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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LiPo Akkus. Kaufen & Laden


Autor: Armin (Gast)
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hi,

ich möchte einen kleinen (sparsamen) Rechner mit LiPo Akkus pimpen. Die 
nötigen PSUs kriegt man ja! Ich rechne mit ca. 2A bei 14,8V. Hoffentlich 
wirds nicht schlimmer. Bei 6h wär ich damit bei ca 12'000 mAh.
Zusammengefasst: relativ wenig Strom über lange Zeit aber viel 
Kapazität.

Allerdings fällt es mir schwer, mich von Anfang an die Thematik 
einzulesen. Überall steht nur, es wär gefährlich. Wichtige Info, aber 
leider nicht genug.

Was ist z.B. der Unterschied zwischen diesen beiden Angeboten:
Ebay-Artikel Nr. 390022455776

Ebay-Artikel Nr. 130278715496
?

Am Ende sollen die Akkus einfach mittels Netzteil, also im eingebauten 
Zustand geladen werden können. Dazu werde ich wohl eine Reihe Elektronik 
brauchen, um Über- und Tiefentladung zu vermeiden, oder?
Bei ELV oder anderen Anbietern kriegt man schon für wenige Euros 
entsprechende Bausätze, die genau das tun sollen - falls ich sie richtig 
versteh?
da bräuchte ich dann also für 14,8V vier dieser Schaltungen, oder?

Autor: Lukas Migi (luke_)
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Hallo!

Also der Unterschied zwischen den Auktionen besteht darin dass der Erste 
25C (dass ist der maximale Strom den der Akku liefern kann) und der 2te 
15C hatt.
Bei den Lipos weis ich das die auf Tiefenentladung sehr peniebel 
reagieren und mann sollte sie nie ganz entleeren.
Ich denke mal du fährst mit NiMh oder Blei Gel akkus besser , denn die 
Lipos gehen ganz schön ins Geld.

Ich hab bis jetzt auch noch keinen "homebrew" Lipolader gefunden kann 
auch daran liegen dass ich so einen von Robbe besitze.
Viele Lader findest du übrigens im Modellbaubereich.

Für NiMh hab ich da was:
http://www.oshonsoft.com/picchargerlcdpro.html

Vielleicht hat es dir geholfen- wenn nicht vergiss es einfach,




Lukas

Autor: Armin (Gast)
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Der unterschied im ladestrom ist mir aufgefallen. 25C entspricht wieviel 
Ampere? Und 15C?
Rechtfertigt das den x-fachen Preis?

Bleigelakkus hab ich auch schon angedacht. Gibt's da kein Problem mit 
der Tiefentladung?
Außerdem hab ich noch keinen vertrauenswürdigen Händler gefunden - bin 
aber für Tipps dankbar!

Autor: Gast (Gast)
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die angabe ist der entladestrom

15C bei 4000mAh = 15x4A = 60A Entladestrom

geladen werden die Lipos bei max 1C = 4A

Autor: Armin (Gast)
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mhm
also wie bei CD-ROM Laufwerken... 15fach.
Alles weit über meinem Bedarf. Ich wär mit 1C=4A Entladestrom mehr als 
bedient.

Auf jeden Fall ist ein Lipo nach 1h wieder voll aufgeladen?

Für 14,8V x 12Ah wär ich mit LiPos also bei 60 EUR und 1kg
wie gesagt: 
Ebay-Artikel Nr. 130278715496
oder mit Bleitgel 12V x 14Ah bei 4kg und 45 EUR
z.B. 
Ebay-Artikel Nr. 110341130615

Da würde ich doch eher zu LiPo tendieren, wenn sonst nichts dagegen 
spricht:
- Wie sieht's mit der Lebensdauer aus? Bei den Bleigelakkus steht 6-9 
Jahre
- Auch bei Bleigelakkus ist angeblich eine Ladeelektronik von Vorteil. 
Stimmt das?


Wo finde ich denn Infos, wie eine LiPo Ladeelektronik aussehen müsste?
Oder kann ich einfach auf einen entsprechenden Bausatz vertrauen?
Und brauche ich für jede Zelle einen, also bei 12 Zellen (12x 3,7V x 
4Ah) auch 12 Platinen?

Autor: Arc Net (arc)
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Fragt sich nur ob ein Selbstbau noch lohnenswert ist.
http://www.apc.com/resource/include/techspec_index... 
oder ist der Netzbetrieb nur zum Laden der Akkus vorgesehen?

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Armin wrote:

> Wo finde ich denn Infos, wie eine LiPo Ladeelektronik aussehen müsste?
> Oder kann ich einfach auf einen entsprechenden Bausatz vertrauen?
> Und brauche ich für jede Zelle einen, also bei 12 Zellen (12x 3,7V x
> 4Ah) auch 12 Platinen?

LiPo ist eigentlich einfach zu Laden: Strom mit max. 1C dran, abschalten 
bei 4.1 oder 4.2 V, je nach Akkutyp.

Aber: die Ladeendspannung muss sehr exakt eingehalten werden, ein 
bischen drüber => Akku kaputt, ein bischen drunter => Akku ist nur halb 
voll.
d.H. deine Ladeschaltung sollte das schon auf besser als +/- 1% regeln 
können, was nicht mehr ganz trivial ist.

Bei einem Akkupack in Reihenschaltung muss du die Ladeendspannung für 
jede Zelle getrennt überwachen, nicht nur für den ganzen Satz. Dafür 
gibts sog. Balancer, im Prinzip ein Shunt-Regler parallel zu jeder 
Zelle, der beim Erreichen der Endspannung den Ladestrom übernimmt.

Autor: Warren Spector (jcdenton)
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würde liion oder lifepo4 rundzellen nehmen.

Autor: Armin (Gast)
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> oder ist der Netzbetrieb nur zum Laden der Akkus vorgesehen?
Richtig. Das System soll die meiste Zeit im Akkubetrieb laufen. 
Netzanschluss ist nur zum Laden der Akkus. Wenn mein Rechner dann 
trotzdem während dem Laden benutzbar wäre, wär das Top - aber eben auch 
nur ein Gimmick!

> LiPo ist eigentlich einfach zu Laden: Strom mit max. 1C dran, abschalten
> bei 4.1 oder 4.2 V, je nach Akkutyp.
Schutzschaltung: 
http://www.elv.de/output/controller.aspx?cid=74&de...
Balancer: 
http://www.elv.de/output/controller.aspx?cid=74&de...
Beides scheint irgendwie das selbe zu machen. Oder eignet sich die 
Schutzschaltung vielleicht nicht für Reihenschaltung, weil die einfach 
die Verbindung trennt und somit alle Akkus vom Stromnetz trennt? 
Wohingegen der Balancer verheizt ja überschüssige Energie im Widerstand.
Ladegerät: 
http://www.elv.de/output/controller.aspx?cid=74&de...
Das Teil ist wohl ein 4in1 - angeblich für 4 Zellen - allerdings weiß 
ich nicht, ob das auch wirklich hinhaut. Warscheinlich nicht ohne 
zusätzliche Balancer, oder?

> Bei einem Akkupack in Reihenschaltung muss du die Ladeendspannung für
> jede Zelle getrennt überwachen, nicht nur für den ganzen Satz.
Um auf die nötige Kapazität zu kommen, werde ich wohl n Akkupacks 
parallel schalten müssen. Genügen also 4 Balancer für die 
Reihenschaltung (4x 3,7V = 14,8V) und an jeden dieser Balancer kommen 
dann n parallel geschaltete Zellen? Oder brauch ich echt für jede Zelle 
einen Balancer?

> würde liion oder lifepo4 rundzellen nehmen.
Okay, das ist auch ein Ansatz. Sind die leichter zu laden, oder bieten 
andere Vorteile? Preislich sind - zumindest die LiFePo4 in der 
Größenordnung der anderen Akkutypen. Immerhin brauch ich ca 16-20 Zellen 
mit 2,5Ah (+ Balancer). Gewichtsmäßig wärs in Ordnung.
Kann leider preislich nicht mit dem (wohl ziemlich potenten) Angebot in 
meinem ersten Post mithalten, oder?

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Armin wrote:

>> Bei einem Akkupack in Reihenschaltung muss du die Ladeendspannung für
>> jede Zelle getrennt überwachen, nicht nur für den ganzen Satz.
> Um auf die nötige Kapazität zu kommen, werde ich wohl n Akkupacks
> parallel schalten müssen. Genügen also 4 Balancer für die
> Reihenschaltung (4x 3,7V = 14,8V) und an jeden dieser Balancer kommen
> dann n parallel geschaltete Zellen? Oder brauch ich echt für jede Zelle
> einen Balancer?

Da reichen dann 4 Balancer. Wenn du dann allerdings mit höherem Strom 
laden willst, drauf achten dass die Balancer auch genug Leistung 
verbraten können.
Und beim Parallelschalten darauf achten, dass die Zellen die gleiche 
Spannung haben, am besten erstmal über einen Widerstand, Glühbirne o.ä. 
zusammenschalten, warten bis sich die Spannungen angeglichen haben (kein 
Strom mehr fließt), und dann erst zusammenlöten.

Autor: janjan (Gast)
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Bei den China-LiPo's wäre ich vorsichtig... Da gibt es große 
Qualitätsunterschiede. Dies ist absolute No-Name-Ware, du weißt nicht wo 
die Zellen her kommen.
Modellbauakkus von renommierten Herstellern werden als lose Zellen 
bezogen, und dann konfektioniert. Bei Graupner weißt du dann aber, dass 
z.b. Kokam Zellen verwendet werden. XCell, Saehan, Enerland sind neben 
Kokam auch seriöse Zellen Hersteller.
Bei Hong-Kong Typen kommt es schonmal vor, dass sich die Zellen nach 
einigen Zyklen im Modellbaueinsatz aufblähen, und dann keinen Strom mehr 
liefern. Außerdem sind die Angaben zur Stromfähigkeit (in C) meist 
übertrieben, und werden nicht erreicht.
Gut, im Vergleich zu einem 500W Modellbaumotor ziehst du sehr extrem 
wenig Strom, das wären ja nur 0,66A pro Zelle bei dir. Dafür sind LiPo's 
eigentlich nicht gedacht. Diese sind auf schnelle Entladung ausgelegt.
Was du auch bedenken solltest ist, dass die Kapazität mit zunehmenden 
Lade-/Entladezyklen immer weiter sinkt. Bleizellen halten da vermutlich 
länger.

Autor: Warren Spector (jcdenton)
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preislich nehmen sich lipos und lifepo4 nicht viel, wenn man die selbe 
qualität vergleicht.

liion werden so 2-3 jahre halten, dann sind die platt (die zellen bauen 
sobald sie hergestellt wurden kontinuierlich leistung ab) aber sie 
werden deutlich mehr zyklen packen als die lipos.

lifepo4 dürften noch länger halten, bei deiner relativ geringen 
belastung, wenn du sie gut behandelst, da sie nicht die probleme der 
liion haben.

die modernen lifepo4 und liion rundzellen sind deutlich sicherer als die 
lipo akkus. die haben ne sicherung die aufploppt und die zelle trennt, 
danach passiert in der regel nix mehr.

bei den china lipos, ich trau den dingern nich. die sind billig, aber 
die halten im leben nich so lange wie markenakkus.

und noch was

wenn eine einzige zelle nich mehr lustig is und sich aufbläht, sprengt 
die dir vielleicht den ganzen pack.

ich hab fotos gesehen von nem lipo pack in nem 3mm starken alugehäuse 
der aus versehen mal kurzgeschlossen wurde, das gehäuse war danach 
mehrteilig und ziemlich löchrig.

ich würde also deinen riesen-akkupack auf jeden fall so verbauen, das er 
keinen brand auslösen kann.

ich lade meine akkus immer in nem blumentopf aus keramik...

ich habe selbst schon weit über 100 rundzellen 18650 und 26650 im 
einsatz in verschiedenen konfigurationen und verschiedenen packs, meist 
ohne balancer, liion und lifepo4 (ne nach anwendung) und damit nur gute 
erfahrungen. sehr gutmütige technik, wenn man ein paar einfache regeln 
beachtet wirklich problemloses handling.

teilweise auch hochstromanwendungen knapp am limit der zellen ohne 
probleme.

Autor: Gast (Gast)
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Ich hab einige LiFePo4 von A123 in meinem Modellhubi im Einsatz. Der 
Grund, warum ich den Zellen den Vorzug vor LiPo gegeben habe ist 
einfach, dass die nicht ganz so kritisch sind. Die kannst auch 
problemlos mal mit 8A Ladestrom wieder vollblasen, ohne dass die Dinger 
auch nur mehr als handwarm werden. Weiter sollen sie in der 
Zyklenfestigkeit besser sein und auch nicht so kritisch auf 
Tiefentladung reagieren (beides noch nicht getestet!). Von der 
Energiedichte sind sie etwas schlechter als LiPo, wobei für LiPo 
gemeinhin empfohlen wird, nur ca 80-85% zu entladen (was den Vorteil 
wieder zunichte macht). Lagerfähigkeit und Spannungskennlinie ist sehr 
gut, und mit 100A Entladestrom kannst auch deinen PC in Dampf auflösen 
wenn er dich aufregt :-)
Die LiFePo4 Zellen sind laut Hersteller eigensicher und nicht durch 
Misshandlung zur Explosion zu bringen, Laptop-LiIons habe ich trotz 
übelster (absichtlicher) Misshandlung (sowohl Sony als auch 
Chinaschrott) nicht zur Explosion bringen können.

Balancen ist ein muss für alle Li-Zellen wenn du mehrere in Reihe hast. 
Die andere Option sind die Standard Laptop-Zellen, die aber genauso nach 
Spannungsüberwachung schreien.

Abschliessend bleibt zu sagen (aus eigener Erfahrung) dass die meissten 
billig verramschten Zellen auch ziemlicher Schrott mit ner 
Lebenserwartung von etwa einem Jahr sind.

Autor: Tom (Gast)
Datum:

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Um einen LiPo richtig zu laden, gibt es eigentlich nur das 
CC/CV-Verfahren (constant current/constant voltage). Erst einen 
Konstantstrom reinpumpen, bis zur (vom Hersteller meist angegebenen) 
Endspannung (entweder 4,1V oder 4,2V je Zelle) und danach die Spannung 
konstant halten und dazu den Strom runterregeln. Die meisten Ladegeräte 
bzw. Lade-IC's arbeiten mit einer C/10 Abschaltung, d.h. wenn der 
Ladestrom im CV-Modus kleiner wird als 1/10 der Kapazität (vom 
Zahlenwert her) wird abgeschaltet.
Mehr zu LiPo's:

http://www.batteryuniversity.com/partone-12-german.htm

Gruß

Autor: Armin (Gast)
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Also ich fasse mal zusammen:

Für meine Anwendung wären Bleiakkus aufgrund der langen Lebensdauer das 
Mittel der Wahl. Das Gewicht wäre zwar kein Problem - ein niedriger 
Schwerpunkt wär mir sogar lieb, allerdings weiß ich nicht, ob ich 12-15 
Ah platzmäßig unterbringe:
http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&ssPag...
http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&ssPag...
Einen der beiden Akkus im Doppelpack zu verbauen wäre mit 100mm etwas zu 
hoch. Und so ein Ding ist leider zu dick (breit ^^):
http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&ssPag...


Wenn es keine Bleivoschläge gibt, werde ich wohl oder übel auf Lithium 
umschwenken müssen. Bei den LiPos schmerzt der Preis aber schon 
ziemlich. So wären mir etwa zwei von dieser Sorte schon ein bisschen zu 
teuer: 
Ebay-Artikel Nr. 390022455776
dazu kämen noch vier balancer, was wieder mit 40 EUR zu Buche schlägt.
Als Alternative mit kaum Nachteilen wurde LiFePO4 genannt.
Hier ist die eBay-Auswahl eher gering:
Ebay-Artikel Nr. 400019565251
die Zellspannung von 3,3V macht schonmal 4 Zellen für 13,2V 
erforderlich. Um dann auf die Kapazität zu kommen, also vier bis fünf 
von diesen Viererpacks. Mit 20 Zellen gerechnet, komme ich auf folgende 
Randbedingungen:
150 Wh
1,3 kg
240 EUR
leider schenken sich die beiden Lithiumtypen auch preislich nicht viel.
...

Autor: Armin (Gast)
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...

Im Gegenzug hätten wir da das China-Angebot von den Lipos inkl Versand 
für gut 20 EUR pro Pack à 14,8V x 4Ah:
Ebay-Artikel Nr. 130278715496
Ein Satz mit 12 Ah würde also 60 EUR kosten.
Ich könnte mir also 4 Sätze kaufen, bis ich so viel ausgegeben hätte, 
wie die LiFePo4 oder vergleichbare (zuverlässige) LiPos kosten.


Da ich keine 500 EUR für ein Spaßprojekt ausgeben möchte, bleiben mir 
also nur 2 Optionen:
1. Wir finden Bleiakkus, die meinen Maßen entsprechen:
l x b x h = 300 x 60 x 50 mm
2. ich versuche es, mit den Chinadingern und kauf 4 Packs, damit ich 
gleich mal eins auf Reserve habe. Man könnte die Packs ja auch 
auseinander nehmen und die einzelnen Zellen verbauen, sodass sie sich 
nicht so leicht gegenseitig beschädigen können. Was schlag ihr als 
Trennung dazwischen vor? Keramik kommt leider nicht in Frage (zu 
spröde). Brandschutz wird auch schwieriger - dann darf ich sie eben nur 
laden, während ich zu Hause bin. Sollte ja in ca 1-2h erledigt sein!

Autor: Jan (Gast)
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Mit Bleiakkus schaffst du nicht die geforderte Kapazität innerhalb 
deines Volumens. Der Grund nennt sich Energiedichte: Die von dir 
gezeigten Typen haben ca. 10-12cm³/Wh. Du willst ja 12Ah bei 12V 
Nennspannung, macht 144Wh. Deine "Box" hat aber nur 900cm³. Im besten 
Fall bekommst du da also 90Wh rein, wenn du genau passende Akkus 
bekommst. Das wären dann bei 12V 7.5 Wh.
Aber selbst damit kannst du nicht rechnen, denn die Spannungslage ist 
stromabhängig. Als "leer" wird ein Akku angenommen, wenn die 
Zellspannung auf 1.8V gesunken ist. Dann hättest du bei einem 6-Zeller 
nur noch 10.8V. Wenn deine Elektronik das noch mitmacht, und nicht mehr 
braucht.
Die Nennangabe in Ah gilt aber meist für eine Entladung über 20h bei 
25°C. Wenn du mehr Strom ziehst, sackt die Spannung früher ein, und die 
erzielt Kapazität ist niedriger.
Mal diesen Typ als bei Beispiel:
http://www.kleinpreisdealer.de/Power-Kingdom-PS7-6_1

Kapazität 25°C
20 h  (350mA)     7.0Ah
10 h  (650mA)     6.5Ah
  5 h  (1120mA)   5.6Ah
  1 h  (4760mA)   4.76Ah

Bei 2000mA kommst du vermutlich statt bei 7Ah eher bei ~5Ah aus. Dann 
ist in 2,5 Stunden Sense.
Als nächstes musst du beachten, dass die Kapazität mit steigender 
Zyklenzahl abnimmt. Wenn die Akkus jedesmal komplett entladen werden, 
erreichen sie nach 200 Zyklen schon nur noch 70% der Kapazität. Bei 
weniger Entladung entsprechend mehr. Bei Bleiakkus gibt es dazu meist 
ein Datenblatt, z.B. http://www.vision-batt.com/newpdf/CP/CP6120.pdf

Bei LiPo Zellen hab ich bisher kein vergleichbar aussagekräftiges 
Datenblatt gefunden. Kokam behauptet >800 Zyklen, aber macht keine 
Aussage welcher Kapazitätsverlust da als Schwelle genommen wird.

Autor: BMK (Gast)
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Hier mal eine Möglichkeit, wenn China-Ware infrage kommt:
http://www.dealextreme.com/details.dx/sku.6979

Sind die 18650 Li Akkus, wie sie auch in Notebooks verbaut werden.
Also nicht hochstromfähig, aber um die 1-2A geht problemlos.

Habe die mal bestellt und mit rd. 2,4Ah gemessen, also ok.

Davon 5 parallel x 4 Reihe = 20 Stck gibt 14,8V und 12 Ah.

Und mit 4,5 Dollar / Stck = 3 EUR haben wir auch unsere 60 EUR
(Mist, sehe gerade, dass der Kurs zur Zeit nicht mehr bei 1,5 liegt)

Aber Versand ist kostenfrei, Bezahlung über PayPal und Ankunftszeit
um die 10 - 14 Tage.

Muss man nur aufpassen, dass der Wert je Bestellung nicht über
20 EUR liegt, da der Deutsche Zoll das sonst evtl. nicht durchwinkt.
Also bei 60 EUR Bestellwert einfach in 3 Bestellungen splitten.

Autor: Gast (Gast)
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Hat sich die Zollgrenze nicht auf 150 Euro erhöht?

Autor: BMK (Gast)
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Ja das hat sie. Es spielt hier aber noch eine andere Abgabe
rein, nämlich die Umsatzsteuer, die bei der Einfuhr fällig wird.
Und hier ist die Grenze geblieben. Zitat aus einer Pressemeldung:

"... Im Klartext bedeutet dies, dass bei Eigenimporten mit einem Wert 
von über 22 Euro gemäß Artikel 22 der Richtlinie 83/181/EWG weiterhin 19 
Prozent Einfuhrumsatzsteuer zu zahlen sind. Eben diese Steuer macht aber 
den größten Anteil der Einfuhrabgaben aus, ...."

Und nach meiner Information liegt es nun im Ermessen des Zoll,
eine Sendung festzuhalten und den Empfänger zu kontaktieren.
BTW: Bei mir ist auch schon mal eine Sendung über 35 EUR unbeanstandet
durchgegangen. Unterliegt wohl etwas einer Fuzzy-Logik :-)

Autor: Armin (Gast)
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@Jan

Tja das ist leider das Problem an den Bleiakkus: Sie kommen als ein 
großer Block - so kann man sie schlecht in kleine Zwischenräume im 
Gehäuse verteilen...

@BMK

Danke für den Tipp. Die gefallen mir richtig gut! Und dass sie portofrei 
sind macht die Sache perfekt. Die Userkommentare lesen sich auch 
durchwegs positiv - so schlimm kann das also gar nicht sein. Außerdem 
ist der Preis im Rahmen.

Gut ich würde sagen, ich habe mich gerade entschieden! =)

Wie geht es nun also weiter.
Da sind zwei verschiedene Angebote (inkl Mengenrabatt)
$3.93 unprotected: http://www.dealextreme.com/details.dx/sku.6979
$4.62 protected: http://www.dealextreme.com/details.dx/sku.5790

Wobei bei den "protected" die Userkommentare den Schutzmechanismus eher 
als billig bezeichnen.



Für den Benutzer meines Rechners (also mich) soll der Ladevorgang am 
Ende so aussehen wie bei einem Laptop: Ein externes Netzteil wird 
angeschlossen und gewartet, bis die Akkus voll sind.


Also brauche ich 4 Balancer, oder? Hat diese "protection" was damit zu 
tun oder ist das nur ein mechanischer Schutz? Genügt das vielleicht 
schon und balancer sind gar nicht nötig?
Wo finde ich die entsprechenden Bausätze oder Schaltpläne zum 
selbstlöten?

Ohnehin sind auf der Seite relativ wenig Infos. Der Akkutyp ist LiIon, 
oder?

Wie groß ist die Ladespannung? Kann ich mir einfach ein Steckernetzteil 
mit 4 x 4,2V = 16,8V suchen? Oder braucht es mehr Spannung zum Laden, 
wie bei manchen anderen Akkus?
Der Ladestrom wär dann in etwa 5x 1A, oder?
Sollte das Netzteil stabilisert sein?
reicht der Strom? http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=60504
oder lieber so? http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=53292
oder ein noch größeres?

Also weitere Vorgehensweise
1. Balancer finden
2. Netzteil beschaffen
3. Akkus bestellen
4. Akkus mit Balancer einzeln laden (wie noch ist der maximale, noch 
nicht zu aggressive Ladestrom?)
5. Akkus über widerstand parallel zusammenschalten, bis sie auf gleicher 
spannung sind
6. Einbauen und regelmäßig laden, damit sie nicht leer werden (wie 
häufig?)


weiter geht's also mit den Punkten 1 & 2. Hier bin ich noch nicht auf 
dem nötigen Wissensstand, dass ich loslegen könnte.
Anregungen? Hinweise?

Autor: P. S. (Gast)
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Ehrlich gesagt wird mir da Angst und Bange. LiPos sind keine sehr 
gefaehrliche Technik - aber nur, wenn man weiss, was man tut. Ich hoffe, 
du stellst das Ding nicht in einem Mehrfamilienhaus auf.

Denke wirklich nochmal darueber nach, ob du nicht lieber LiFePo4 
benutzen willst. Fuer 4S gibt es uebrigens noch relativ guenstige Lader 
(Z.B. CellPro 4S), bliebe nur zu pruefen ob es dem Verbraucher schadet, 
wenn er mit dran haengt, wenn der Pack geladen wird.

Man muss sowas uebrigens auch nicht auf eBay kaufen, z.B. bei Modellbau 
Fuchs kannst du dir die Packs fertig konfektioniert ordern.

Autor: BMK (Gast)
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Hallo Armin,

die eingebaute Protection ist eine kleine Elektronik, die

a) beim Ladevorgang die 4,2V Grenze im Auge behält und wenn
diese erreicht ist, einen zunehmenden Teil des Ladestroms
übernimmt, damit die Akku-Spannung nicht über 4,2V geht.

b) beim Entladevorgang die 2,75V Grenze im Auge behält und
wenn die erreicht ist, den Akku vom Verbraucher trennt.
Soweit zur idealen Protection, wie sie funktionieren sollte.

Würde ich mich allerdings nicht unbedingt drauf verlassen,
zumal die Übernahme des Ladestroms eine Wärmeentwicklung
in der Protection mit sich bringt. Außerdem weiss man nie
so genau, was da an tatsächlicher Elektronik drin steckt.

Wenn man weiss, worauf es ankommt, ist der Umgang mit LiIon
Akkus eigentlich problemlos.

Extrem wichtig ist nämlich, dass der Akku beim Laden die 4,2V
nicht überschreitet; und hier kommt es tatsächlich auf 50mV an!!

Ich lade eine Einzelzelle (oder parallelgeschaltete Einzelzellen)
mit einem Labornetzteil. Spannungseinstellung (ohne Akku) 4,19V
Strombegrenzung pro 18650er Akku 1A, bleibt stets cool.

Dadurch erspart man sich den Balancer, der ja bei Ladung vom
in Reihe geschalteten Akkus die Überschreitung der 4,2V pro
Einzelzelle überwacht und ggf. begrenzend einschreitet.

Autor: Armin (Gast)
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> Ich lade eine Einzelzelle (oder parallelgeschaltete Einzelzellen)
> mit einem Labornetzteil. Spannungseinstellung (ohne Akku) 4,19V
> Strombegrenzung pro 18650er Akku 1A, bleibt stets cool.

Also gar nicht mit verschiedenen Ladeprogrammen in verschiedener 
Reihenfolge, wie man es bei den Modellbauern manchmal sieht/liest?
Bei parallel geschalteten Zellen stellt sich mir nur die Frage, ob sich 
der begrenzte Strom auch wirklich 50:50 auf beide Zellen aufteilt, wenn 
sie vorher den selben Entladezustand hatten.
Die Labor-NT-Lösung ist so auf jeden Fall besonders simpel. Das würde 
auch bei LiPos funktionieren, oder?

> Dadurch erspart man sich den Balancer, der ja bei Ladung vom
> in Reihe geschalteten Akkus die Überschreitung der 4,2V pro
> Einzelzelle überwacht und ggf. begrenzend einschreitet.

ich habe vermutlich nicht immer das Netzteil parat, also werde ich an 
einem kleineren, wie oben geposteten Steckernetzteil laden müssen. Da 
die Protection so schlecht bewertet wurde, besorg ich mir also noch 4 
Balancer. Hier fehlt mir immer noch eine Bezugsquelle. Ich finde immer 
nur LiPo Balancer, die ja mit anderen Grenzspannungen arbeiten...

Autor: avion23 (Gast)
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Die integrierte Schutzschaltung ist nur für Notfälle gedacht. 
Dauerhaftes Benutzen schadet dem Akku.

Die Schutzschaltung übernimmt bei Überladung auch nicht einen Teil des 
Ladestroms. Das kann auch nicht funktionieren wegen der Verlustleistung. 
Stattdessen wird die Verbindung unterbrochen. Die Schutzschaltung 
schaltet erst wieder bei einer niedrigeren Spannung + Hysterese durch.

Diese Schutzschaltung brauchst du für deine Spannung und deinen Strom. 
Und das wird teuer. "protection circuit" ist ein suchwort dafür.

Man braucht keinen Balancer, wenn die Zellen gematcht sind und keine 
hohen Ströme zu erwarten sind. Allerdings schaukeln die Unterschiede 
sich über die Zeit auf; entweder man akzeptiert das pack als defekt oder 
man balanced von Zeit zu Zeit. Das wird bei laptopakkus so gemacht.

Deswegen rate ich dir auch dazu, einen Laptopakku zu verwenden. Der kann 
durchaus als defekt verkauft werden, die Schutzschaltung ist meistens 
noch i.O. Die Zellen kannst du dann durch deine paralellgeschalteten 
18650 ersetzen.


Dealexteme.com hat übrigens auch einen Ableger für größere Bestellungen. 
Der Link ist bei den bulkrates.

Autor: Armin (Gast)
Datum:

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Also wenn ich euch recht verstehe, brauche ich 20 Protection circuits 
und 4 Balancer.


1. Schutzschaltung
einige scheinen ausschließlich vor Tiefentladung zu schützen. Aber es 
gibt auch so etwas hier:
http://www.batteryjunction.com/prcimopfor3l.html
Findet man evtl auch Schaltpläne zum selbstlöten?

Kann ich dann davon ausgehen, dass eine solche Schaltung in den Kappen 
der "Protected" Akkus beim händler sind?


2. Balancer
LiIon-Balancer konnte ich bisher noch nicht finden! Weder als 
Schaltplan, noch fertig gelötet zum Kaufen. Ich bin hier für Hinweise 
dankbar.

Ein einzelner Balancer macht keinen Sinn? Da sie ja eine Reihenschaltung 
auf gleicher Zellspannung halten sollen, müssen mehrere stets 
miteinander verbunden sein, um die Spannung abgleichen zu können?

Würden diese Schaltungen auch erlauben, den Pack mit - sagen wir mal - 
16V zu laden, falls das verwendete Netzteil keine exakten 14,8V liefert?


> Deswegen rate ich dir auch dazu, einen Laptopakku zu verwenden.

ich habe hier einen "defekten Laptopakku", den ich nicht mehr brauche. 
Allerdings hat der nur 11,1V bei 6000mAh. Es gibt aber auch 14,8V akkus 
- schon gesehen!

Du sagst, die verbaute Schaltung balanced von Zeit zu Zeit automatisch? 
Also nicht dauernd?

Mein Notebook-Akku hier hat 7 Pins. Meinst du, so eine Schaltung ist 
ohne weiteres benutzbar? neben VCC und GND kann man doch eigentlich gar 
nicht mehr so viele Leitungen benötigen, oder? mir fielen da noch 
spontan eine Ladeanzeige und evlt ein Temperatursensor ein...


> Dealexteme.com hat übrigens auch einen Ableger für größere Bestellungen.
> Der Link ist bei den bulkrates.

Sprichst du von dieser VolumeRate Seite?
http://www.volumerate.com/details.vr/sku.19625
Dazu muss man angeblich Großhändler sein (Wholesale). Außerdem: wie 
vermeidet man hier die Umsatzsteuer-Geschichte?

Autor: Armin (Gast)
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ich habe mal weitergesucht.

Mittlerweile bin ich auch der "balancing Charger"-Lösung gar nicht mehr 
so abgeneigt. Das Problem an den Dingern ist nur, dass sie meistens eine 
Riesenbedienoberfläche haben, an der man alle möglichen Einstellunen 
treffen kann. Das würde ich gerne vermeiden. Also das Ladegerät dauernd 
am Akku lassen und wenn man das Netzteil einsteckt, fängt es automatisch 
an zu laden und zu balancen. krieg ich sowas für 4 Zellen?

Gibt es überhaupt unterschiede zwischen LiPo-Balancern und 
LiIon-Balancern? Die scheinen beide genau gleich zu arbeiten.


Wie sieht es bei den Laptopbalancern aus.
1. Spannungsregelung ist keine drin?
2. Sind die Temperatursensoren untereinander kompatibel?
3. Werden die Akkus nicht zu scharf angefahren? Laut wiki ist es 
sinnvoll, sie nicht ganz aufzuladen:
"Es ist empfehlenswert, Li-Ionen-Akkus „flach“ zu zyklen, wodurch sich 
deren Lebensdauer verlängert. Das Entladen unter 40 % sollte vermieden 
werden, da es bei „tiefen Zyklen“ zu größeren Kapazitätsverlusten 
aufgrund irreversibler Reaktionen in den Elektroden kommen kann. Der 
Akku altert schneller, je höher seine Zellenspannung ist, daher ist es 
zu vermeiden, einen Li-Ion-Akku ständig 100 % geladen zu halten."

Autor: avion23 (Gast)
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>Du sagst, die verbaute Schaltung balanced von Zeit zu Zeit automatisch?
>Also nicht dauernd?
Nein, Missverständnis. Die Schaltung die in den Laptops verwendet wird 
balanced nicht! Deswegen sterben die auch.

>Mein Notebook-Akku hier hat 7 Pins. Meinst du, so eine Schaltung ist
>ohne weiteres benutzbar? neben VCC und GND kann man doch eigentlich gar
>nicht mehr so viele Leitungen benötigen, oder? mir fielen da noch
>spontan eine Ladeanzeige und evlt ein Temperatursensor ein...
Vcc und Gnd sind meiner Erfahrung nach einfach so zu benutzen. Auf den 
anderen Pins läuft oft ein SMbus protokoll oder ähnliches. Also 
ignorieren :)

>2. Balancer
>LiIon-Balancer konnte ich bisher noch nicht finden! Weder als
>Schaltplan, noch fertig gelötet zum Kaufen. Ich bin hier für Hinweise
>dankbar.

Uff... Das glaube ich dir jetzt nicht. Li-ion unterscheidet sich 
bezüglich lipoly kaum. Die meisten liion Zellen haben auch eine maximale 
Ladespannung von 4,2V. Also kannst du die untereinander austauschen.

Eine eleganten Schaltplan habe ich in meinem bookmarks:
http://www.richard-dj1pi.de/modell_elektron.html
Das ist ein equalizer. D.h. das ausgleichen geschieht über den gesamten 
Lade/Entladevorgang verteilt und die Energie wird nicht einfach 
verbrannt. Das Prinzip ist auch einigermaßen einfach zu verstehen.

>3. Werden die Akkus nicht zu scharf angefahren? Laut wiki ist es
>sinnvoll, sie nicht ganz aufzuladen:
[...]
Ja das stimmt. Die letzten 0,2V bedeuten Streß für die Zelle. Das 
"volladen" ist eine trade-off zwischen Lebensdauer und Kapazität. Ab 
3,92V (kommt auf zusammensetzung an) zersetzt die Zelle sich. Die lader 
halten die zelle auch nicht permanent auf 4,2V sondern schalten ab und 
laden bei Bedarf nach.

Autor: Armin (Gast)
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> Nein, Missverständnis. Die Schaltung die in den Laptops verwendet wird
> balanced nicht! Deswegen sterben die auch.

Der Laptopakku, den ich offen hatte, hatte von jeder der in Reihe 
geschalteten Zellpakete eine eigene Leitung zur Elektronik. Genauso 
kennt man es doch von den Balancern?
Was macht also diese Schaltung, wenn nicht balancen?


> Li-ion unterscheidet sich bezüglich lipoly kaum. (...) Also kannst du die
> untereinander austauschen.

Gilt das für alle Schaltungen oder nur für balancer? Überspannung, 
Unterspannung, Lade- und Entladestrom sowie Ladeverfahren?


>> 3. Werden die Akkus nicht zu scharf angefahren?
> Ja das stimmt. Die letzten 0,2V bedeuten Streß für die Zelle.

Also habe ich eine deutlich höhere Lebenserwartung bei LiPoly und LiIon, 
wenn ich nur bis 4,0V lade? Nur wenige Lader bieten so etwas an, dann 
aber z.B. unter dem Namen "Überwinterung".
Deswegen finde ich auch die Schaltung für das Ladegerät, die hinter 
deinem Link zu finden ist, sehr interessant. Schade nur, dass die 
Informationen dazu  sehr knapp sind. So bräuchte ich natürlich eine 
14,8V (respektive 4*4V=16V)-Version. Auch den Quellcode für den 
Prozessor kann ich nirgends finden.

Die Balancerschaltung ist Super! Vielen dank. Fehlen noch Protection 
(gegen Überspannung, Unterspannung und zu großem Strom) sowie eine 
Schaltung für ein Ladegerät! Hast du noch mehr in die Richtung?
Das prozessorgesteuerte "Ladegerät" kann ich mir nicht sparen und 
einfach die Zellen über eine entsprechende Schaltung mit begrenztem 
Strom bis zur Zielspannung auffüllen?

Autor: avion23 (Gast)
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Hi Armin,

>> Nein, Missverständnis. Die Schaltung die in den Laptops verwendet wird
>> balanced nicht! Deswegen sterben die auch.
>
>Der Laptopakku, den ich offen hatte, hatte von jeder der in Reihe
>geschalteten Zellpakete eine eigene Leitung zur Elektronik. Genauso
>kennt man es doch von den Balancern?
>Was macht also diese Schaltung, wenn nicht balancen?

Schau mal, woran der Akku gestorben ist. Eine Zelle dürfte bei ungefähr 
3V rumdümpeln während die anderen noch voll sind. Die Schutzschaltung 
überwachen nur, dass keine einzelne Zelle aus ihrem Bereich (3V - 4,2V) 
herausfällt! Wenn doch wird das pack einfach abgeschaltet. Ich finde das 
schade, weil auch nur ein wenig balancen die Lebensdauer enorm erhöhen 
dürfte.

>> Li-ion unterscheidet sich bezüglich lipoly kaum. (...) Also kannst du die
>> untereinander austauschen.
>
>Gilt das für alle Schaltungen oder nur für balancer? Überspannung,
>Unterspannung, Lade- und Entladestrom sowie Ladeverfahren?

Alle Verallgemeinerungen sind falsch ;)
Das gilt natürlich nicht IMMER. Aber in der Realität kann man sie so 
behandeln. Fast alle lithiumion und lipoly Zellen haben eine 
Ladeschlusspannung von 4,2V. Nur einige ältere (Sony?)Zellen haben die 
4,1V. Die unterschiedlichen Spannungen kommen von mangan bzw. cobalt. 
Ich habe das damals in einem ziemlich chemielastigem paper gelesen. Mit 
dem keywords "lithium 3.92V" findet google schon einiges, z.B.
http://www.batteryuniversity.com/partone-12.htm


>Die Balancerschaltung ist Super! Vielen dank. Fehlen noch Protection
>(gegen Überspannung, Unterspannung und zu großem Strom) sowie eine
>Schaltung für ein Ladegerät!
Die Schaltung finde ich auch sehr elegant :) Leider habe ich sie noch 
nicht testen können.
Ich verwende wenn es geht geschlachtete protector platinchen. Ich habe 
auch eine Schaltung mit einem attiny25 gebaut die den Akku bei 
Unterspannung trennt. Einfach 3 mosfets über 80Ω an einen pin des avr. 
Betriebsspannung wird über interne Referenz gemeßen. 
Durchgangswiderstand ist <3mΩ. Nur der Stromverbrauch ist viel zu hoch 
durch den Spannungsregler; ich komme auf ~1mA.
Was auch geht: Das Gerät so designen, dass es den Akku nicht kapput 
macht. Z.B. Led lampe, versorgung aus einer Zelle: Schaltet ab bei 3,2V. 
Standbystromverbrauch ist 3µA. Läuft so seit ein paar Monaten 
ununterbrochen.
Überspannung: Wenn die Leistung gering ist könntest du einen Shuntregler 
verwenden. Crowbar fällt mir auch noch ein. Oder halt die Abwerftechnik 
mit dem mikrocontroller.
Überstrom: Du könntest die an einem Mosfet abfallende Spannung meßen. 
R_DS_on ist halbwegs bekannt. Temperaturabhängigkeit ist sogar günstig, 
weil eine warme Zelle nicht soviel Überlast verkraftet wie eine kalte. 
Das mit dem analogkomperator und eigener ISR ist relativ schnell.
Für hohe Ströme/Spannungen habe ich noch keine günstigen Protector 
circuits gefunden. Wenn du da etwas findest oder eine Idee hast würde 
ich mich freuen wenn du sie hier schreibst.

Autor: Armin (Gast)
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jo. Du hast natürlich Recht, dass der Akku hin ist, weil ein Zellenpaket 
zu stark an Spannung verloren hat. Das verhindert also ein Balancer 
komplett, oder?

> Die Schaltung finde ich auch sehr elegant :) Leider habe ich sie noch
> nicht testen können.
Hmm mir ist noch eine Sache aufgefallen: Dieser Balancer eignet sich so 
aber nicht für den Dauerbetrieb. Allein schon der Spannungsteiler 
produziert bei 4 Zellen 375µA Leckstrom. Oder meinst du, man könnte 
statt 4x 10k Widerständen auch ohne sonstige Änderungen 4x 1M 
Widerstände einsetzen? Dann wär der Leckstrom vertretbar.
Hier nochmal die Schaltung: http://www.richard-dj1pi.de/Lipobal_6.jpg
Für den Dauerbetrieb ist es auch wichtig, dass die Schaltung sonst nur 
minimalen Strom verbraucht. Erlaubt sind eigentlich nur Werte im 
µA-Bereich. Wie schätzt ihr das ein? Verbrauchen die AMPs vielleicht 
auch ständig Saft? Was passiert, wenn man die Schaltung vom Akkupack 
trennt und nur die Balancerkabel angeschlossen lässt?

Es handelt sich hier aber schon um einen Equalizer, der sich um einen 
Spannungsausgleich zwischen den Zellen kümmert. Also das Prinzip 
"umladen" statt "überschüssige Energie verheizen", oder?

> Wenn du da etwas findest oder eine Idee hast würde
> ich mich freuen wenn du sie hier schreibst.
Für die Protection habe ich mir einiges an sinnvollen Funktionen 
überlegt. Dafür werde ich später einen neuen Fred eröffnen.
Allerdings haben sich durch die Empfehlung von einem Freund neue 
Lösungen für das Ladegerät aufgetan:

http://de.farnell.com (unter "ICs und Quarze" / "Batterie Management 
IC's")
farnell bietet eine Reihe von sparsamen Lithium Lade-ICs an. Ein Aufbau 
wäre z.B. in dieser PDF auf S. 4&5 zu finden: 
http://www.farnell.com/datasheets/100270.pdf
das müsste doch meinen Anforderungen entsprechen, oder?


außerdem hat sich noch eine weitere Frage herauskristallisiert. Auf 
lipopower.de spricht der Anbieter vom "Innenwiderstand" der Zellen. Der 
müsste sich doch einfach mit Multimeter an den Balancerkabeln messen 
lassen, oder könnte mein Akkupack dadurch beschädigt werden?

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Armin wrote:
> jo. Du hast natürlich Recht, dass der Akku hin ist, weil ein Zellenpaket
> zu stark an Spannung verloren hat. Das verhindert also ein Balancer
> komplett, oder?

Nein, aber die Lebensdauer des Packs kann sich doch recht verlängern.


>
>> Die Schaltung finde ich auch sehr elegant :) Leider habe ich sie noch
>> nicht testen können.
> Hmm mir ist noch eine Sache aufgefallen: Dieser Balancer eignet sich so
> aber nicht für den Dauerbetrieb. Allein schon der Spannungsteiler
> produziert bei 4 Zellen 375µA Leckstrom. Oder meinst du, man könnte
> statt 4x 10k Widerständen auch ohne sonstige Änderungen 4x 1M
> Widerstände einsetzen? Dann wär der Leckstrom vertretbar.
> Hier nochmal die Schaltung: http://www.richard-dj1pi.de/Lipobal_6.jpg
> Für den Dauerbetrieb ist es auch wichtig, dass die Schaltung sonst nur
> minimalen Strom verbraucht. Erlaubt sind eigentlich nur Werte im
> µA-Bereich. Wie schätzt ihr das ein? Verbrauchen die AMPs vielleicht
> auch ständig Saft? Was passiert, wenn man die Schaltung vom Akkupack
> trennt und nur die Balancerkabel angeschlossen lässt?
>
> Es handelt sich hier aber schon um einen Equalizer, der sich um einen
> Spannungsausgleich zwischen den Zellen kümmert. Also das Prinzip
> "umladen" statt "überschüssige Energie verheizen", oder?

Die überschüssige Energie wird verheizt. Ein anderes eher einem Trafo 
entsprechendes Prinzip findest du hier:
http://www.ehydra.dyndns.info/en/Akkubooster/

Dort wird die Ladung nicht verheizt!


>
>> Wenn du da etwas findest oder eine Idee hast würde
>> ich mich freuen wenn du sie hier schreibst.
> Für die Protection habe ich mir einiges an sinnvollen Funktionen
> überlegt. Dafür werde ich später einen neuen Fred eröffnen.
> Allerdings haben sich durch die Empfehlung von einem Freund neue
> Lösungen für das Ladegerät aufgetan:
>
> http://de.farnell.com (unter "ICs und Quarze" / "Batterie Management
> IC's")
> farnell bietet eine Reihe von sparsamen Lithium Lade-ICs an. Ein Aufbau
> wäre z.B. in dieser PDF auf S. 4&5 zu finden:
> http://www.farnell.com/datasheets/100270.pdf
> das müsste doch meinen Anforderungen entsprechen, oder?
>
>
> außerdem hat sich noch eine weitere Frage herauskristallisiert. Auf
> lipopower.de spricht der Anbieter vom "Innenwiderstand" der Zellen. Der
> müsste sich doch einfach mit Multimeter an den Balancerkabeln messen
> lassen, oder könnte mein Akkupack dadurch beschädigt werden?

Den Innenwiderstand kann man bei solch niederohmigen Quellen wie Akkus 
und Batterien nur differentiell (also zwei Meßpunkte um den gewünschten 
Arbeitspunkt herum) bzw. über ein Impedanz-Meßgerät (eine Art Meßbrücke 
die auf verschiedenen Frequenzen mißt) messen.


Gruß -
Abdul

Autor: avion23 (Gast)
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>Hmm mir ist noch eine Sache aufgefallen: Dieser Balancer eignet sich so
>aber nicht für den Dauerbetrieb.
Yeph. Der Energieverbrauch ist viel zu hoch. Wenn das pack nicht benutzt 
wird, werden die Zellen sich kaum unterschiedlich schnell entladen. 
Deswegen ist es nicht schlimm.

>außerdem hat sich noch eine weitere Frage herauskristallisiert. Auf
>lipopower.de spricht der Anbieter vom "Innenwiderstand" der Zellen. Der
>müsste sich doch einfach mit Multimeter an den Balancerkabeln messen
>lassen, oder könnte mein Akkupack dadurch beschädigt werden?

Deine Balancerkabel werden beschädigt wenn du versuchst den 
Innenwiderstand zu meßen. Mach es wie Abdul es gesagt hat.

@Abdul:
>Die überschüssige Energie wird verheizt. Ein anderes eher einem Trafo
>entsprechendes Prinzip findest du hier:
>http://www.ehydra.dyndns.info/en/Akkubooster/
Die Webseite habe ich mir angesehen. Interessantes Konzept. Aber das ist 
mir zu aufwendig. Bist du dir sicher, dass die Energie verzeizt wird? Im 
Widerstand , der den STrom begrenzt, schon. Aber der Rest der Energie 
wird doch umgeladen, oder? Wo ist mein Denkfehler?

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