Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Li-Ion Akkupack bauen/laden


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von ??? (Gast)


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Ich will mir aus 10 18650 LI-Ion Akkus mit 3,7V und 3Ah einen großen 
Akku bauen mit jeweils 5 Akkus in Serie und dann 2x5 parralel, so dass 
ich dannn auf 18,5V 6Ah komme. Mein Problem ist aber, dass ich mir noch 
nicht sicher bin wie ich am besten laden soll. Meine erste Idee war ein 
einfaches 1 Zellen lade IC pro Zelle zu nehmen und beim Laden die Akkus 
über FETs "auseianderzuschalten". Da das dann aber zu einigem 
Schaltungsaufwand und Verlusten führen würde, arbeite ich gerade an 
einem Plan B. Leider findet man keine fertigen Lade-ICs für 5 Zellen 
Akkus(höchstens welche in großem TQFN Gehäuse und mit viel weiterem 
Schaltungsaufwand) daher dachte ich daran es selber mit einem µC zu 
realisieren. Leider habe ich in diesem Gebiet keine Erfahrungen und habe 
bisher immer nur mit fertigen ICs und Einzelzellen gearbeitet. Daher 
wollte ich fragen ob vlt. schon jemand Erfahrungen damit hat bzw. sagen 
könnte wie man sowas aufbauen würde im Hinblick auf Zellen balancing und 
ähnliches.

von Nicht B. (florian01)


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Wieso führst Du nicht alle Zellen nach außen um diese dann getrennt zu 
laden?

von Marc S. (euro)


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machs wies üblich ist, akkus parallel, auch innerhalb des packs die 
akkus parallel schalten, anschließend 2 dicke kabel an die enden und enn 
6 Poligen Balancer-Anschluss dran. Laden dann über CCCV-Verfahren, 
balancing über nen uC oder ein entsprechendes IC.

von Anja (Gast)


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??? schrieb:
> bzw. sagen
> könnte wie man sowas aufbauen würde

In Elektor gabs hierzu schon einen Artikel:

http://www.elektor.de/jahrgang/2010/mai/auto-balancer.1322193.lynkx

Gruß Anja

von Michelle K. (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite


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??? schrieb:
> Ich will mir aus 10 18650 LI-Ion Akkus mit 3,7V und 3Ah einen großen
> Akku bauen mit jeweils 5 Akkus in Serie und dann 2x5 parralel,

Nein, das willst Du nicht!

In serie geschaltetet Zellen schaltet man nicht ohen Spezialschaltung 
zusammen sonnst kann es fürchterlich bumsen..

Du schaltest immer ZWEI Zellen zu einem Block von 3,7V/6Ah
zusammen, dann in serie und verwendest anständig einen
Loadbalancer und Protection-Chip eines beliebigen Herstellers.

Die meisten Hersteller haben Chips für bis zu 6 Zellen.

Weil es keinen fertigen LiPoly Laderegler für 5 Zellen gibt,
nimmste einen Schaltregler mit Konstanntspannung (21V oder
21,8V) und aktiver Strombegrenzung. Limiter und nicht Latch

Den rest übernimmt der Load-Balancer und Protection Chip damit
nichts überladen wird.

> einem Plan B. Leider findet man keine fertigen Lade-ICs für 5 Zellen
> Akkus(höchstens welche in großem TQFN Gehäuse und mit viel weiterem
> Schaltungsaufwand) daher dachte ich daran es selber mit einem µC zu
> realisieren.

National Semiconductor LM5116 im TSSOP-20EP mit bis zu 98,5%
Wirkungsgrad, wenn an ihn nicht gerade bei 20A Last fährt

Also ich habe hier eine HighPower LiPoly SmartBattery mit 60 Zellen
von 3,7V/20Ah gebaut, sprich ich habe hier 44,4V mit 100Ah wobei
ich 5 Zellen parallel genommen habe und dann von diesen Blöcken
12 Stück in Reihe.

Geladen wird von 24V aus mit einem LTC3862 Multi-Phase Boost-
Converter (habe davon 6 Stück parallel sonst bekomme ich den
Ladestrom nicht her; man kann aber bis zu 12 Parallel schalten)
und dann entladen werden sie über einen LM1516 welcher die 24V
zurück verwandelt.

Das ganze wird mit einem Maxim MAX11080 geschützt. Kontrolliert,
bzw., Balanced wird es über einen Maxim MAX11068, welcher über
I²C an einen C8051F502 CAN Controller angeschlossen ist.

Anm.:   Die HighPower LiPoly SmartBattery ist Bestandteil meines
        Mobile Eco City Projects und Autonomen Stromversorgungs
        Systems

Mehr dazu wenn die Tests abgeschlossen sind und ich die ECEN habe,
da ich mich nicht blamieren will, wenn mir das Teil um die Ohren
fliegt  :-D  LiPolys mit 4440 Wh sind nämlich nicht gerade ohne!

Grüße
Michelle

von Marc S. (euro)


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@ Michelle


Nutze auch den MAX11068 um einen 5s-Akku in einem privaten Projekt zu 
Balancen. Habe aber Probleme mit der Software. Gibt es eine Möglichkeit 
das ich mir deinen Code mal anschauen kann ?

Viele Grüße,

Marc

von ??? (Gast)


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Michelle Konzack schrieb:
> Nein, das willst Du nicht!
>
>
>
> In serie geschaltetet Zellen schaltet man nicht ohen Spezialschaltung
>
> zusammen sonnst kann es fürchterlich bumsen..

Wieso nicht? Was zählt als Spezialschaltung. Ich habe schon mehrfach gut 
funktionierende Schaltungen gesehen bei denen mehrere Zellen in Serie 
arbeiteten.

Ich wollte eine möglichst einfache Schaltung realisieren, ohne 
komplizierte Step-up Wandler, deswegen dachte ich mir schalte ich 
einfach alles in Reihe, da ich nacher eh einen Verbraucher mit 18,5V 
habe bzw. mit einem Step Down recht einfach auf niedrigere Spanungen 
runterkomme.

Verstehe ich das richtig, dass das beste wäre es über einen 
Schaltwandler mit Konstanspannung zu laden und die Abschaltung über 
einen Protector IC zu realisieren?

Und was ich nicht genau verstanden habe, wann darf/sollte ich in Reihe 
schalten und wann parallel?

Vielen Dank für die Tipps!

von Hannes L. (hannes)


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??? schrieb:
> Und was ich nicht genau verstanden habe, wann darf/sollte ich in Reihe
> schalten und wann parallel?

Wenn sich Dir diese Frage wirklich stellt, dann solltest Du es vorläufig 
lieber sein lassen.

...

von ??? (Gast)


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Ich weiss prinzipiell schon was wieso geschaltet werden soll, aber ich 
sehe nich ganz wieso man erst z.B. zweier Blöcke bilden könnte/sollte 
und die dann erst weiterverschaltet.

von Hannes L. (hannes)


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??? schrieb:
> Ich weiss prinzipiell schon was wieso geschaltet werden soll, aber ich
> sehe nich ganz wieso man erst z.B. zweier Blöcke bilden könnte/sollte
> und die dann erst weiterverschaltet.

Du willst Zellen/Zellengruppen parallel schalten um die Kapazität zu 
vergrößern.

Du willst Zellen/Zellengruppen in Reihe schalten um die Spannung zu 
erhöhen.

Was passiert (kann passieren), wenn Du Zellen erst zu Gruppen in Reihe 
schaltest, die Du dann (mit den 2 Enden) parallel schaltest?

Und was passiert, wenn Du zuerst Zellen zu Gruppen parallel schaltest 
und dann diese Gruppen in Reihe schaltest?

...

von ??? (Gast)


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Nach einigem Überlegen plane ich jetzt jede Zelle mit einem MAX8606 zu 
versehen und die SYS Ausgänge alle parallel auf einen Step Up Wandler zu 
legen, der mir die endgültige Nutzspannung erzeugt. Die einzelnen Zellen 
würde ich dann über einen µC überwachen lassen um Tiefentladung zu 
vermeiden und den Status der Zelle zu ermitteln bzw. zum Load Balancing. 
Ich habe dann zwar einen relativ hohen Strom aber ich kann das Akkupack 
beliebig erweitern und muss mich auch nicht selbst um die Ladung der 
Akkus kümmern sondern kann einfach 5V an die MAX8606 anlegen. Das ist 
vermutlich keine wirklich saubere Lösung aber verhältnissmäßig einfach 
und ich brauche keine mehr oder weniger schwer beschaffbaren Chips(ich 
habe eh noch MAX8606 liegen).
Geht das so oder habe ich irgendwas wichtiges übersehen?

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