazität mAh sinkt)

Je weiter du aber bist, desto schneller willst du ankommen
und schaltest noch nen Gang höher…
Jetzt musst du langsam unmenschliche Kraft auf die Pedale geben.

Und der Berg wird nach oben immer steiler,
(Wirkungsgrad sinkt) das kommt auch noch dazu.

Genau das passiert dem Akku.

Buck vs. Boost
Nun da gibt es nicht viel zu sagen.
Der Wirkungsgrad beider Teile ist unterschiedlich.
Handbremse ziehen ist einfacher als Bergauf strampeln.
Was also Sinn macht, ist möglichst den effektiveren Teil zu nutzen.
Nur, je nach Vorliebe, kann ich es nicht umgehen, beide Teile zu nutzen.
Allerdings kannst du das Verdampferding oben so wählen, dass es möglichst viel/oft/lange den Buck-Teil nutzt.

Hier sind der Elektronik Grenzen gesetzt.
Entweder man erreicht einen maximalen Strom
der vom Akku gezogen (Verluste inklusive / Wirkungsgrad)
oder
oben abgegeben wird (die Angabe: kann max. X Ampere liefern)

– Sind also quasi 2 Sicherungen eingebaut gegen Überlast
1. Elektronik Schutz
2. Akku Schutz
(ok 3 Säcke tragen reicht, ich geb dir keinen 4. da kackst du ab)

oder
man erreicht die maximale Spannung (bei den meisten 6V)
(Dein Fiat Punto läuft nur 160 – find dich damit ab…)

Ab da ist Ende – egal was von beidem oder zusammen eintritt.

Die meisten einstellbaren Akkuträger (kurz AT) lassen dich ab 1.2-1.4Ohm spielen.

Also Wickelt man in dem Bereich, um möglichst lange den Buck-Teil zu nutzen.
Wenn’s jetzt 1.6Ohm sind is auch nicht schlimm…

Der Alltag
Gehen wir mal von den typischen 8Watt aus, die fast jeder mit seinem Wegwerfverdampferteil fährt.
So ein Kopf hat 2Ohm und wir wollen 8Watt –
dann sind’s 4Volt bei 2 Ampere

Wir haben Glück, der Akku ist voll,
bei den lächerlichen 2Ampere bricht der kaum zusammen
und hat zufällig 4V

Was passiert?
Na, du willst 8Watt, weil’s dir passt müssen da oben 4V sein
4V schafft der Akku – also muss nicht höher transformiert werden.
Boost is raus aus’m Spiel

Also kommt Buck, stellt fest, ich muss ja eigentlich nicht bremsen und schiebt die 4V vom Akku nach oben – bruzzelbruzeldampf

Du nuckelst da vor dich rum und Flasche, ähh Akku geht leerer.
Akku 3.9V – nu fehlen 0.1V und Boost legt los…
Is noch nich viel zu tun,
Wirkungsgrad auch noch bei 88% oder so.
Jetzt liegen wir etwas über 2A, die 12% Verlust noch dazu,
dann 3.8V mit 85% meinetwegen –
also Boost muss 0.2V ausgleichen plus 15% mehr vom Akku.
Der Teufelskreis beginnt langsam.

Was aber, wenn du 10 Watt willst?
(Wobei hier diese Wergwerfteile an die Grenze zum Pfui kratzen)
Dann geht das Spiel von oben schneller!

Dazu kommt dein Dauergenuckel
– super, ich gönne dir beim Säcke schleppen auch keine Verschnaufpause, wo du dich erholen kannst.

Würde ich das tun, machst du nicht so schnell schlapp – dein Akku übrigens auch
So, hoffe das erklärt auch nem Laien die Thematik/Problematik der einstellbaren Akkuträger

Ich sage bewusst nich regelbar, denn dann wäre ja nur ein Buck verbaut wie es in Ego-Festspannungs-Akkuträgern der Fall ist.
Geregelt wird immer abwärts 😉

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3 Kommentare zu "Einstellbare Akkuträger – Hinter den Kulissen"

  1. wenn einer schreibt, „geregelt wird immer abwärts“ hat derjenige noch nichts von einem Regelkreis, Regelstrecke, Führungsgröße etc. gehört.

  2. Paul Reichert | 24. August 2014 um 12:16 |

    Sehr unterhaltsamer und gut geschriebener Artikel, den auch Laien verstehen können, die mit Regelkreisen, -strecken erst recht nichts anfangen können!!!!

  3. Für Laien ist dies ein sehr guter Beitrag, um die Technik vereinfacht etwas besser zu verstehen und nachvollziehen zu können.
    Nun für alle an Elektronik und Regelkreisen näher Intressierten:
    Regeln tun in diesem Anwendungsfall grundsätzlich beide, Buck und Boost. Es ist eine bestimmte Leistung bzw. Spannung an einem ohmschen (nicht ganz, da aufgrund der Erwärmung nicht exakt linear) Verbraucher benötigt. Um diese bei einer nicht passenden Akkuspannung zu erreichen, muss also geregelt werden. Der Unterschied vom regeln zum „steuern“ ist der, dass die Ausgangsgrösse, also die zu erreichende Spannung am Verdampfer, beim steuern nicht gemessen und angestrebt wird. Die Akkuspannung würde dabei einfach um einen gewissen Faktor gesenkt respektive erhöht. Da sich die Akkuspannung (genauer die Klemmspannung des Akkus an den Anschlüssen) jedoch mit sinkendem Akkuladestand laufend verringert, genügt eine Steuerung somit nicht. Es muss also auf die gewünschte Ausgangsspannung geregelt werden, diese also überwacht und entsprechend „gedrosselt“ („zerhacken“ bzw. aufteilen der Spannung mittels Pulsweitenmodulation) oder geboostet werden (ähnliches Prinzip, jedoch nicht zerhacken, sondern eher „stapeln“).
    In der Funktionsweise und im Schaltungsaufbau sehen sich Buck- und Boost-Konverter sehr ähnlich.
    Der Buck-Konverter funktioniert prinzipiell wie eine Art Ventil, welches den durchschnittlichen Stromfluss und somit die Spannung am Verdampfer bremst. Der Boost-Konverter hingegen arbeitet als eine Art Pumpe, welche zusätzlichen Druck (Spannung) aufbaut. Dies ist aus schaltungstechnischen Gründen mit höheren Verlusten behaftet, was einen schlechteren Wirkungsgrad als beim Buck-Konverter zur Folge hat.

    liebe Grüsse
    El. Ing. Mändu 😉

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