Hi,
ich brauche für ein mobiles Gerät einen Akku, der 6 - 7.4 V (+/- kein
Problem) und bis zu 1000 - 1200 mA Spitzenstrom (bei maximal 50 % duty
cycle) liefern kann. Daraus soll ein DC-DC-Boost-Konverter betrieben
werden.
Aus Sicherheitsgründen möchte ich gerne keine Racing-LiPos verwenden,
sondern solche mit einer eingebauten Schutzschaltung gegen Tiefentladen
und Überladen.
Der Ladestrom sollte 0.3 - 0.5 C betragen können, damit das Laden nicht
zu lange dauert, 1C wäre noch besser, aber hier keine Bedingung.
Als Kapazität brauche ich mindestens 500 mAh, 1000 wären besser.
Aus mechanischen Gründen wären zwei individuelle Zellen besser
unterzubringen als eine Einheit, aber auch das könnte passen.
Nun würde ich am liebsten z.B. zwei iPhone-2G-Akkus in Serie schalten:
https://www.reichelt.de/iPod-and-iPhone-Compatible-Batteries/AKKU-IPHONE-2G/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=90647&GROUPID=4351&artnr=AKKU+IPHONE+2G&SEARCH=%252A
Sie haben 1100mAh.
Alternativ gäbe es mechanisch und elektrisch passende Kamera-Akkus, zum
Beispiel den Nikon EN-EL9:
http://www.mediamarkt.de/de/product/_nikon-en-el9-1099365.html
Dieser Akku hat drei Kontakte, ich weiß aber nicht, ob der Mittenkontakt
zu einem Temperatursensor führt oder ein Balancer-Ausgang ist. Ferner
weiß ich nicht, ob der Nikon-Akku intern bereits eine Balancer-Schaltung
hat oder nicht.
Mein Problem ist aber nun, für beides vor allem eine geeignete
Ladelösung zu konstruieren.
Für einzellige Lösung gibt es massiv fertige ICs und Platinen, z.B.
https://www.adafruit.com/product/1304
oder
https://www.ebay.de/itm/TP4056-with-Battery-protection-LIPO-Charger-PCB-for-18650/263280532684
Es gibt auch welche für zwei Zellen, z.B.
https://www.ebay.com/itm/5V-USB-Charger-Module-for-2S-7-4V-Lithium-Li-ion-Li-Po-18650-Battery-Cell-8-4V-/191962281008
Für den Unterladeschutz würde ich mich entweder auf die Schutzschaltung
der Akkus verlassen oder einen kleinen spannungsbasierten Wächter
einbauen. Die IPhone/iPad-Akkus enthalten eine solche, das hatte ich
hier:
Beitrag "Re: iPhone Akku verwenden / laden"
schon mal mit einem Foto gezeigt.
Nun hätte ich ein paar Fragen:
1. Kann ich 2 x iPhone-Akkus (s.o.) aus derselben Charge in Serie nehmen
oder handele ich mir damit Probleme ein durch Unterschiede im
Innenwiderstand, Kapazität etc.? Mechanisch wäre das besser.
2. Wie sähe eine einfache 0.5C-Ladelösung für entweder diese zwei
iPhone-Akkus oder einen Nikon-EN-EL9 aus?
Vielen Dank für Eure Tipps!
Martin
Martin H. schrieb:> Dieser Akku hat drei Kontakte, ich weiß aber nicht, ob der Mittenkontakt> zu einem Temperatursensor führt oder ein Balancer-Ausgang ist. Ferner> weiß ich nicht, ob der Nikon-Akku intern bereits eine Balancer-Schaltung> hat oder nicht.
Nö, is ja nur eine Zelle.
Am überflüssigen Pin hängt normalerweise ein Widerstand, als Code
für die Akkutype.
Schutzschaltungen müssen da laut Gesetzgeber verbaut sein.
Martin H. schrieb:> 1. Kann ich 2 x iPhone-Akkus (s.o.) aus derselben Charge in Serie nehmen> oder handele ich mir damit Probleme ein durch Unterschiede im> Innenwiderstand, Kapazität etc.?
Wenn die in Serie geschallten sind, interessiert das wenig. Kielnester
gemeinsamer Nenner ist da Trumpf.
(Parallel sieht das nur etwas anders aus)
Martin H. schrieb:> 2. Wie sähe eine einfache 0.5C-Ladelösung für entweder diese zwei> iPhone-Akkus oder einen Nikon-EN-EL9 aus?
Gibts in 1k Varianten vom China man. Suchen und das mit ausreichender
Beschreibung wählen. S2 = Seriell zwei Zellen (P = Parallel).
Martin H. schrieb:> Dieser Akku hat drei Kontakte, ich weiß aber nicht, ob der Mittenkontakt> zu einem Temperatursensor führt oder ein Balancer-Ausgang ist.
Zu 95% Temp.
Martin H. schrieb:> Ferner> weiß ich nicht, ob der Nikon-Akku intern bereits eine Balancer-Schaltung> hat oder nicht.
Kaum.
Warum willst du Geräteakkus verwenden? Die nackten Zellen sind in vielen
Bauformen und -größen erhältlich.
Martin H. schrieb:> Aus mechanischen Gründen
Welche da wären? Wie viel Platz ist denn?
Warum nicht einfach 2 18650 mit Schutzschaltung + das von dir verlinkte
Ladegerät?
Teo D. schrieb:> Martin H. schrieb:>> Dieser Akku hat drei Kontakte, ich weiß aber nicht, ob der Mittenkontakt>> zu einem Temperatursensor führt oder ein Balancer-Ausgang ist. Ferner>> weiß ich nicht, ob der Nikon-Akku intern bereits eine Balancer-Schaltung>> hat oder nicht.>> Nö, is ja nur eine Zelle.> Am überflüssigen Pin hängt normalerweise ein Widerstand, als Code> für die Akkutype.> Schutzschaltungen müssen da laut Gesetzgeber verbaut sein.
Danke - zumindest die späteren Nikon-Akkus haben aber intern zwei Zellen
(sonst kämen sie auch nicht auf 7,4V) und etwas DRM-Schutz, siehe
http://goughlui.com/2013/11/27/teardown-clone-nikon-en-el14-fully-decoded-battery/
Bei der EN-EL9 sind die Pins übrigens mit +, - und "S" markiert - das
könnte in der Tat eine einfache Batterietypkennung über einen
Widerstand, aber auch ein Temperatursensor sein.
Martin
Typ schrieb:>> Aus mechanischen Gründen>> Welche da wären? Wie viel Platz ist denn?>> Warum nicht einfach 2 18650 mit Schutzschaltung + das von dir verlinkte> Ladegerät?
Ja, genau - Platzgründe. Für einen flachen iPhone/iPad-Akkus habe ich
gut Platz, für Rundzellen nicht wirklich (außer AAA, und die haben zu
wenig Kapazität).
Außerdem habe ich von den Reichelt-iPhone-Akkus ein paar neue hier
liegen.
Wenn das Balancing bei zwei neuen Zellen aus derselben Charge kein
großes Problem ist, bräuchte ich eigentlich nur eine Ladeschaltung für
500 mA und 2S.
Martin
Martin H. schrieb:> Danke - zumindest die späteren Nikon-Akkus haben aber intern zwei Zellen> (sonst kämen sie auch nicht auf 7,4V) und etwas DRM-Schutz, siehe
Tja, hab den Müll vor ~10J abgeschafft. ;)
Martin H. schrieb:> aber auch ein Temperatursensor sein.
Messen, 3min. in die Hosentasche und vergleichen. :)
Wäre es eine Lösung, einfach zwei 1S-Ladeschaltungen zu nehmen, z.B. mit
diesem IC
http://de.rs-online.com/web/p/products/7386626/
und
1. die Ausgänge jeweils zu einer Zelle zu führen und
2. ihre Eingänge (!) in Serie zuschalten (also Vin- des einen an Vin+
des anderen),
sofern die Eingangspannung für die Ladeschaltungen dann potentialfrei
ist (geht natürlich nicht mit zwei USB-Ladern am selben Port, aber das
wäre hier egal).
Martin
Es gibt ein IC, mit dem man anscheinend alle Probleme abdecken könnte:
http://www.microchip.com/wwwproducts/en/MCP73213
Allerdings kommt das als DFN-Bauform, das ist mir zum Handlöten schon
fast zu grenzwertig.
Kennt jemand eine Alternative in etwas größeren SMD-Gehäusen?
Martin
Martin H. schrieb:> 1. Kann ich 2 x iPhone-Akkus (s.o.) aus derselben Charge in Serie nehmen
Ja.
> 2. Wie sähe eine einfache 0.5C-Ladelösung für entweder diese zwei> iPhone-Akkus oder einen Nikon-EN-EL9 aus?
1
+----------------------------------+
2
| auf Kühlkörper |
3
| +------+5 |
4
| 1| |---1R---+---------+ |
5
12-25V --+--| L200 | 2W | | |
6
| | |--------+ | |
7
| +------+2 | o o |
8
| 3| |4 | \ :::: Relais
9
| | | | o |
10
10u | +---5k6----+ | |
11
| | | | | + |
12
| | 2k7 1uF LiIon Akku |
13
| | | | | - |
14
Masse --+----+--+----------+-------+-------+
Das Relais trennt das Akku ab, wenn die Spannung für den L200 ausfällt,
damit der Akku nicht entladen wird.
Der L200 regelt auf 8.4V mit 0.5A Strombegrenzung. Wenn eine Zelle der
beiden in Reihe geschalteten LiIon Zellen voll wird, also 4.2V erreicht,
schaltet die Schutzschaltung diese Zelle ab. Damit fliesst auch kein
Strom mehr durch die andere Zelle. Der Akku wird also nicht ge-balanct,
aber nicht überladen. Eine genauere Spannungsregelung als der L200 sie
macht, ist bei 2 in Reihe geschalteten Akkus unsinnig,d a sich die
Spannung sopwieso nicht prozentgenau auf beide aufteilt. Balancing ist
auch in den üblichen 2-er Akkupacks unüblich.
Möglich auch mit LM317 und TL431 und Diode bei moderater
Selbstentladung:
1
+-----+ 1N5059
2
13-20V --+--|LM317|--1R2--+-|>|-+------+
3
| +-----+ 2W | | |
4
| | | | |
5
| +----+-1k--+ 24k | +
6
| | | | LiIon Akku mit Schutzschaltung
7
47u | | | |
8
| | | | |
9
| 4u7 TL431---------+ LiIon Akku mit Schutzschaltung
10
| | | | | -
11
| | | 10k |
12
| | | | |
13
Masse --+-----+----+-----------+------+
Ein Balancing kann man nach dem Laden mit einem ICL7660 vornehmen
1
+----------+
2
| |
3
Zelle1 +----8----+
4
| +--3 ICL7660 2--+
5
+--+ | LTC660 | C
6
| +--6 MAX660 4--+
7
Zelle2 +----5----+
8
| |
9
+----------+
Damit verhindert man ein Auseinaderlaufen des Ladezustandes der Akkus
wie es sonst über Monate auftreten würde.
Danke!
Ich habe noch ein IC gefunden, das eigentlich gut für diese Anwendung
ausschaut:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq2057w.pdf
Man braucht noch einen externen Transistor, aber ansonsten würde das
wohl gut fr den Zweck taugen. Die 2S-Version gibt es als TSSOP.
Natürlich ist die Frage berechtigt, ob der Aufwand lohnt oder man
einfach eine 2S-Platine aus China adaptiert.
Aber hier wüsste ich mehr oder minder genau, was ich mache, wenn ich das
Datenblatt studiere. Beim PCB aus China weiß ich das eher nicht.
Also 2 x iPod/iPhone-Akku + BQ2057W wäre doch eine Lösung.
Martin
> Ein Balancing kann man nach dem Laden mit einem ICL7660 vornehmen>
1
>...
2
>
> Damit verhindert man ein Auseinaderlaufen des Ladezustandes der Akkus> wie es sonst über Monate auftreten würde.
Danke! Das schaut interessant aus! Balancing beim Verbrauch geht dann
aber nur bei der Lösung mit zwei getrennten Zellen (z.B. iPhone), weil
der Nikon-Akku die Zwischenspannung vermutlich nicht herauführt.
Teo D. schrieb:> Martin H. schrieb:>> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq2057w.pdf>> Discharge Protection u. Balancing fehlen noch!
Ja, aber die Frage ist, ob das wirklich nötig ist, wenn die Zellen
bereits eine einfache Schutzschaltung enthalten und aus derselben Charge
stammen.
Man müsste das messen, aber ich denke, die oben verlinkten Zellen
schalten ab, wenn eine bestimmte Zellspannung unterschritten oder ein
Entladestrom überschritten wird.
Auf S. 17 des Datenblatts wird auch extra der interne Aufbau einer
LiPo-Zelle mit typischer Schutzschaltung thematisiert.
Martin
Martin H. schrieb:> Ja, aber die Frage ist, ob das wirklich nötig ist, wenn die Zellen> bereits eine einfache Schutzschaltung enthalten und aus derselben Charge> stammen.
Äää, klar. :)
> Auf S. 17 des Datenblatts wird auch extra der interne Aufbau einer> LiPo-Zelle mit typischer Schutzschaltung thematisiert.Soweit war ich da nich. :}
Martin H. schrieb:> Es gibt ein IC, mit dem man anscheinend alle Probleme abdecken könnte:> http://www.microchip.com/wwwproducts/en/MCP73213> Kennt jemand eine Alternative in etwas größeren SMD-Gehäusen?LT1510. Ist zwar relativ teuer, angesichts der Features aber doch wieder
preiswert. Reichelt hat ihn im SO-16 Gehäuse.
Axel S. schrieb:> Martin H. schrieb:>> Es gibt ein IC, mit dem man anscheinend alle Probleme abdecken könnte:>> http://www.microchip.com/wwwproducts/en/MCP73213>> Kennt jemand eine Alternative in etwas größeren SMD-Gehäusen?>> LT1510. Ist zwar relativ teuer, angesichts der Features aber doch wieder> preiswert. Reichelt hat ihn im SO-16 Gehäuse.
Hi,
schaut interessant aus und ist vermutlich effizienter, weil es ja ein
Schaltregler ist.
Wenn ich es allerdings mit dem TI BQ2057W vergleiche, scheint mir dieser
für meinen Zwecke besser, da
- ich zwar einen externen Leistungstransistor, dafür aber keine externe
Induktivität benötige und
- das ganze vom Layout her unkritischer wird als ein
500KHz-Schaltregler.
Außerdem kostet der LT etwa 8 EUR, die empfohlene Induktivität nochmal
fast 4. Der TI kostet etwa 2 EUR.
Da mein Strom aus der Steckdose kommt ;-), ist der Wirkungsgrad nicht so
wichtig. Beim Laden aus Solarmodulen sieht das sicher anders aus.
Martin
Adafruit hat übrigens zu dem Thema ein paar eigene Seiten:
https://learn.adafruit.com/multi-cell-lipo-charging
Ich weiß jetzt nicht, ob ich nur keine Ahnung habe, ob Adafruit
hauptsächlich eigene Ladeplatinen verkaufen möchte, oder ob Adafruit
Angst vor Prozessen bei Unfällen hat, aber... die dort vorgestellten
Lösungen scheinen mir sehr gebastelt (Umschalter von parallel auf
seriell, zwei USB-Ladeplatinen etc.).
Immer noch unschlüssig bin ich allerdings, ob ich noch einen Balancer
für
a) Verbraucher und
b) die Ladeschaltung benötige.
Bisher wollte ich einfach die Gesamtzellspannung überwachen und bei
weniger als 6.2 V eine LED einschalten. Mit etwas mehr Aufwand könnte
ich auch jede Zelle einzeln auf >= 3.1 V überwachen.
Gibt es vielleicht ein ähnliches IC wie das BQ2057W, aber mit
Balancer-Funktion?
Oder braucht man diese bei 2S-Konfigurationen aus baugleichen Zellen mit
Schutzschaltung eher nicht?
Martin
Martin H. schrieb:> Ich weiß jetzt nicht, ob ich nur keine Ahnung habe,
Tja, das is halt ne Eierlegendewollmilchsau, kostet dem entsprechend.
Martin H. schrieb:> Immer noch unschlüssig bin ich allerdings, ob ich noch einen Balancer> für>> a) Verbraucher und> b) die Ladeschaltung benötige.
a) Nein
b) Unbedingt! Sollen ja ne Zeit halten.
Martin H. schrieb:> Gibt es vielleicht ein ähnliches IC wie das BQ2057W, aber mit> Balancer-Funktion?
Klar, viele. Nur Beschaffung, Aufwand, Kosten....
zB:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq3055.pdfMartin H. schrieb:> Oder braucht man diese bei 2S-Konfigurationen aus baugleichen Zellen mit> Schutzschaltung eher nicht?
Diese sollte erst einsetzen wenn es quasi schon zu spät ist und nur für
sich alleine, ohne die geringste Ahnung von der anderen Zelle!
Balancing heißt, langsam die Spannung der Zellen, bis Ladeschluss
anzugleichen.
Ohne.
Michael B. schrieb:> Damit verhindert man ein Auseinaderlaufen des Ladezustandes der Akkus> wie es sonst über Monate(*) auftreten würde.
*) Ladezyklen
Danke!
Aber...
Teo D. schrieb:>> Immer noch unschlüssig bin ich allerdings, ob ich noch einen Balancer>> für>>>> b) die Ladeschaltung benötige.>> b) Unbedingt! Sollen ja ne Zeit halten.
warum gibt es dann überhaupt die 2S-Version von
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq2057w.pdf
? Ist sowas für Packs mit internem Balancer gedacht? Wo gäbe es solche?
Im ganzen Datenblatt habe ich das Wort "balance" nicht gefunden, obschon
es ja extra versionen mit 8.2 und 8.4 v für 2S-Konfigurationen gibt.
Martin
PS: Langsam glaube ich, mit 5 x AAA in NiMh als gematches Battery Pack
wäre ich besser dran ;-)
Martin H. schrieb:> ? Ist sowas für Packs mit internem Balancer gedacht?
Oder man stöpselt diesen mit auf seine Schaltung.
Soll aber auch Industriell gefertigte Packs geben, die ohne auskommen.
Die haben aber auch andre Ressourcen, um Ihr Ausgangsmaterial zu
selektieren!
Siehe Automotive LED-Lampen, einfach parallel geschaltet. Funst
ausreichend gut....
Martin H. schrieb:> PS: Langsam glaube ich, mit 5 x AAA in NiMh als gematches Battery Pack> wäre ich besser dran ;-)
Du bist verwirrt! Das gibts alles beim Chinamann, fix und fertig für
kleines Geld. Nur deren Beschreibungen führt halt meist zu Obigen.
GN8
Ok, ok... ich sehe, das ganze wird reichlich kompliziert, wenn man nicht
mit 1S auskommt.
Vielleicht sollte ich doch EINE hochwertige 18650-Zelle mit
Schutzschaltung nehmen und meinen DC-DC-Boost-Konverter neu entwerfen.
Ich brauche am Ausgang schaltbar 6...8V und 12 V bei ca. 550mA. Zwei
Zellen hätten den Charme, dass der Eingangsstrom bei ca. 1.2 A liegt,
was auch kleine DC-DC-Boost-Konverter noch packen. Wenn ich 12V bei
550mA aus einer LiPo-Zelle bis herunter zu 3.1 V erzeugen will, bin ich
schon bei 2A Primärstrom. Trotzdem glaube ich inzwischen, dass es
leichter ist, einen besseren Wandler zu konzipieren, als für die
2S-Ladelösung einen Balancer und einen zellweisen Tiefentladeschutz zu
konstruieren.
Meine letzte Hoffnung ruht jetzt auf den Nikon EN-EL-Akkus: Da sie
keinen Mittenausgang herausführen (sondern nur entweder einen
Temperatursensor oder einen Widerstand, der den Batterietyp
signalisiert), müssten sie ja auch ohne einen Balancer ladbar sein.
Was meint Ihr?
Martin
Ich habe noch etwas gefunden:
http://www.modmaker.co.uk/Micro-USB-2S-Balance-Charger
800 mA als Ladestrom reichen mir.
Was daran attraktiv auch attraktiv ist: Es scheint ein Boost-Konverter
integriert zu sein, mit dem man die Ladespannung aus 5V per
MicroUSB-Port bekommt.
Martin
