Wartung und Instandhaltung der Akkus: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 26. Juni 2018, 10:26 Uhr

Betreuer: Ulrich Schneider

Abgabetermin: 28.05.2018

Ausgangssituation

Ein Akku des Fahrzeugs wurde kürzlich als defekt gemeldet.

Analyse der Ausgangssituation

Die in Reihe geschalteten Akkus zur Versorgung des PCs werden ausgebaut und im Ruhezustand jeweils auf ihre Spannung überprüft.

Beobachtung:

Beide Akkus sind sichtbar aufgequollen. Messung der Akkus ergibt eine Ruhespannung des 1. Akkus von 5.0V. Der 2. Akku hat eine gemessene Spannung von 5.59V. Auf Grund dieser Werte wird von einer weiteren Benutzung der Akkus abgeraten. Laut Datenblatt dürfen die Akkus nicht mehr verwendet werden. Ebenso müssen sie sachgerecht entsorgt werden.

Ursachenfindung

Nach Recherche der Dokumentation des Unterspannungsschutzes in SVN wird klar, dass die Schutzschaltung nur während des Betriebs funktionieren kann. Der Hauptschalter schaltet nicht direkt hinter dem Akku, daher fließt während des Stillstandes des Systems trotzdem ein Strom über die Widerstände. Das die Akkus sich über längere Zeit entladen ist die logische Folge gewesen. Die Akkustatusanzeigen funktionieren auch bei abgeschaltetem System. Der Hauptschalter J6 schaltet nur den Lastteil! Der Rest des Systems entlädt den Akku!!

Abbildung 2: Schematischer Versuchsaufbau (Spannungen werden an blauen Stellen abgegriffen

Test des Unterspannungsschutzes

Der erste Schritt in der Fehlerfindung ist der Test des Unterspannungsschutzes.

Versuchsaufbau:

- Der PC wird von der Platine über die Steckverbindung getrennt. - Ein Labornetzteil wird an die Unterspannungschutzplatine angeschlossen - Der Ausgang, welcher mit dem PC verbunden war ist mit einem Multimeter zu kontrollieren.

Schematischer Aufbau:

Versuchsablauf

1. Das Labornetzteil wird auf 15 V eingestellt 2. Die Spannung am Ausgang wird gemessen 3. Folgende Tabelle wird abgearbeitet:

U in (V)	U out (V)	Ignition	PC Verhalten	Sollverhalten U out (V)	Sollverhalten PC
15	13,85	8,69	startet	15	starten
14,8	13,62	8,5	startet	14,8	starten
14	12,7	7,74	startet	14	starten
13,5	12,21	7,30	startet	13,5	starten
13	11,59	-0,15	herunterfahren	13	nicht starten / herunterfahren
13,5	13,5	0	startet nicht	13,5	nicht starten
14	14	0	startet nicht	14	starten
15	13,8	8,69	startet	15	starten

Die Tabelle ergibt sich aus den erarbeiteten Werten, welche von der Vorgängergruppe in der Dokumentation des Unterspannungsschutzes festgehalten wurden. Laut dieser Vorgabe sind die Schaltpunkte 13,1 V Ausschaltspannung und 14 V Einschaltspannung.

Beobachtungen:

Abbildung 1: PSU Stecker (1. Battery + / 2. Ignition / 3. Battery -

Festzuhalten ist, dass die Einschaltspannung entgegen der Aussage der Vorgängergruppe bei 15 V steht. Weitere Beobachtungen können aus der Tabelle entnommen werden.

Auswertung:

Das PicoPSU arbeitet mit 6 V bis 24 V. An dem Ignition – Pin liegt bei den vorgegebenen Werten eine Spannung an. Die Schutzschaltung verhält sich korrekt. Nach Abschluss der Funktionsüberprüfung und Rücksprache mit den vorherigen Teammitgliedern, ist der Entschluss gefasst worden, dass die Platine des Unterspannungsschutzes über den Hauptschalter des Systems von den Batterien hardwareseitig getrennt wird. So wird jegliche weitere Tiefenentladung verhindert und dem Problem ist entgegen gewirkt worden.

Zusammenfassung

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass der Unterspannungsschutz nicht die geforderte Funktion erfüllt und daher ersetzt, bzw. verbessert werden muss. Um die Akkus nicht weiterführend zu beschädigen wird Übergangsweise eine Hardwarefunktion implementiert, welche die Akkus komplett vom System trennt.

Weiterführende Dokumente

Dokumentation des Unterspannungsschutzes

Datasheet LRP 7500 - BIG MAMA P5 - 110C/55C - 7.4V LIPO - 1/10 COMPETITION

Doku zum Artikel

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 ==Ursachenfindung==
-Nach Recherche der Dokumentation des Unterspannungsschutzes in SVN wird klar, dass die Schutzschaltung funktionieren sollte. Jedoch haben sich die Akkus trotz ausgeschaltetem PC sowie abgeschaltetem System entladen. Ein Ansatz für die Ursache sind unsaubere Lötstellen, bzw. Übergangswiderstände auf der Platine des Unterspannungsschutzes. Die Akkustatusanzeigen funktionieren auch bei abgeschaltetem System.
+Nach Recherche der Dokumentation des Unterspannungsschutzes in SVN wird klar, dass die Schutzschaltung nur während des Betriebs funktionieren kann. Der Hauptschalter schaltet nicht direkt hinter dem Akku, daher fließt während des Stillstandes des Systems trotzdem ein Strom über die Widerstände. Das die Akkus sich über längere Zeit entladen ist die logische Folge gewesen. Die Akkustatusanzeigen funktionieren auch bei abgeschaltetem System.
+Der Hauptschalter J6 schaltet nur den Lastteil! Der Rest des Systems entlädt den Akku!!
+[[Datei:Schema_Unterspannungsschutz.png|600px|thumb|left|Abbildung 2: Schematischer Versuchsaufbau (Spannungen werden an blauen Stellen abgegriffen]]
 ==Test des Unterspannungsschutzes==
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 -	Ein Labornetzteil wird an die Unterspannungschutzplatine angeschlossen
 -	Der Ausgang, welcher mit dem PC verbunden war ist mit einem Multimeter zu kontrollieren.
+'''Schematischer Aufbau:'''
+[[Datei:Unterspannungsschutz_test.png|600px|thumb|left|Abbildung : Schema Unterspannungsschutz]]
 '''Versuchsablauf'''
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 {| class="mw-datatable"
-! style="font-weight: bold;" | Eingangsspannung in V
+! style="font-weight: bold;" | U in (V)
-! style="font-weight: bold;" | Ausgangsspannung PIN 2 in V
+! style="font-weight: bold;" | U out (V)
-! style="font-weight: bold;" | Ausgangsspannung PIN 3 in V
+! style="font-weight: bold;" | Ignition
+! style="font-weight: bold;" | PC Verhalten
+! style="font-weight: bold;" | Sollverhalten U out (V)
+! style="font-weight: bold;" | Sollverhalten PC
 |-
 | 15
-| 5,1
+| 13,85
+| 8,69
+| startet
 | 15
+| starten
 |-
 | 14,8
-| 5,1
+| 13,62
+| 8,5
+| startet
 | 14,8
+| starten
 |-
 | 14
-| 5
+| 12,7
+| 7,74
+| startet
 | 14
+| starten
 |-
 | 13,5
-| 4,9
+| 12,21
+| 7,30
+| startet
 | 13,5
+| starten
 |-
 | 13
-| 4,8
+| 11,59
+| -0,15
+| herunterfahren
 | 13
+| nicht starten / herunterfahren
 |-
 | 13,5
-| 13,42
 | 13,5
+| 0
+| startet nicht
+| 13,5
+| nicht starten
 |-
 | 14
-| 13,87
 | 14
+| 0
+| startet nicht
+| 14
+| starten
 |-
 | 15
-| 5,138
+| 13,8
+| 8,69
+| startet
 | 15
+| starten
 |-
 |}
-Die Tabelle ergibt sich aus den erarbeiteten Werten, welche von der Vorgängergruppe in [http://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum/trunk/Dokumentation/Systemarchitektur/Unterspannungsschutz/Unterspannungsschutzschaltung_u_Akkubehandlung.docx der Dokumentation des Unterspannungsschutzes] festgehalten wurden. Laut dieser Vorgabe sind die Schaltpunkte 13,1 V Ausschaltspannung und 14 V Einschaltspannung. Jedoch wird an den genannten Schaltpunkten nicht die Spannung auf 0 V, bzw. Eingangsspannung geschaltet, sondern auf Eingangsspannung (an der Ausschaltschwelle) bzw. auf ca. 5 V (an der Einschaltsschwelle). Aus dem Dokument ist nicht zu entnehmen, ob dies der Richtigkeit entspricht.
+Die Tabelle ergibt sich aus den erarbeiteten Werten, welche von der Vorgängergruppe in [http://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum/trunk/Dokumentation/Systemarchitektur/Unterspannungsschutz/Unterspannungsschutzschaltung_u_Akkubehandlung.docx der Dokumentation des Unterspannungsschutzes] festgehalten wurden. Laut dieser Vorgabe sind die Schaltpunkte 13,1 V Ausschaltspannung und 14 V Einschaltspannung.
 '''Beobachtungen:'''
-[[Datei:20180515 105039.jpg|200px|thumb|left|Abbildung 1: PSU Stecker]]
+[[Datei:20180515 105039.jpg|200px|thumb|left|Abbildung 1: PSU Stecker (1. Battery + / 2. Ignition / 3. Battery -]]
-Der Stecker in Abbildung 1 hat auf Pin 3 während der gesamten Versuchsdurchführung die Eingangsspannung an liegen. Pin 2 hat die in der Tabelle angegebenen Spannungen anliegen. Da die benutzte PSU nicht weiter dokumentiert wird und somit keine Informationen zu dieser zur Verfügung stehen, muss gemutmaßt werden, dass die gemessenen Ausgangsspannungen, trotz angegebener korrekter Funktion des Unterspannungsschutzes, nicht zur gewünschten Funktion des Unterspannungsschutzes führen.
+Festzuhalten ist, dass die Einschaltspannung entgegen der Aussage der Vorgängergruppe bei 15 V steht.
+Weitere Beobachtungen können aus der Tabelle entnommen werden.
 '''Auswertung:'''
-Nach Abschluss der Funktionsüberprüfung und Rücksprache mit den vorherigen Teammitgliedern, ist der Entschluss gefasst worden, dass die Platine des Unterspannungsschutzes über den Hauptschalter des Systems von den Batterien hardwareseitig getrennt wird. So wird jegliche weitere Tiefenentladung verhindert und dem Problem ist zunächst entgegen gewirkt worden.
+Das PicoPSU arbeitet mit 6 V bis 24 V. An dem Ignition – Pin liegt bei den vorgegebenen Werten eine Spannung an. Die Schutzschaltung verhält sich korrekt.
+Nach Abschluss der Funktionsüberprüfung und Rücksprache mit den vorherigen Teammitgliedern, ist der Entschluss gefasst worden, dass die Platine des Unterspannungsschutzes über den Hauptschalter des Systems von den Batterien hardwareseitig getrennt wird. So wird jegliche weitere Tiefenentladung verhindert und dem Problem ist entgegen gewirkt worden.
 ==Zusammenfassung==