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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 3Ah Li-Ion Akku Ladekurve bestimmen


Autor: Edwin (Gast)
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Hy Leute

Ich verwende einen 18V Li-Ion Akku Pack mit 3Ah. Wie kann man ungefähr 
die Ladekurve eines Li-Ion Akkus bestimmen? Ich möchte damit die max. 
Ladezeit und den aktuellen Ladezustand vom Akku bestimmen.
Ich habe mich auch schon über die Ladeverfahren informiert, doch 
umsomehr man darüber liest, umso verwirrter bin ich. Ist es nun besser 
eine Ladespannung von 4,1V oder 4,2V pro Zelle zu verwenden? Sollte man 
beim Laden die Ladespannung um den Spannungsabfall des Innenwiderstands 
erhöhen um die Ladezeit zu verkürzen?

mfg Edwin

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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was ist daran so schwer zu verstehen? ob 4,1V oder 4,2V ladeendspannung 
hängt vom verwendeten akku ab. das ladeverfahren von den dingern 
erfordert zuerst ein laden mit konstantem strom den der akku verträgt 
(1C) bis zum erreichen der ladeendspannung und dann noch eine weile 
weiter mit dieser konstanten spannung bis der ladestrom auf 0,03C 
zurückgegangen ist oder nicht weiter sinkt.

die ladeendspannung muß sehr genau eingehalten werden, sonst geht das zu 
lasten der lebensdauer des akkus oder er wird nicht ganz voll. 
schnellladen ist bei vielen akkus möglich, geht aber auch zu lasten der 
lebensdauer.

Autor: Edwin (Gast)
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Hy

Danke für die Antwort.
Von welchen Daten des Akkus hängt die Ladespannung ab? Hab ja auch schon 
gelesen, dass der Akku bei überschreiten der 4,2V explodieren kann, ist 
das wirklich so heikel oder geht das eher auf Kosten der Lebensdauer? 
Das Ladeverfahren ist mir schon klar, ist ja genau so wie beim Bleiakku 
nur mit anderen Spannungen. Meine Akkus kann man angeblich mit bis zu 5C 
laden. Ich möchte auf eine Ladezeit von unter 30min kommen, hast du 
Erfahrungswerte mit welchem Strom ich zuerst konstant laden soll bzw. 
wie lange ungefähr die Spannungsladung Verhältnismäßig dauert?

mfg Edwin

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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30 minuten ist schon recht flink, vermutlich wird der dabei nicht ganz 
voll. du kannst bei den dingern nur die zeit der konstantstromladung 
beeinflussen indem du mit einem höheren ladestrom fährst, aber die zeit 
für die konstantspannungsladung ist doch weitgehend konstant und wird 
bei einer schnellladung evlt. sogar länger dauern.

ob 4,1V oder 4,2V steht im datenblatt zum akku. Li Ion explodieren 
eigentlich erst wenn man ihnen ganz grob zusetzt, lipoly sind da 
empfindlicher. aber keine zelle mag es wenn man sie über die maße 
beansprucht und reagiert mit verkürzter lebensdauer.

wenn deine zellen mit 5C geladen werden können, wieso fragst du dann 
nach dem strom? wenn dein akku sagen wir 3Ah hat und du mit 5C laden 
kannst sind das ganz einfache 15A. die finde ich schon recht viel, bei 
18V sind das sportliche 270W an leistung. vermutlich reagieren deine 
zellen bei 5C auch schon mit verkürzter lebenserwartung. ich würd die 
nicht über 1-2C laden und bei bedarf einen akkupack mehr einsetzen.

Autor: Edwin (Gast)
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Hy

Danke für die Info. Dann werde ich mal ein Datenblatt zu meinen Akkus 
anfordern. Genau deswegen frage ich ja nach dem Strom, damit die 
Lebensdauer möglichst lang ist, der Akku aber trotzdem in ca. 30min 
geladen ist.
Mein Problem ist ja, dass ich nicht weiß, wie lange ungefähr die Ladung 
mit const. Spannung dauert. Angenommen ich lade mit 2C, teilt sich die 
Ladezeit dann ca. auf (20min konstantstrom, 20min konsantspannung)? Oder 
ist es eher 1/3 zu 2/3? Habt ihr da Erfahrungswerte? Ich möchte mein 
Ladegerät möglichst klein dimensionieren und eine Anzeige mit drei Leds, 
die mir den Ladezustand des Akkus verrät, also besser gesagt.
Ach ja, welche Temperatur verträgt der Akku beim Laden? Habe zwischen 90 
und 110°C gelesen, weiß aber nicht, ob das im Inneren oder an der 
Außenseite des Akkus gilt. Wo misst man den am besten die 
Akkutemperatur?

mfg Edwin

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Ben _ schrieb:
> ob 4,1V oder 4,2V ladeendspannung
> hängt vom verwendeten akku ab.

Gibt es aktuell noch welche mit 4,1 V?  Meiner Erinnerung nach waren
das nur einige in der Anfangszeit der LiIon-Technik (als LiPoly
aufkam, war diese Zeit schon vorbei).

Edwin, typische Ladekurven sollten sich auch im Datenblatt finden.

Autor: Joe (Gast)
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Habe aus versehen einen Akku bis 5V Ladeschlussspannung geladen.

Das hat er ohne Murren hingenommen. Bei der Kapazitätsmessung ergab sich 
fast das 1,8-fache der Nennkapazität.

Dann habe ich einen unserer Chemiker gefragt, was dabei passieren 
könnte.

Er meinte, dass ab einer Spannung von 4,2V im Inneren die bestimmte 
Atome oxidieren und somit die Kapazität abnimmt.

Solche Akkus explodieren nur bei einem Kurzschluss.
Wegen des geringen Innenwiderstandes fließt ein sehr hoher Strom welcher 
durch die starke Wärmeentwicklung zur Explosion führen kann.

Joe

Autor: Micha H. (mlh) Benutzerseite
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Jörg Wunsch schrieb:
> Gibt es aktuell noch welche mit 4,1 V?

Gab es die überhaupt je in nennenswerten Mengen? Ich habe mich vor knapp 
einem Jahrzehnt mal aktiv auf die Suche danach gemacht, konnte damals 
keine finden, auch niemanden der schon welche in Händen hielt.
Ich vermute das war eine Sicherheitsbegrenzung während der 
Entwicklungsphase von Li-Akkus, keine technologische Grenze.

Autor: Edwin (Gast)
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Hy

Ich hoffe es, als ich ein Datenblatt von Banner für einen Bleiakku 
anforderte, standen da nur die Abmessungen und die Zellenspannungen 
drinen, nicht mal die Ladeendspannung. Habe es gerade angefordert, 
sobald ich es bekomme, werde ich darüber berichten.
Hast du zufällig ein ähnliches Datenblatt rumliege bzw. weist du einen 
Link für mich, damit ich zumindest das Ladegerät fertig dimenionieren 
kann?
Die Temperaturmessung wäre am einfachsten an den Klemmen, da ich dann 
nicht in jedem Akkupack einen Tempfühler einbauen muss, aber ist das 
dann noch halbwegs Aussagekräftig?

mfg Edwin

Autor: Edwin (Gast)
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@Joe:
Wie lange hat dein Akku danach noch gelebt?

Autor: Fahrradlampenbauer (Gast)
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Edwin schrieb:
> Hast du zufällig ein ähnliches Datenblatt rumliege bzw. weist du einen
> Link für mich, damit ich zumindest das Ladegerät fertig dimenionieren
> kann?
Ein 'ähnliches' Datenblatt wird dir wohl keiner geben können, wer soll 
denn wissen, welchen Akku du genau hast? Das ginge erst, wenn du ein 
Datenblatt für deinen Akku posten würdest. Ist also Unsinn.

Die Dimensionierung des Ladegeräts ist doch nicht das Problem.
Strom 3 bis 15A, je nachdem wie schnell du laden willst. Du hast doch 
selbst geschrieben, dass dein Akku eine Ladung mit 5C verträgt.

Da du kein Datenblatt hast, glaube ich aber eher (Glaskugel), dass auf 
dem Akku '5C' steht, was dann wohl der Entladestrom sein dürfte.

Aus deinen Fragen kann man schließen, dass du eigentlich gar nicht 
weißt, was du da tust. Lass also besser die Finger von dem Akku und 
seinem Ladegerät.

> Die Temperaturmessung wäre am einfachsten an den Klemmen, da ich dann
> nicht in jedem Akkupack einen Tempfühler einbauen muss, aber ist das
> dann noch halbwegs Aussagekräftig?
Natürlich nicht.

Autor: Edwin (Gast)
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Hy

Danke für deine hilfreichen Worte!
5C ist der Ladestrom, der Entladestrom ist 10C.
Ich habe die Akkus noch nicht, bekomme sie erst in zwei drei Wochen und 
wollte bis dahin das Ladegerät bauen.
Vielleicht weiß ich nicht was ich da tue, aber es ist nicht viel dabei 
eine Konstantspannungsquelle mit Strombegrenzung aufzubauen.
Es ging mir ja mehr darum, ob ich das SNT mit 6A oder 15A auslege. Darum 
würde mich die Ladekurve interessieren, wenn der Unterschied nur einige 
Minuten ist, kann ich ein kleiners und somit billigeres SNT verwenden.
Das Datenblatt kann ja auch ruhig von meinem Abweichen, mich 
interessiert, wie die Ladekurve ungefähr aussieht, damit ich einen 
Anahltspunkt habe. Habe bisher im Netz nur symbolische Kurven ohne Werte 
gefunden.

mfg Edwin

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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er soll wegen der ladeschlußspannung ins datenblatt schauen.

sonst sagt ihr ihm es gäbe keine mehr mit 4,1V, er hat aber doch noch 
die letzten 5 stück abgefasst. damit's noch etwas schneller geht nutzt 
er alle toleranzen aus, probiert's mit 4,25V und durch irgendeinen 
dummen zufall fliegt ihm das geraffel wider erwarten um die ohren. dann 
sind am ende wir hier im forum schuld weil wir "wieder mal nur mist 
erzählt" haben und darauf hab ich keine lust.

@joe
das kannste deiner oma erzählen. erstens ist das laden solcher akkus an 
ungebremsten 5V mindestens grob fahrlässig und zweitens machen die lange 
vorher wirklich den deckel auf um mal kräftig durchzulüften. daß der 
danach noch deutlich mehr kapazität hat als zwei kleine metallplatten in 
gleichem abstand wage ich zu bezweifeln. erst recht nicht das 1,8fache - 
soviel material ist da gar nicht drin was chemisch umgewandelt werden 
könnte!

Autor: John (Gast)
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Hast Du auch einen Balancer vorgesehen?

Autor: Edwin (Gast)
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Ich glaube, dass mit der Ladeendspannung hat er schon kapiert. Ich 
glaube es geht ihm um die Ladekurve zum bestimmen der Ladezeit um den 
Strom für den Lader auszulegen.
Es sind ja seine Ohren - lässt sich ja auch nicht verhindern, dass er 
den Akku verkehrt anhängt.
@John: guter Tipp mit dem Balancer, muss mir mal überlegen, wie 
aufwendig der Lader ausgelegt werden muss.
Um dem ganzen ein Ende zu setzen, da hier ja sowieso nix mehr rauskommt: 
ich werde einfach abwarten, ob die Kurze im Datenblatt steht und sonst 
die Kennlinie selbst aufnehmen, wenn der Akku da ist.

Danke für eure Hilfe

mfg Edwin

Autor: Fahrradlampenbauer (Gast)
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Zur Ladekennlinie. Ganz grob:

Wenn mit 1C 1 Stunde lang geladen wird, ist der Akku voll. Bei einem 
stark vereinfachten, idealen Akku.
Geh davon aus, dass er real nur zu 80-90% voll ist, der Rest der 
Kapazität wird über die anschließende Ladung mit Konstanter Spannug 
erreicht. Nochmals ca. 1..2 Stunden.

Mit 5C wäre der Akku also nach ca. 12 Minuten zu 80..90% voll geladen.

Das sind Daumenwerte!
Irgendwie aber doch logisch, wenn der Akku eine Kapazität von 1Ah hat, 
und ich den leeren Akku 1 Stunde mit einem Ampere lade, ist er voll. Der 
Wirkungsgrad ist natürlich nicht 1, deshalb muss länger geladen werden.

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