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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Lithiumakkus möglichst einfach laden


Autor: kaktusbombe (Gast)
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Jaja, ich weiß,
schon wieder eine "Ich bin Anfänger und weiß nicht wie.."-Frage...

Ich will eine möglichst einfache Ladeschaltung für 3 parallel 
geschaltete Lithiumakkus, wie man sie vom Pollin kennt (3,7V - 1000mAh) 
bauen.

Mein Versuch bestand aus einem Netzteil
(unstabilisiert, Leerlaufspannung ~9V; 4,8V bei 800 mAh)
und einem LM317, auf 4,15 Volt eingestellt (vorerst).

Das hat zuerst ganz gut funktioniert, aber ab einer Spannung von ~3,85V
gings nicht mehr weiter.
Der Ladevorgang ist aber dann doch noch nicht vorbei???

Soweit ich in der Forumssuche fündig wurde, sollen solche Akkus mit 
einer CC/CV Methode geladen werden, was für mich heißt:
"Lade die Akkus mit einer Spannung von 4,2V, aber mit maximal 1C!"

Meine Überlegung war nun, da das Netzteil sowieso nur etwa 800 mAh 
ausspuckt, ist der Maximalstrom schonmal kein Problem, und die 
Ladespannung übernimmt der LM317.

Aber warum werden die Akkus dann nicht voll???

Würde mich freuen, wenn mir jemand den Fehler in der Überlegung erklären 
könnte...

Autor: MaWin (Gast)
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Es gibt unterschiedliche Akkus, solche mit eingebauter Schutzschaltung 
gegen Überladung, Tiefentladung und Kurzschluss und solche ohne.

Pollin hat verschiedene Akkus.

Beim 270 753 ist mir nicht klar, ob er eine Schutzschaltung enthält.

Der 270 577 hat sicher eine und lässt sich einfach mit deinem LM317 
laden, wenn du eine Strombegrenzung auf unter 1A nachrüstest, z.B. in 
dem vor den LM317 an das Netzteil ein Vorwiderstand kommt. Den LM317 
brauchst du schon, denn 9V sind für die Schutzschaltung des Akkus dann 
wohl doch zu viel. Ggf. tut es aber auch eine Belastung (LED) wenn dann 
die Leerlaufspannung unter 6V absinkt.

Wenn der 270 753 keine Schutzschaltung hat, kannst du deinen LM317 
vergessen. Viel zu ungenau das Teil. LiIon wollen die Spoanung auf 0.5% 
genau eingehalten sehen, nicht auf 5%. Das Ding fängt Feuer. Es gibt 
nicht ohne Grund spezielle LiIon Ladechips. Man muß nicht den billigsten 
Ramsch aus der Grabbelkiste kramen, weil man meint, alle Vorgaben 
ignorieren zu können.

Autor: Christoph Z. (rayelec)
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Das müsste so funktionieren! Wie lange ist es dann nicht mehr 
weitergegangen?
Bei deiner Konfiguration ist eigentlich CC/CV schon gegeben, denn selbst 
wenn du mit 800mA lädst, ist das für die Akkus kein Problem. Bei 3 Stück 
parallel würde die Grenze bei Zimmertemperatur bei etwa 3A liegen!
CV ist mit den 4.15V auch gegeben und fürs erste vernünftig!

Wie gesagt, dass muss funktionieren, andernfalls ist irgendwo ein Fehler 
drin. Kannst du den Ladestrom messen? Vielleicht ist der aus irgendeinem 
Grund viel zu klein und es dauert ewig, bis die 3.85V zu steigen 
beginnen...

Gruss
Christoph

Autor: Christoph Z. (rayelec)
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Lass dich nicht von Panikmache verunsichern! Lithiumakkus explodieren 
nicht einfach so und fangen auch nicht einfach so Feuer. Das passiert 
nur, wenn man die Betriebsbedingungen ganz krass missachtet (Kurzschluss 
oder Überladung mit hohem Strom). Bei kleinen Strömen stirbt der Akkus 
still und leise und bläht sich im Extremfall noch auf. Austretende 
Dämpfe entzünden sich jedoch nicht spontan sondern nur, wenn es heiss 
genug ist, was bei etwa 3W und 3 Akkus nicht der Fall ist!
Der LM317 ist als Provisorium und mit gelegentlicher Überwachung 
durchaus tauglich und die Ausgangsspannung wird sich auch nicht einfach 
so grob verändern! Ich jedenfalls lade Li-Akkus auch mit dem 
Labornetzteil und mir ist in den letzten 10 Jahren noch nie einer kapput 
gegangen geschweige denn abgebrannt!

Für den unbeobachteten Einsatz in Selbstbaugeräten ist die Verwendung 
eines speziellen Lade-ICs hingegen ein MUSS!

nochmals Gruss
Christoph

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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MaWin schrieb:
> LiIon wollen die Spoanung auf 0.5%
> genau eingehalten sehen, nicht auf 5%.

Najaaa - die eingebauten Schutz-ICs klemmen eine 4.1V-Zelle bei 4.2V und 
eine 4.2V-Zelle bei 4.3V ab. Das kann ein gut eingemessener 317 auch. 
Wenn man ihn auf 4.18V einstellt, kann gar nichts passieren.

Autor: MaWin (Gast)
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> die eingebauten Schutz-ICs klemmen eine
> 4.1V-Zelle bei 4.2V und eine 4.2V-Zelle bei 4.3V ab

Schön, daß du meinen Beitrag nicht gelesen hast,
aber schon rumtrötest.

versuch's noch mal - nach dem dein Aufmerksamkeitsdefizit
es dir erlaubt hat, den ganzen Beitrag zu lesen, und bevor
du refexartig lostippst.

Autor: kaktusbombe (Gast)
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Bevor die Antworten allzu schnell vom Thema abweichen:

Die 270 753 haben noch einige Bauteile davor, ich kann aber nicht sagen, 
für was die gut sind. Es könnte die Schutzschaltung sein, aber auch was 
ganz anderes...
Jedenfalls nehme ich die Spannung nicht direkt von den Zellenanschlüssen 
ab.

Dass der Ladestrom zusammenbricht könnte schon sein, ich habe vorher mit 
einem Schaltregler (wegen dem besseren Wirkungsgrad) versucht, die Akkus 
zu laden, aber da war das Ergebnis noch erbärmlicher.
Der hat gleich nur mit 0,01V/30Min. geladen. Mit EINER Zelle.
Der Schaltregler war ein MC34063A vom Pollin (Nummer 100 904)
und ebenfalls auf 4,15V eingestellt.

Christoph Z. schrieb:
> Wie lange ist es dann nicht mehr
> weitergegangen?

Also, Ich hab die Ladung bei einer Zellenspannung von etwa 3,4V 
angefangen und dann stieg sie innerhalb einer 3/4-Stunde etwa 3,7.
Aber dann nach einer DVD (107 Min.) war die Spannung noch immer erst bei 
3,85V. Da hab ich dann die Ladung gestoppt, weil es langsam spät wurde 
und ich keine Lust hatte, mitten in der Nacht mit einem 
Lithium-Feuerwerk aufzuwachen...

Wäre es möglich, dass das Netzteil einfach ungeeignet ist?
Ich könnte es mit 12V aus einem PC-NT versuchen,
aber da verheizt der LM317 grob gerechnet 60%, und das muss nicht sein.

Autor: Lala (Gast)
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Das Stichwort heißt "Drop-out Voltage". Miss mal wenn der Akku 3,85V hat 
die Eingangsspannung des LM317. Der LM317 besitzt einen Drop-out Voltage 
von 1,25V. Das bedeutet die Eingangsspannung muss immer 1,25V höher sein 
als die Ausgangsspannung. In deinem Fall muss der Trafo also 5,5V 
liefern, auch unter Last.

Autor: mhh (Gast)
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Lala schrieb:
> Der LM317 besitzt einen Drop-out Voltage
> von 1,25V.

Du verwechselst das mit der Reference Voltage. DropOut ist 2-2,5V je 
nach Strom und Hersteller.

Autor: Christoph Z. (rayelec)
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kaktusbombe schrieb:
>Also, Ich hab die Ladung bei einer Zellenspannung von etwa 3,4V
>angefangen und dann stieg sie innerhalb einer 3/4-Stunde etwa 3,7.
>Aber dann nach einer DVD (107 Min.) war die Spannung noch immer erst bei
>3,85V.

Das kann schon sein! Die Lade/Entladekurve eines solchen Akkus ist in 
diesem Bereich relativ flach und darum steigt die Spannung beim Laden 
langsamer an. Solange Du den Strom nicht kennst, kann man auch keine 
Aussage treffen, ob das Verhalten normal ist. Ich denke aber, es ist 
alles im grünen Bereich.
Ein Feuerwerk gibts nur, wenn man die Zelle mit im Verhältnis zur 
Zellengrösse mit viel Leistung überlädt. Aber mit viel Leistung bringt 
man auch andere Dinge zum Brennen...

Autor: Lala (Gast)
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@mhh
Du hast natürlich recht. Ich habe auf die Schnelle nur die Erstbeste 
Zahl aus dem Datenblatt gelesen. Bei 25°C und 1A sind es schon 2V Drop 
Voltage. Das bedeutet, dass der Trafo unter Last mindestens 6,2V haben 
muss. Oben steht aber was von 4,8V bei 800mA. Du solltest es also mal 
mit einem anderen Trafo versuchen.

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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MaWin schrieb:
> versuch's noch mal - nach dem dein Aufmerksamkeitsdefizit
> es dir erlaubt hat, den ganzen Beitrag zu lesen, und bevor
> du refexartig lostippst.

Lieber MaWin, du hast wirklich eine seltene Begabung, das, was du vorher 
mit Verstand und deiner Hände Tipparbeit an fachlicher Reputation 
aufgebaut hast, mit dem Arsch wieder umzustoßen...

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Christoph Z. schrieb:
> Austretende
> Dämpfe entzünden sich jedoch nicht spontan sondern nur, wenn es heiss
> genug ist, was bei etwa 3W und 3 Akkus nicht der Fall ist!

Akkumulatoren haben die Eigenart, Energie speichern zu können.

Wenn ein Akku durch mechnische Beanspruchung Schaden nimmt, dann kann 
die gespeicherte Energie schlagartig freigesetzt werden. Die Folge ist, 
daß es ziemlich heiß wird und dann eben doch all das passieren kann, was 
den Ruf von LiIons als Gefahrenquelle ausmacht.

Auch mit 3 W kann man das volle Faß zu überlaufen bekommen.

Autor: MaWin (Gast)
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Ach, Travel Rec. und Uhu Uhuhu sind dieselben,
na das erklärt einiges.

Autor: Kaktusbombe (Gast)
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Dann versuche ich es am Wochenende mal mit 12V PC-Netzteilstrom.

Aber eigentlich müsste mein anderer Versuch mit dem Schaltregler doch 
auch funktioniert haben, oder was hab ich dort falsch gemacht?

Ich wollte halt möglichst effizient bleiben, und das ist bei einem 
Linearregler von 12V auf 4,2V nicht mehr der Fall.
Mal sehen, vielleicht finde ich ja auch noch ein NT, das evtl. sowas um 
die 6-9V hergibt, dann wär der Wirkungsgrad doch wesentlich besser.

Wie sieht das Risiko eigentlich bei einer Tiefentladung aus?
Werden die Zellen dann auch instabil, oder gehen sie dann einfach 
"kaputt"?
Ich habe bisher eine Abschaltung bei 2,8V eingebaut. Ist das zu 
hoch/tief?

Aber mich verwirrt noch etwas anderes an den Zellen. Nachdem ich sie auf 
3,85V geladen hatte, haben sie jetzt nach einigen Tagen und ein paar mAh 
später noch immer 3,8V. Ich dachte, die Akkus würden auf 3,7V abfallen, 
nachdem man sie vom Ladegerät abgehängt hat???

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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MaWin schrieb:
> Ach, Travel Rec. und Uhu Uhuhu sind dieselben,
> na das erklärt einiges.

Dir ist wirklich nicht zu helfen.

Autor: Matthias (Gast)
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Die VCE_sät des internen Transistors liegt bei 1,4V. Selbst bei diesem 
Schaltregler benötigst du also mindestens 5,8V damit die Schaltung 
läuft. An deiner 12V Quelle dürfte er wahrscheinlich mit einem guten 
Wirkungsgrad funktionieren. Kritische Bauelemente bei einem Schaltregler 
sind die Spule und die Kondensatoren. Möglichst Low ESR Kondis 
verwenden. Und die Spule muss eine Speicherspule sein, also nicht nur so 
eine 0815 Spule verwenden. Ob deine Spule geeignet ist merkst du an 
ihrer Temperatur.

Autor: kaktusbombe (Gast)
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Also hat mein Versuch mit dem unstabilisierten NT nur darum nicht 
funktioniert, weil der Regler mindestens 5,8V am Eingang braucht und das 
NT bei der Spg. nur einen minimalen Strom bringt. Ist das soweit 
richtig?

An was erkennt man low ESR Kondensatoren?
Als Spulen hab ich bisher meistens welche mit der Bezeichnung "103J" 
verwendet. Die haben so ziemlich überall dort gut funktioniert, wo ich 
jemals Spulen gebraucht hab.

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