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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Li-Ion-Akkus laden (MAX1811) - Einige Fragen


Autor: Michael (Gast)
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Hallo zusammen,

ein Projekt, an dem ich gerade arbeite, besteht aus einer µC-Schaltung, 
die mit einem Siemens S35i kommuniziert. Bisher beziehen sowohl Handy 
als auch µC-Schaltung ihren Strom vom Handy-Akku.
Die handy-interne Ladeschaltung macht Probleme, sie beginnt oft nicht zu 
laden.

Aus diesem Grund - und weil ich später evtl. größere Akkus verwenden 
möchte - habe ich mir den MAX1811-Laderegler angeschaut. Ein paar Sachen 
sind mir aber noch nicht ganz klar.

- Ich kenne kein Datenblatt für den Siemens-Handyakku. Wie finde ich 
heraus, ob die Ladeschlussspannung 4,1V oder 4,2V ist?

- Darf das Handy und die µC-Schaltung während des Ladevorgangs auch 
Strom "ziehen"?

- Wo gibt es Li-Ion-Zellen einzeln zu kaufen? Oder ist es sinnvoll, (bei 
vertrauenswürdigen Händlern, die nicht die billigsten Zellen nehmen) 
Camcorder-Akkus o.ä. zu kaufen und die Zellen auszubauen? Hat jemand für 
diese Möglichkeit Erfahrung mit eBay-Händlern?

Danke für eure Hilfe!
Michi

Autor: P.M. (Gast)
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Hallo,

sorry das ich hier jetzt mal einfach so frage. Komme aber zur Zeit nicht 
weiter und auf meine Frage hier im Forum hab ich keine Hilfe bekommen.

Möchte auch eine schaltung aus dem Handy speisen. Die Stromaufnahem der 
Schaltung liegt bei 16-18mA. Bekomme aus dem Handy (auch S35i) aber nur 
eine gepulste Spannung, wie als wenn er wegen zu hoher Last oä. 
abschaltet. Ist die Schaltung nicht angeschlossen ist die Spannung 
konstant.
Kannst mir da einen Tipp geben woran das liegen könnte?

Gruß
PM

Autor: Fasti (Gast)
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Hallo!


@ Michael:
Du kannst eigentlich jeden Akku hernehmen allerdings würde ich auf das 
Zellenausbauen wegen der Sicherheitsschaltungen verzichten. 
Problematisch könnten hier Camcorderakkus werden, da diese oft schon 
"intelligente Akkus" sind, welche mehrere Zellen inklusiver der 
notwendigen Balancer und sonstigen Schutzbeschaltung beinhalten. Das 
laden solcher Zellen ist oft ohne Kommunikation mittels SMBus nicht 
möglich.
Ich habe mir bei www.qualitychinagoods.com  kleine AAA Rundzellen LiIon 
2 Stück inklusive Lader gekauft und bin sehr zufrieden. Mit Steuer Porto 
und Verpackung sowie Versicherung habe ich gerademal 26€ dafür bezahlt, 
allerdings gibt es diese Rundzellen nur ungeschützt. Ausserdem musste 
ich den Lader etwas modifizieren, weil die Eingangssicherung zu klein 
ausgelegt war und regelmässig durch den Einschaltstromstoß der Kondis 
durchbrannte.
Wenn du mehr Kapazität brauchst wären 18650 LiIon geschützte Rundzellen 
eine Alternative.

@P.M.
Hast du an deiner Schaltung am Eingang einen Kondensator? Sollte das der 
Fall sein probier einfach mal in Serie einen kleinen Widerstand von 2-3 
Ohm (vielleicht auch etwas mehr). Damit wird der Einschaltstrom 
begrenzt. Wenn die Überstromerkennug des Handys empfindlich genug ist, 
kann das womöglich das Problem sein.

Grüße

Fasti

Autor: Michael (Gast)
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Hi!

@Fasti: Danke für den Tipp! Die 18650er-Akkus werde ich auf jeden Fall 
im Auge behalten. Auch bei eBay habe ich ein paar günstige Angebote 
gefunden.
Bei denen von www.qualitychinagoods.com ist laut Foto aber keine 
Lötfahne dran - da weiß ich nicht wirklich wie ich die anschließen soll.

Was ist der Unterschied zwischen "protected" und "unprotected"-Akkus?

Bleibt immer noch die Frage, wie hoch die Ladeschlussspannung bei den 
Akkus ist. Ich habe etwas von 4,2V auf einer eBay-Seite gelesen. Weiß 
jemand ob das für alle 18650er gilt?

Wie siehts außerdem mit dem Laden und gleichzeitigen Belasten des Akkus 
aus? Darf man das?

@P.M. Ein ähnliches Problem hatte ich auch. Ich habe es dadurch gelöst, 
indem ich die Spannung direkt am Akku abgreife - deshalb kann ich dir 
da auf Anhieb leider nicht weiterhelfen...

Liebe Grüße,
Michi

Autor: Michael (Gast)
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Hi,

gerade ist mir noch eine Frage eingefallen: Kann man mit dem MAX1811 
auch zwei parallel geschaltete Zellen gleichzeitig laden - oder ist 
sowas allgemein nicht empfehlenswert?

Danke für eure Hilfe!

Michi

Autor: Fasti (Gast)
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Hallo nochmal!

Also protected Zellen haben eine Schutzschaltung inkludiert, die 
verhindert dass der Akku zu tief entladen wird oder mit zu hoher 
Spannung. Des weiteren unterbricht diese den Strom im Kurzschlußfall. 
Man sollte aber bedenken, dass diese Schaltung nur für den Notfall 
gedacht ist und deshalb nicht dauernd verwendet werden sollte, sprich 
man sollte selbst dafür sorgen, dass der Akku nich ausserhalb der Specs 
betieben wird. Meistens greift diese Schaltung vor allem bei der 
Entladespannung sehr spät ein, wo zwar ein grobes Problem verhindert 
wird, der Akku aber schon geschädigt sein kann. Das Problem bei 
unterschreiten der minimalen Entladeschlußspannung ist, dass der dadurch 
geschädigte Akku beim nächsten Laden dann oft zu einer rapiden 
Disassemblierung neigt.
Ich würde dir auf alle Fälle zu protected Zellen raten, auch wenn die 
Kapazität oft etwas geringer ausfällt, da die Schutzschaltung auch 
seinen Platz braucht.

Die Ladeschlußspannung ist vom Kathodenmaterial abhängig und ist heute 
zumeist 4,2V (mir sind bisher nur ein paar Sony Akkus mit 4,1V 
untergekommen). Wenn man sie etwas tiefer wählt wird der Akku zwar nicht 
ganz voll aber die Zyklenzahl lässt sich dadurch ziemlich steigern.

Bei gleichzeitiger Versorgung der Schaltung wird der Ladestrom nicht 
mehr korrekt überwacht. Ist zwar normalerweise kein Problem aber dadurch 
kann es sein, dass die Ladeschaltung nicht aufhört zu laden, was 
natürlich auch gewünscht sein kann, da durch dir Konstantspannung am 
Ladeende der Akku eigentlich nicht überladen werden kann. Es wird nur 
normalerweise die Ladung beendet, wenn der Ladestrom unter 50mA sinkt 
(je nach Akku).

Wenn man mehrere Zellen laden will ist folgendes zu beachten bzw. tritt 
folgendes Problem auf. Die LiIon Akkus werden Anfangs mit Konstantstrom 
geladen. Werden 2 Akkus parallelgeschaltet und einer ist nur etwas 
leerer als der andere, dann bekommt der eine Akku mehr Strom ab als er 
sollte. Da aber der Gesamtladestrom nicht zu groß wird, bemerkt der Chip 
das nicht, da er ja nur den einen Strom misst. Somit kann es in der 
Zelle zu einer Überhitzung kommen. Ist der gesamte Ladestrom den der 
Chip abkann kleiner als den den eine einzelne Zelle verträgt, dann ist 
das kein Problem allerdings dauert das Laden der parallelen Zellen dann 
entsprechend länger.
Werden die Zelle in Serie geschaltet ist zwar der Strom nicht das 
Problem dafür die Spannung. Wird diese an einer Zelle größer als etwa 
4,3V dann wird der Akku geschädigt. Dies kann bei unterschiedlicher 
Ladung auftreten, einer der Akkus hat 4,0V während der andere schon 4,4V 
hat, macht zusammen 8,4V also passt das für den Chip genau. Deshalb gibt 
es bei Mehrzellenaufbauten immer einen Balancer welcher genau das 
verhindert, weil er die Zelle umgeht wenn die Spannung zu hoch wird.
Mehrere Zellen zu verschalten geht aber ist bei LiIon immer mit einem 
höheren Aufwand verbunden, da diese sonst sehr schnell in Flammen 
aufgehen bzw. sogar explodieren können.

Grüße

Fasti

Autor: Michael (Gast)
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Hallo Fasti,

danke schonmal für deine Hilfe. Ich liebäugle nun mit folgenden Akkus:

- XTAR 18650 "protected" (www.qualitychinagoods.com)

Problem: Keine Lötfahnen
Lösung: ?? gibt es Batteriefächer o.ä. für diese Bauform? Oder kann man 
die Lötfahnen selber dranlöten? Wohl nicht, wegen der Brandgefahr bei 
Li-Ion-Zellen, richtig?

- LG ICR18650A2 (eBay.de -> Suche nach "18650"), oder andere Zellen bei 
eBay
Problem: Es steht nichts von einem Akkuschutz dabei.

Kennt jemand bessere Alternativen? Ist die Akkuschutzschaltung nötig, 
wenn man einen IC-Laderegler verwendet und das Handy sich beim 
Unterschreiten einer gewissen Spannung abschaltet?

Ist es eigentlich - unabhängig von dieser Schaltung - möglich, ein 
Laptop-Akkupack aufzufrischen, indem man die LiIon-Zellen durch neue 
ersetzt? Ich habe nämlich gelesen, dass die Akkuelektronik beim 
Auswechseln der Zellen rückgesetzt werden muss, und das soll mitunter 
große Probleme bereiten.

Danke für eure Hilfe!

Michi

Autor: Fasti (Gast)
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Hallo!

Also löten von LiIon ist nicht zu empfehlen. Für 18650er wirds sicher 
schwerer eine Halterung zu finden aber mit 14550ern kannst du jede 
nnormalen AA Batteriehalter verwenden.
Es gibt von diversen Herstellern auch prismatische Zellenformen wenn dir 
die lieber sind. Nur ein wenig im Netz suchen, dann wirst du fündig 
werden.
Auf die Schutzschaltung würde ich dennoch nicht verzichten, weil die 
Akkus im Fehelrfall sonst nicht gegen Kurzschluß geschützt sind und da 
machts Bumm. Ausserdem ist das ein zusätzlicher Schutz, der gerade bei 
LiIon Akkus wegen der hohen Leistungsdichte und der reaktionsfreudigkeit 
des Lithiums mit Sauerstoff sehr wichtig ist. Gibt einige Videos im Netz 
wo man sieht wie es so einen LiIon Akku zerreisst. Eigentlich sollten 
für Privatpersonen ungeschützte LiIon Akkus nicht (leicht) erhältlich 
sein, denn die Gefahr ist relativ groß wenn man nicht weiß was man tut. 
Vor allem weil man die Rundzellen schnell mal mit normalen Akkus 
verwechseln kann und dann krachts ordentlich.

Laptop Akkus kann man so zwar reparieren aber wie du schon sagtest 
manche Elektronik verweigert ohne Rückstellen trotzdem die neuen Zellen. 
Hier hilft entweder probieren (manchmal besser forschen :-)) oder auch 
das Netz.

Grüße

Fasti

Autor: Michael (Gast)
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Hallo,

okay - ungeschützte Li-Ion-Zellen sind wohl ausgeschieden. Geschützte 
Zellen mit Lötfahnen habe ich auch keine gefunden. Ich denke, vorerst 
werde ich weiterhin S35i-Akkus verwenden, aber eben nicht die interne 
Ladeschaltung sondern den MAX1811.

- Die Ladeschlussspannung bekommt man wohl am einfachsten, indem man den 
Akku mit der handy-internen Ladeschaltung volllädt und die Spannung 
misst. Richtig?

- Bei eBay gibt es für das S35i Nachbau-Akkus, v.a. von MaxCell. Diese 
Akkus haben ja - wenn ich es richtig verstanden habe - eine 
"Schutzschaltung" gegen Tiefentladung, Kurzschluss und Überladung. 
Stimmt dies soweit?
Mich wundert die Kapazitätsangabe dieser Nachbau-Akkus (~ 2000 mAh): Die 
Rundzellen haben teilweise keine Schultzschaltung drin und deren Volumen 
ist auch größer. Die Kapazität aber oft nicht. Können die 2000 mAh also 
stimmen?

- Eine wichtige Sache ist der Tiefentladeschutz. Das S35 schaltet ja von 
selbst ab, die Mikrocontroller-Schaltung jedoch nicht. Gibt es eine 
"einfache" Schaltung, die das Tiefentladen des Akkus verhindert? 
Beispielsweise ein Mosfet, der genau dann zu sperren beginnt, wenn die 
Gate-Source-Spannung die Entladeschlussspannung der Akkus 
unterschreitet?
Oder kann man sich im Zweifelsfall auch auf die in den S35-Akkus 
eingebaute Tiefentladeschutzschaltung verlassen? Im schlimmsten Fall ist 
es so, dass die 3 mA Ruhestrom ca. 10 Stunden lang fließen, nachts wird 
das Gerät über einen Schalter abgeschaltet, und spätestens dann merkt 
man wegen des ausgeschalteten Handys ja was Sache ist.

Danke für eure Hilfe!
Michi


P.S. Eine Frage zum Parallelschalten hätte ich noch. Ist aktuell aber 
nicht so wichtig: Fasti, du sagst, dass es zur Überhitzung eines Akkus 
bei ungleichmäßiger Aufteilung des eingeprägten Ladestromes kommen kann. 
Der Laderegler weiß doch aber nicht, dass zwei Akkus parallel geschaltet 
sind; der eingeprägte Ladestrom ist auf einen Akku ausgelegt. (richtig?)
Der Strom, der durch eine der beiden Zellen fließt, ist durch die 
Parallelschaltung ja auf jeden Fall geringer als der eingeprägte 
(Gesamt-)Strom. Wie soll einer der beiden Akkus da zu viel Strom 
abbekommen?
Bei meinem Laptop-Akku sind jedenfalls auch je zwei Zellen parallel 
geschaltet...

Autor: Alexander (Gast)
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Schau' mal bei www.dealextreme.com oder www.kaidomain.com. Da gibt's 
Versandkostenfrei protected Akkus aus HK. Lieber nicht zuviel auf einmal 
bestellen, sonst lernste den Zoll kennen.
Ich werd' mir wohl für meinen Fahrrad Akku die Schaltung mit 'nem 
MAX1924 oder so aufbauen und wenn man mit einem normalem Steckernetzteil 
lädt dürfte nix passieren. Hat leider keinen Einzelzellenschutz aber mit 
protected Zellen sollte es gehen.

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