Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Li-Ion Akku-Balancer


von Jonathan S. (joni-st) Benutzerseite


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Hallo,

ich wollte mit meinem kleinen Solarpanel zwei in Reihe geschaltete 
Li-Ion-Akkus laden, mit denen ich dann mein iPod aufladen wollte. Die 
Ladeschaltung fürs iPod geht schon, nur einen Balancer für die Akkus 
habe ich noch nicht. Deshalb wollte ich euch fragen, ob der Balancer 
(Schaltplan im Anhang) so geht.

Gruß
Jonathan

von MaWin (Gast)


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Theoretisch schon,
nur nuckelt der LM358 mit ungefähr 1mA den Akku leer.
Tiefentladungen mögen LiIOn gar nicht gern.

von Jonathan S. (joni-st) Benutzerseite


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Hallo,

dann werde ich das so wohl machen. Das mit dem "leernuckeln" macht 
nichts, die Akkus sind einzeln geschützt (vor Tiefentladen, Überladen 
und Überstrom). Danke!!!

Gruß
Jonathan

von Εrnst B. (ernst)


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Jonathan Strobl schrieb:
> die Akkus sind einzeln geschützt

Wenn du das Licht zuhause ausschalten willst, steckst du auch immer eine 
Kurzschlussbrücke in die Steckdose?

Die LiIon Schutzbeschaltung ist eine "Sicherung" für den Notfall. Die 
schaltet erst ab, wenn der Akku schon fast kaputt ist (schon deutlich 
Schaden genommen hat), und soll nur verhindern, dass er zu brennen 
anfängt.

von MaWin (Gast)


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Unsinn. Die Schutzschaltungen schalten genau innerhalb des Bereiches ab, 
den der Hersteller des LiIon AKkus als "zulässig" im Datenblatt angibt.

Und dann ist der auch zulässig, sogar zulässig wenn man die ebenfalls im 
Datenblatt angegebenen Lebensdauer erreichen will.

Verbreite keinen FUD.

von Εrnst B. (ernst)


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MaWin schrieb:
> Verbreite keinen FUD.

Mal nachgelesen? Abschaltespannung 4.3V ±10% bei den billigen 
China-Protection-PCBs?
Klar, es gibt bei den "Premium"-Herstellern genauere Chips, aber wer 
ausser den Handy-Erstausstattern verbaut die?

von MaWin (Gast)


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> Mal nachgelesen? Abschaltespannung 4.3V ±10% bei den billigen
> China-Protection-PCBs?

Nein, habe ich nicht nachgelesen, kann kein chinesisch,
und du bleibst eine Nachlesequelle ja auch schuldig.

Ich guck auf die real verbauten Chips, und die passen,
haben weniger als 1%.

von Εrnst B. (ernst)


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MaWin schrieb:
> Nein, habe ich nicht nachgelesen, kann kein chinesisch,

Einfach mal bei Alibaba.com suchen. Da gibts gute Schutzschaltungen, für 
ca. 1 USD/stück, mit passenden Werten.
Es gibt aber auch welche für 10 Cent (Platine, Chip, Doppel-FET, 
Hühnerfutter, alles zusammen für 10 US-Cent, bei entsprechender 
Mindestabnahme), bei denen der Hersteller selber den Grenzwert 
euphemistisch mit "typically around 4.35V" angibt. (universell passend 
für "Li-ion, Lipo, Lifepo4")

Passend dazu finden sich in den DX- und CP-Foren auch immer wieder 
Leute, die die Schutzberschaltungen ihrer Billig-Zellen mal nachgemessen 
haben.

Deshalb lade ich meine Lithium-Zellen mit einem dafür passendem 
Ladegerät. Das schaltet bei 4.19V ab, und nicht erst, wenn die 
Schutzbeschaltung bei 90°C wegen Übertemperatur auslöst.

Wenn du aber deinen Protected-Zellen traust, tuts zum Laden auch ein 
oller NiCd-Konstantstrom-Lader.

von MaWin (Gast)


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> Einfach mal bei Alibaba.com suchen.

Ich finde dort nur korrekte Teile.
Sag gleich daß du keine Quellen angeben kannst.
Ist bei Märchen immer so.

von Harald Wilhelms (Gast)


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Εrnst B✶ schrieb:

> Deshalb lade ich meine Lithium-Zellen mit einem dafür passendem
> Ladegerät. Das schaltet bei 4.19V ab,

Wenn man mit etwa 15% weniger Kapazität leben kann, wäre es durchaus
sinnvoll, schon bei 4,1V abzuschalten. Die Zellen danken es einen mit
erhöhter Lebensdauer. :-)
Gruss
Harald

von Jonathan S. (joni-st) Benutzerseite


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Hallo,

mein (selbstgebautes) Ladegerät schaltet sowieso schon bei 8,2 V ab. 
Überladen sollte da eigentlich nichts werden. Gegen Tiefentladung werde 
ich vielleicht noch was tun, aber meine Akkus sollten eigentlich recht 
gut sein, es sind originale UltraFire Akkus... Ich messe es einfach mal 
aus.

Gruß
Jonathan

von bingo (Gast)


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> nur nuckelt der LM358 mit ungefähr 1mA den Akku leer.

dann nimmt einen OPA333, der hat einen Ruhestrom von 17 µA

von Εrnst B. (ernst)


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MaWin schrieb:
> Ich finde dort nur korrekte Teile.

4.35V ±x Ladeendspannung für LiFePO4 ist korrekt? Na dann. Mir wärs auch 
für LiIon schon zu viel.
Und 2.5V Entladeendspannung wär mir zuwenig, u.A. weil die üblichen 
Ladechips einen so tiefentladenen Akku nicht direkt wieder aufladen, 
sondern zuerst mit "precondition" oder "trickle"-Charge versuchen den 
wieder aufzupeppeln.

Aber lad du deine Akkus wie du willst, ich habe jedenfalls mit den 
integrierten Schutzbeschaltungen keine guten Erfahrungen gemacht, und 
nehme mir deshalb hier das Recht heraus andere davor zu warnen, diese 
als alleinige Lade/Entladeregelung zu verwenden.
Als Schutz gegen Unachtsamkeit/DAUs/Defekte Ladegeräte/usw jedoch sind 
die Platinchen eine Super Sache. Da ist mir auch wurscht, ob die 
Kapazität leidet, solang der Akku keine dicken Backen kriegt oder 
dringend Druck ablassen muss (stinkt übrigens abscheulich)

Harald Wilhelms schrieb:
> Wenn man mit etwa 15% weniger Kapazität leben kann, wäre es durchaus
> sinnvoll, schon bei 4,1V abzuschalten. Die Zellen danken es einen mit
> erhöhter Lebensdauer. :-)

Jup. z.B. beim letzten Nokia das ich hatte wurde der Akku nur zwischen 
4.15V und ~3.1V genutzt. Hat trotz täglichem Laden mehr als 5 Jahre 
durchgehalten.

von Jonathan S. (joni-st) Benutzerseite


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Hallo,

also beim Laden werde ich mich nicht nur auf die Schutzschaltung 
verlassen, sondern ein Ladegerät bauen, das die Akkus schonend lädt. Zum 
Entladen hätte ich noch eine Frage: sind 3V für einen Li-Ion Akku als 
Entladeschlussspannung in Ordnung?

Gruß
Jonathan

von MaWin (Gast)


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> 4.35V ±x Ladeendspannung für LiFePO4 ist korrekt?

Belegen, nicht behaupten !

> also beim Laden werde ich mich nicht nur auf die Schutzschaltung
> verlassen

So bald du einen Akku aus mehr als 1 Zelle hast,
der nur über + und - Anschlüsse verfügt wie z.B in
Laptops oder Camcordern, (kein Modellbauakku mit
Balancerausgängen) bleibt dir nichts anderes übrig.

Und dann bist du urplötzlich damit zufrieden :-)

Denn nur die Schutzschaltung kennt die Spannung
der einzelnen Zelle und weiß, wann die erste voll
ist, denn Balancer die auch noch den Ladestrom
wegbalancieren können haben solche Akkupacks
schon aus Baugrössengründen nicht. Nur die im
Akkupack eingebaute Elektronik sagt dir, wann mit
dem Laden Schluss ist. Dann klappt das bei einer
einzelen Zelle genau so gut.

von wayne (Gast)


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Hallo

Heißt das, dass in Handys die Ladeschaltung eigentlich 2x enthalten ist?
Einmal im Handy und zusätzlich noch die Schutzschaltung welcher der 
Akkuhersteller einbaut.
Warum vertrauen die Handyhersteller nicht auf diese Schutzschaltung 
alleine?

von usuru (Gast)


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> 4.35V ±x Ladeendspannung für LiFePO4 ist korrekt? Na dann. Mir wärs auch
> für LiIon schon zu viel.

LiFePO4 hat eine Ladeschluss-Spannung von 3,61 Volt!

von Michael X. (Firma: vyuxc) (der-michl)


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MaWin schrieb:

> So bald du einen Akku aus mehr als 1 Zelle hast,
> der nur über + und - Anschlüsse verfügt wie z.B in
> Laptops

Laptopsakkus haben den Balancer drin. Schau dir die Smart-Battery Chips 
bei TI an.


@TE: Den Balancer würde ich nur beim Laden anschließen. Das hat aber zur 
Folge daß du jede Serienschaltung rausführen mußt. Was auch gut 
funktioniert ist ein Shuntregler mit TL431 + pnp. Schaltung im 
Datenblatt von TI.

von Εrnst B. (ernst)


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wayne schrieb:
> Heißt das, dass in Handys die Ladeschaltung eigentlich 2x enthalten ist?
> Einmal im Handy und zusätzlich noch die Schutzschaltung welcher der
> Akkuhersteller einbaut.

Bei Rundzellen sogar u.U. dreimal. Da ist dann noch eine mechanische 
Sicherung bei, die bei Überdruck im Zelleninnern den Plusspol endgültig 
abtrennt.

wayne schrieb:
> Warum vertrauen die Handyhersteller nicht auf diese Schutzschaltung
> alleine?

Weil diese den Akku komplett trennt. Wär doch Sch** wenn das Händie 
ausgeschaltet wird, nur weil der Akku voll ist.
Und weil die Schutzschaltung mehr Spannung erlaubt, als der Akku 
verträgt. Hat z.B. den Grund um mit reinem CC-Ladeverfahren eine 
Schnelladung bis ca. 80% zu ermöglichen.

MaWin schrieb:
> So bald du einen Akku aus mehr als 1 Zelle hast,
> der nur über + und - Anschlüsse verfügt wie z.B in
> Laptops oder Camcordern, (kein Modellbauakku mit
> Balancerausgängen) bleibt dir nichts anderes übrig.

Laptop-Akkus haben keine Schutzbeschaltung zwischen den Zellen. Die 
Zellen sind alle fix in Reihe, die Akku-Elektronik spielt 
Balancer/Equalizer. Schutzabschaltungs-FETs gibts nur einmal für den 
ganzen Pack.
Und auch hier: Der Ladevorgang wird beendet, bevor die 
Schutzbeschaltung die Notbremse ziehen muss.

MaWin schrieb:
> Belegen, nicht behaupten !

Also gut:

Anhang "protection.png": Eine der besseren, teureren, präziseren 
Schutzbeschaltungen, erste Suchergebnisseite bei alibaba.com.

Ladeendspannung worst case laut spec: 4.33V

MaWin schrieb:
> Ich finde dort nur korrekte Teile.

Anhang "LG-18650-2600.pdf": Willkürlich ausgewähltes 
Batterie-Datenblatt, 18650er Zelle von LG.

Dort steht: die 300 garantierten Zyklen werden nur erreicht, wenn wie 
vorgeschrieben mit 4.20V geladen wird. Bei 4.33V garantiert das 
Datenblatt exakt 0 (i.W. NULL) Zyklen.

In dem Zusammenhang ist auch 4.5.1 interressant: es ist auch nur bei 
überladung mit exakt 4.20V ohne Endabschaltung garantiert, dass die 
Zelle nach sieben Stunden noch nicht brennt. Für 4.33V trifft das 
Datenblatt hier keine Aussage.

MaWin schrieb:
> Unsinn. Die Schutzschaltungen schalten genau innerhalb des Bereiches ab,
> den der Hersteller des LiIon AKkus als "zulässig" im Datenblatt angibt.
>
> Und dann ist der auch zulässig, sogar zulässig wenn man die ebenfalls im
> Datenblatt angegebenen Lebensdauer erreichen will.

Und: Super. Du hast recht. Das Akku-Datenblatt garantiert 0 Zyklen. Der 
Reale Akku explodiert sofort, oder verliert schnell kapazität, oder hält 
wegen der extra-Spannung sogar 1000000 Zyklen. Egal, deine Aussage ist 
immer wahr, da 0 >= 0.

tl;dr: MaWin hat Recht, q.e.d.

von MaWin (Gast)


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> Heißt das, dass in Handys die Ladeschaltung eigentlich 2x enthalten ist?
> Einmal im Handy und zusätzlich noch die Schutzschaltung welcher der
> Akkuhersteller einbaut.

In vielen älteren Handys: Ja.

> Warum vertrauen die Handyhersteller nicht auf diese Schutzschaltung
> alleine?

Unkenntnis, so wie hier im Forum. Und weil inzwischen sogar der eine 
oder andere chinesiche Billigakkuanbieter die Schutzschaltung einfach 
nicht bestückt, haben die Hersteller Angst, sich beim Laden auf sie zu 
verlassen.

> Laptopsakkus haben den Balancer drin. Schau dir die Smart-Battery Chips
> bei TI an.

In manchen. Aber kein Balancer, der beim Laden balanct. Also wenn die 
Akkus auf 3.2V und 3.5V entladen sind, nun aufgeladen werden, schafft 
der das nicht die eine Zelle ab 4.2V zu überbrücken so daß die andere 
noch von 3.9 auf ebenfalls 4.2V aufgeladen wwerden kann damit die 
Gesamtspannung die nominellen 8.4V erreicht. Der Balancer kann nur bei 
rumliegenden Akkus nach dem Laden, die vollere langsam an die leerere 
durch entladen anpassen. Wenn nun aber eine Zelle 4.2V hat, die andere 
3.9V, ist die Gesamtspannung noch 8.1V und der externe Lade möchte auf 
8.4V weiterladen. Es MUSS also die Akkuprotectionelektronik anschalten, 
nur sie weiß daß eine Zelle schon 4.2V erreicht hat. Einfache Logik.

> > Warum vertrauen die Handyhersteller nicht auf diese Schutzschaltung
> > alleine?
> Weil diese den Akku komplett trennt. Wär doch Sch** wenn das Händie
> ausgeschaltet wird, nur weil der Akku voll ist.

Ein LiIon Protection Chip arbeitet wie ein aktive Diode. Ist der Akku 
voll, unterbricht sie den Strom der REINFLIESST. Sollte aber dem Akku 
Strom entnommen werden wollen, macht sie selbstverständlich auf.
Ernst, du hast einfach keine Ahnung und verbreitest daher Humbug.

> Und weil die Schutzschaltung mehr Spannung erlaubt, als der Akku
> verträgt.

Auch das ist einfach Riesen-Schwachsinn den du hier verbreitest. Kurz 
gesagt: Das dürfte der Hersteller schon aus Haftungsgründen gar nicht. 
Natürlich schlägt die Schutzschaltung zu, bevor der Akku eine Spannung 
überschreiten würde, die nach Datenblatt als maximal zulässig angesehen 
wird.

> Anhang "LG-18650-2600.pdf": Willkürlich ausgewähltes
> Batterie-Datenblatt, 18650er Zelle von LG.
> Dort steht: die 300 garantierten Zyklen werden nur erreicht, wenn wie
> vorgeschrieben mit 4.20V geladen wird. Bei 4.33V garantiert das
> Datenblatt exakt 0 (i.W. NULL) Zyklen.

Ich finde im ganzen Datenblatt nichts darüber daß 4.35V die "maximum 
voltage" wären, sondern sogar unter Overcharge (mit zu hohem Strom) 
steht nur 4.2V wie es für 2007er Akkus nicht ganz unüblich ist. Wie 
kommst du auf 4.35V ? Weil es irgendeinen protection chip gibt, den es 
AUCH mit 4.35V Abschaltspannung zu kauufen gibt ? Mann Ernst, willst du 
uns veräppeln ?

von Εrnst B. (ernst)


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MaWin schrieb:
> Mann Ernst, willst du
> uns veräppeln ?

Ja, das hatte ich vor. Klappt wohl nicht, ich bin jetzt raus.

Zwei kleine Denkanstöße zum Abschied:
Warum wohl wollen viele Akkuhersteller ein CCCV-Ladeverfahren? Warum 
wohl haben Chiphersteller wie TI, Maxim, Linear ganze Seiten von 
Ladereglern und Powermanagement-Chips, die eben dieses 
CCCV-Ladeverfahren implementieren? Nur aus Dummheit, weil man ja den 
Akku einfach so irgendwie an Strom klemmen kann, und die 
Schutzbeschaltung den Rest macht?

Und:
Laut dem Datenblatt oben darf der Akku brennen und explodieren, wenn 
ich ihn länger als 7 Stunden an 4.2V anschließe. Da hilft dir auch keine 
Schutzbeschaltung, die exakt auf 4.2000000001V justiert ist. Nicht das 
ich das erwarten würde, aber so stehts halt im DB.

Und nun: Auf zum nächsten Troll-Thread.

von Jonathan S. (joni-st) Benutzerseite


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Hilfe, es ging hier doch nur um einen Balancer, wo habe ich denn 
überhaupt geschrieben, dass ich mich auf die Schutzbeschaltung der Akkus 
verlassen will?!?!

von MirkoB (Gast)


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Jonathan Strobl schrieb:
> Hilfe, es ging hier doch nur um einen Balancer, wo habe ich denn
> überhaupt geschrieben, dass ich mich auf die Schutzbeschaltung der Akkus
> verlassen will?!?!

Jonathan Strobl schrieb:
> Das mit dem "leernuckeln" macht
> nichts, die Akkus sind einzeln geschützt (vor Tiefentladen, Überladen
> und Überstrom). Danke!!!


Ich verstehe nicht, warum hier immer ein Fass aufgemacht wird, wenn es 
mal ums Akkuladen geht:
Im Modelbauhandel gibts preisgünstig Ladegeräte, die so ziemlich alles 
laden und sogar Balancer-Anschlüsse bieten...

...und es gibts sogar Einzel-Balancer zu kaufen, die beim laden einfach 
parallel zum Akku gehangen werden.


Mirko

von Jonathan S. (joni-st) Benutzerseite


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Ich wollte auch noch einen Tiefentladeschutz einbauen... Sind 6V für die 
beiden Zellen in Ordnung?

von Anon Y. (avion23)


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6V sind okay. Unter 3,3V hast du aber nur noch ~10% der Gesamtladung.

von Jonathan S. (joni-st) Benutzerseite


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Danke!

von Anon Y. (avion23)


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Anon Ymous schrieb:
> 6V sind okay. Unter 3,3V hast du aber nur noch ~10% der Gesamtladung.
Das war vielleicht missverständlich: 6V für zwei Zellen, d.h. 3V/Zelle.

Bei 3,3V/Zelle, also 6,6V für zwei Zellen, sind < ~10% der Gesamtladung 
noch drin.

von rio71 (Gast)


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bingo schrieb:
> OPA333

bingo schrieb:
> dann nimmt einen OPA333, der hat einen Ruhestrom von 17 µA

... aber eine viel zu geringe betriebsspannung, max. 7V.. :-(

von Bernd K. (bmk)


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Nach 5 Jahren ist der Akku längst gestorben.

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