Hallo, bei dem Akku eines Akkuschraubers möchte ich gerne die vorhandenen NiCd-Akkus durch Lithium-Akkus ersetzen. Dafür sollen vier Lithium-Zellen in Serie geschaltet werden. Da der Akku nur zwei Anschlüsse nach außen führt, stellt sich für mich die Frage, wie ich den Akku laden soll. Wie machen es andere professionelle Hersteller? Ich kann mir nicht vorstellen, dass diese für jede Zellen einen Abgriff nach außen führen, wären bei 18 Volt 5 zu messende Spannungen. Den Einsatz eines Balancers im Innern kann ich mir aufgrund der dabei entstehenden Verlustwärme auch nur schlecht vorstellen? Notebookakkus führen ja viele Anschlüsse nach außen. Ich hatte ursprünglich an eine reine Serienschaltung gedacht, bei der ich die Akkus jedoch nicht bis zur vollen Ladeschlusspannung von 4*4,2V laden würde, sondern nur rd 4V sodass mit einer gewissen Sicherheit eine einzelne Zelle die 4,2V nicht übersteigen wird. Alternative eine kleine Schaltung im Innern, die die Spannungen aller einzelnen Zellen misst, diese jedoch nicht nach außen führt. Nachdem eine Zelle die 4,2V erreicht, wird der Ladestrom einfach abgeschaltet. Was meint ihr dazu, speziell wie professionelle Geräte mit austauschbarem Akku und mehr als einer Zelle dies Handhaben.
:
Verschoben durch Admin
Geht auf Dauer nur mit Balancer, schon nach einigen wenigen Ladungen ist die Spannung der einzelnen Zellen unterschiedlich.
Die Akkus werden bei nur 4V nicht annähernd die volle Kapazität erreichen. Ich habe selbst ein paar mehr Lithium-Zellen hier zum experimentieren, und konnte es dabei auch wunderbar feststellen.
Kalusal schrieb: > Alternative eine kleine > Schaltung im Innern, die die Spannungen aller einzelnen Zellen misst, > diese jedoch nicht nach außen führt. Nachdem eine Zelle die 4,2V > erreicht, wird der Ladestrom einfach abgeschaltet. Wie willst du das machen, wenn die Zellen miteinander verbunden sind? Gruß manni
> bei dem Akku eines Akkuschraubers möchte ich gerne die vorhandenen > NiCd-Akkus durch Lithium-Akkus ersetzen. Kann man machen, obwohl Pollin durchaus NiCd mit Lötfahnen führt, zwar etwa gleich teuer, die aber nicht nur 3-5 Jahre wie LiIon (egal ob benutzt oder unbenutzt) sondern eher 10-20 Jahre halten würden (niCd sind noch recht robust im Gegensatz zu NiMH). > Dafür sollen vier Lithium-Zellen in Serie geschaltet werden. > Da der Akku nur zwei Anschlüsse nach außen führt, Ein Akku der nur 2 Anschlüsse nach aussen führt enthält eine interne Überwachungsschaltung auf einer kleinen Platine. Die trennt den Akku über Überladung, bei Tiefentladug, oder bei Überstrom durch Kurzschluss ab. Leider betrachten solche Schutzschlatungen 1C als Überstrom, erlauben also nur ein Laden und Entladen mit ca. 1 A. Das ist für einen Akkuschrauber viel zu wenig, der zieht problemlos 20A. Da helfen nur Akkuzellen ohne Schutzschlatung, wie sie aich im Modellbau eingesetzt werden. Diese haben zusätzliche Anschlüsse ans Ladegerät für die Überwachung jeder einzelenn zelle und zum balancing (Ladeausgleich). Leider sind solche Akkupacks nicht kompatibel mit den Anschlüssen des Akkupacks, man müsste einen extra Stecker nachrüsten. Daher muß man sich die Überwachungsschaltung selber bauen. Das geht viel einfacher mit LiFePo4 Akkuzellen, weil die nicht ausgeglichen (balancing) werden müssen und es nicht so genau drauf ankommt. Ein brauchbare Schltung im Akkupack ist: (+)--+---+---------------+----------------+ | | | | | 820k +----------+ | + | | | VCC | | Akkuzelle1 +----------|SET2 HYST2|------+ | | | | ICL7665A | | | Akkuzelle2 47k | OUT2|------+ | | | | | | |S Akkuzelle3 +---+---+--|SET1 HYST1|--+---)--|I BS250/BSS84 | | | | | GND | | | | Akkuzelle4 82k 10M 10M +----------+ 120k | | - | | | | | | | | | | | +-------(--------+ | | | | | | | | | | | | | 12k | | | | | | | | | +---+---(-----------+--------+ | | S| | | | IRF3205 I|------+------------------------+ | D| Leistungstransistoren auf 10x10cm | Kühlblech IRF3205 I|-------+---------------------------+ S| | +--100k--+ | Sicherung 30A | (-)--+ Dann kann man den Akku mit dem bisherigen NiCd Ladegerät aufladen. Für LiIOn geht die nicht, selbst wenn man die Schaltschwelle auf 0.5% genau einstellt, weil die einzelenn zellen nicht überwacht werden. Man müsste zumindest noch einen Balancer einbauen, dann kann man beim nächsten Laden erwarten daß die zellen ungefähr gleichzeitig voll werden. Besser ist es dazu aber einen fertigen LiIon Controller-Chip einzusetzen den man nur mit dickeren MOSFETs ausstattet.
MaWin schrieb: > Das geht > viel einfacher mit LiFePo4 Akkuzellen, weil die nicht ausgeglichen > (balancing) werden müssen und es nicht so genau drauf ankommt. Seit wann?
MaWin schrieb: > die aber nicht nur 3-5 Jahre wie LiIon (egal > ob benutzt oder unbenutzt) sondern eher 10-20 Jahre halten Warum hat mein 12 Jahre alter Li-Ion-Akku von meinem Camcorder heute noch - gemessene! - über 100% seiner Nennkapazität?
Vielleicht weil es ein zinnbasierter Nexelion Akku von Sony ist, die haben wohl eine höhere Lebensdauer als Graphitelektroden.
>> Das geht >> viel einfacher mit LiFePo4 Akkuzellen, weil die nicht ausgeglichen > > (balancing) werden müssen und es nicht so genau drauf ankommt. > Seit wann? Seit es LiFePO4-Zellen gibt. Das ist halt so, wenn du es nicht glaubst, probier es aus.
bingo schrieb: >>> Das geht >>> viel einfacher mit LiFePo4 Akkuzellen, weil die nicht ausgeglichen >> > (balancing) werden müssen und es nicht so genau drauf ankommt. > >> Seit wann? > > Seit es LiFePO4-Zellen gibt. Das ist halt so, wenn du es nicht glaubst, > probier es aus. Das dürfte nur mit vorher auf gleiche Kapazität ausgemessenen Zellen funktionieren.
Mike schrieb: > Das dürfte nur mit vorher auf gleiche Kapazität ausgemessenen Zellen > funktionieren. Und die driften auch mit der Zeit so weit auseinander, daß nicht-balancierte Zellen nur 30% der Lebensdauer von balancierten haben. Einfach mal nach "lifeypo4 balancer" googeln.
bingo schrieb: >>> Das geht >>> viel einfacher mit LiFePo4 Akkuzellen, weil die nicht ausgeglichen >> > (balancing) werden müssen und es nicht so genau drauf ankommt. > >> Seit wann? > > Seit es LiFePO4-Zellen gibt. Das ist halt so, wenn du es nicht glaubst, > probier es aus. Warum soll ich das ausprobieren? Es ist Stand der Technik, dass LiFe(Y)Po4-Batterien balanciert werden sollten. Die Gründe habe ich aus einem Buch von Davide Andrea begriffen: "Battery Management Systems for Large Lithium Ion Battery Packs" Hier erklärt er es nochmal im Film: http://www.youtube.com/watch?v=nuCDUj2L7Wc http://www.youtube.com/watch?v=mNwLeRx1P1Q http://www.youtube.com/watch?v=ZZlprcsdC24 Es gibt im Netz auch Simulationen, welche die Auswirkungen verschiedener Balancing-Methoden an LiFe(Y)Po4-Batterien demonstrieren. Man muss sie natürlich nicht balancieren, wenn man sich mit einem Bruchteil der möglichen Lebensdauer zufrieden gibt. Das gilt auch für LiIonen-Akkus.
Suche mal nach Sony Konion Zellen, das sind Lithium-Mangan Zellen, hochtsromfähig, robust und brauchen ausdrücklich keinen Balancer!
bingo schrieb: > Seit es LiFePO4-Zellen gibt. Das ist halt so, wenn du es nicht glaubst, > probier es aus. Das ist halt so ist keine fundierte Aussage. Es gelten die üblichen Bedingungen wie bei jeder Batterie/Akku: Es treten Zustände auf, bei denen nicht alle Zellen die gleiche Menge Energie gespeichert haben. Solange die Dinger keine Energie aus dem Subraum ziehen können (Zero Point Modul) muß die Energie einzlnen Zellen von außen zugeführt werden, oder lokal vernichtet werden. Das ist die Aufgabe des Ballancers, der einen Bypass zu legen vermag. Dabei werden die Schwächeren zusätzlich geladen oder den stärkeren Zellen Energie abgezogen. Ohne Ballancer bleiben nur noch drei Alternativen. 1. Die Zellen werden ohne Bypass weiterhin in Reihe geladen. Dazu kommt es zu Überladungen bei denen die überladenen Zellen die zusätzlich Energie in Wärme umwandeln. Manche Akkutypen verkraften dies bei geringem bis moderatem (Über)Ladestrom mehr oder weniger schadlos. Das LiFePo4 dazugehört wäre mir neu. 2. Die Zellen entladen sich allesamt recht schnell und haben somit den gleichen leeren Zustand vor dem Laden. Das Ladegerät muß dann bei der ersten vollen Zelle stoppen, auch wenn andere noch nicht voll sind und somit noch nicht die Maximalspannung haben. So etwas sieht man ab ud an bei Modellfliegern, die diese Funktion im Akkupack, aber extern der einzelnen Zelle nachgerüstet haben, indem sie ihre Akkus zellenweise mit Widerständen "kurzschließen", dazu aber noch Dioden zu jedem Widerstand in Reihe legen um so die entladeschlußspannung festzulgen. Im Prinzip ist dies aber auch wieder ein Ballancer, nur daß er nicht "Alle Zellen voll" als Ziel hat, sondern "Alle Zellen leer". 3. Das Hauptproblem bei Akkupacks ist das Umpolen der leeren Zellen. Die noch nicht ganz leeren Zellen treiben den Stromfuß noch weiter an und zwingen ihn durch die in Reihe geschaltete leere Zelle. Das mag KEINE Akkutechnik. Darum sollte man Akkupacks auch NIEMALS um dem ach so schlimmen Memmoryefekt vorzubeugen zum Entladen kurzschließen oder komplett auslutschen. Sobald der Akku nachläßt und man beim Akkuschrauber den ersten Leistungsknick hört, das ist dann die Umpolung von der ersten Zelle, isz allerspätestens augenblicklisch Schluß. Der Akku sollte dann zeitnah wieder aufgeladen werden. Dieser Mechanismus ist der Hauptgrund warum Akkupacks ohne Ballancer durchschnittlich früher an Leisungfähigkeit einbüßen und ausfallen. Solange LiFePo4 nun nicht plötzlich Umpolungsresistent ist, gilt dies auch für diese Technik. Man könnte dies umgehen indem man eine Schutzschaltung einbaut die eine Umpolung vermeidet indem automatisch ein Bypass aktiviert wird. Das wäre aber nicht spezifisch für die LiFePo4-Technik und die Zelle wird trotzdem Teifentladen, es sei denn der Bypass berücksichtigt auch dies und ildet keine Kurschlußstrecke nebenher, sondern ist als Entweder-Oder-Lösung ausgelegt, auf die ei erreichen der Ladeschlußspannung umgeschalten wird und die Zelle vom Kreislauf getrennt wird. Wer jetzt noch behauptet als dies beträfe LiFePo4 nicht, sollte ein klein wenig mehr schreiben als nur: War schon immer so. Ist halt so. Gruß Carsten
Man kann die Zellen schon hintereinander schalten, man braucht keinen Balancer dazwischen, jedenfalls nicht wenn die Zellen annähernd die selbe Kapazität haben. Da die Kapazität doch immer etwas unterschiedlich ist (auch bei guten Akkus) sollte man die Zellen nicht ganz voll aufladen und auch nicht ganz entladen. Die ganzen Balancer die ich hier aus defekten Akkus geholt habe waren von guten Firmen (DELL usw.), also kein China Billig Schrott, sie sind aber trotzdem irgendwann kaputt gegangen. Der Grund ist immer der selbe, bei absolut jedem Akku: - Eine Zelle in der Reihenschaltung ist defekt. Das ist nicht einfach ein Kapazitätsverlust, die Zelle wurde über- und unterladen. Man müsste nur die Spannung der Zelle messen und könnte dann gegensteuern. Diese Balancer funktionieren nicht richtig, es passiert oft dass die Zellen eine geringere Spannung als 2.5V beim entladen annehmen oder mehr als 4.1 oder 4.2V beim laden. ... ist vielleicht auch so gewollt. Wenn man dann ins Datenblatt der Chips schaut stehen dort immer große Worte und theoretisch müssten die Akkus heute noch ganz sein.
Angehängte Dateien:
-
IMG_0054.JPG
69 KB -
discharge_01_e66e.JPG
110 KB
Hans Jelt schrieb: > Diese Balancer funktionieren nicht richtig, es passiert oft dass die > Zellen eine geringere Spannung als 2.5V beim entladen annehmen oder mehr > als 4.1 oder 4.2V beim laden. So ist es. LiFe(Y)Po4-Batterien driften mit der Zeit auseinander. Darum baue ich gerade einen ordentlichen Balancer für einen 4-zelligen LiFeYPo4 mit 40 Ah. (siehe Foto) Meine bisherigen Testergebnisse an diesem Akku zeigen, dass ein Betrieb ohne Balancer nach 100-maliger Ladung und Entladung zu einem 30%-igen Kapazitätsverlust führen. Die Zellen dieser Batterie sind allerdings nicht selektiert. Nach einem einmaligen - optimalen - Balancing ist die alte Kapazität bei 90% DoD wiederhergestellt. Anhand der angehängten Entladekurve kann jeder mit einem Minimum an technischem Sachverstand erkennen, dass diese Zellen unbalanciert auseinanderdriften müssen. Auf welchen Informationen beruht das Geschreibsel, dass LiFeYPo4-Akkus kein Balancing brauchen? MaWin schrieb: > Das geht > viel einfacher mit LiFePo4 Akkuzellen, weil die nicht ausgeglichen > (balancing) werden müssen und es nicht so genau drauf ankommt. bingo schrieb: >> Seit wann? > > Seit es LiFePO4-Zellen gibt. Das ist halt so, wenn du es nicht glaubst, > probier es aus. Sowas ist Blödsinn.
Qualifizierte Informationen über die Notwendigkeit und Effizienz der verschiedenen Balancing-Methoden für LiFe(Y)Po4-Batterien gibt es nicht von bingo und MaWin, sondern z.B. hier: http://www.youtube.com/watch?v=K4Dz3XrgluM http://www.youtube.com/watch?v=nuCDUj2L7Wc http://www.youtube.com/watch?v=mNwLeRx1P1Q http://www.youtube.com/watch?v=ZZlprcsdC24 http://www.youtube.com/watch?v=rALhwf9ojZQ
Die Zellen werden bereits bei der Herstellung auf ihren späteren Einsatz hin optimiert. Dafür hat jede Zelle etwas mehr Materials als notwendig, sodaß sie im späteren Verbund als potentiell schlechtere Zelle nicht gleich umkippt. Im Prinzip kann man Akkus auch einfach nach Gewicht sortieren. Bessere sind grundsätzlich schwerer. Die Zellen mit zufällig besserer Kondition werden somit eben nicht 100% genutzt. Übrigens habe ich gerade nen HP-Notebook Akkupack geöffnet und der hat gar keinen Balancer. Sind 2 parallele Zellen und davon 3 Packs in Reihe, also 6 Zellen. Hier gibts noch ne verständliche Erklärung mit Wassereimern: http://ehydra.dyndns.info/Akkubooster Ohne Balancer müssen die Zellen also hochwertiger sein.
Abdul K. schrieb: > Ohne Balancer müssen die Zellen also hochwertiger sein. Präzieser wäre es wohl zu sagen: Ohne Balancer müssen alle! Zellen nahezu identisch in allen relevanten Parametern über die gesamte Dienstzeit hinweg sein. Sie müssen also die gleiche Kapazität haben, aber auch die gleiche Selbstentladungsrate, das gleiche Alterungsverhalten sowie das gleiche Verschleißverhalten durch Beanspruchung und Fehlbeanspruchung. Und das Ganze muß selbstverständlich über alle Betriebsbedingungen hinweg gelten, insbesondere über das gesamte Temperaturspektrum. Und und und... Eine der Hürden für den Ballancer ist es zu unterscheiden, ob eine Zelle (nahezu) leer oder ob diese einach nur alterungs- und verschleißbedingt eine geänderte Kennlinie mit niedrigeren Spannungswerten hat. Gleiches gilt analog für den Zustand: voll. Das Spiel kann man immer weiter treiben und optimieren. Perfekt wird es wohl nie werden, da dafür die Bedingungen im Einsatz zu vielfältig sind. Daher sucht man oft einen möglichst billigen Kompromis der für möglichst viele, aber eben nicht alle, einigermaßen praxisnah ist. Das es nicht perfekt ist nimmt man dann in Kauf
Mit hochwertiger meinte ich gleichförmiger, vergleichbarer untereinander. Nicht mehr Kapazität! Stimmt natürlich, was du schreibst.
Es waren einmal 3 Kondensatoren. Jeder wollte ein Farad an Kapazität haben und hatte eine Maximalspannung von 10 Volt. Diese drei wurden dann in Reihe geschaltet und ergaben eine Gesamtkapazität von 0.33F. Es wurden 30 Volt an diese Reihenschaltung angelegt. Jeder müsste nun 10 Volt abbekommen. Wegen böser Toleranzen hatte aber Kondensator No.1 nur eine Kapazität von 0.9 F. Kondensator No.2 hatte genau 1 F und Kondensator No.3 hatte 1.1 F. Darum bekam Kondensator No.1 eine zu hohe Spannung ab. Das tat ihm weh, weil er nur eine Maximalspannung von 10 V vertragen kann. Er sagte "Aua" und er erlitt einen bleibenden Schaden, der seine Kapazität auf 0.8 F reduzierte. Diese Batterie aus 3 Kondensatoren wurde entladen und abermals an 30 V angeschlossen. Das Gejammere von Kondensator No.1 wurde schlimmer. Wie gross ist nach 10 Zyklen wohl die Gesamtkapazität unserer Reihenschaltung aus 3 Kondensatoren? Wie gross wäre die Gesamtkapazität unserer Reihenschaltung von 3 Kondensatoren, wenn die Heinzelmännchen (Balancer) für eine Maximalspannung von 10 V pro Kondensator gesorgt hätten? Wir können das Spiel auch mit 3 Kondensatoren mit jeweils 0.99, 1.00 und 1.01 F spielen. Da geht die Gesamtkapazität dann mit der Zeit auch in die Hose, es dauert nur etwas länger. Nun müssen sich MaWin und sein Freund bingo nur noch vorstellen, dass die 3 Kondensatoren LiFePo4 Akkus sind. Ob sie das schaffen?
> Wie gross wäre die Gesamtkapazität unserer Reihenschaltung von 3 0.33F > Ob sie das schaffen? Wir kennen wenigstens die Grundlagen der Elektrotechnik
MaWin schrieb: > Wir kennen wenigstens die Grundlagen der Elektrotechnik Da kommen mir Zweifel auf. C = 1 / ( 1/C1 + 1/C2 + 1/C3) musst du richtig anwenden: mit Heinzelmännchen (Balancer) bleibt die Kapazität von C1 erhalten: C = 1 / ( 1/0.9F + 1/1F + 1/1.1F) = 0.3311F ohne Heinzelmännchen (Balancer) nach einem Zyklus: C = 1 / ( 1/0.8F + 1/1F + 1/1.1F) = 0.3165F Tendenz: weiter fallend nach jedem weiteren Zyklus Jetzt musst du nur noch lernen, die Kondensatoren durch LiFEPo4-Zellen ersetzt zu denken. Bei minimal unterschiedlichen Kapazitäten zeigen die mit und ohne Heinzelmännchen (Balancer) ein tendenziell ähnliches Verhalten.
> mit Heinzelmännchen (Balancer) bleibt die Kapazität von C1 erhalten: > C = 1 / ( 1/0.9F + 1/1F + 1/1.1F) = 0.3311F Ja, 0.33F. auch > ohne Heinzelmännchen (Balancer) nach einem Zyklus: bleibt die Kapazität von C1 bei 0.9F, egal wie sich dessen Spannung entwickelt. > Jetzt musst du nur noch lernen, die Kondensatoren > durch LiFEPo4-Zellen ersetzt zu denken Das muss ICH nicht lernen, daß das zwei verschiedene Teile sind, die man unterschiedlich rechnen und behandeln muss, das muss Thomas R. lernen.
Thomas R. schrieb: > Meine bisherigen Testergebnisse an diesem Akku zeigen, dass ein Betrieb > ohne Balancer nach 100-maliger Ladung und Entladung zu einem 30%-igen > Kapazitätsverlust führen. Die Zellen dieser Batterie sind allerdings > nicht selektiert. Wie lange nutzt der durchschnittliche Hobbyschrauber seinen Akkuschrauber bis er diesen 100 mal entladen hat? Wenn er ihn einmal im Monat nutzt, macht das ca. 10 Jahre. In der Zeit sind die Effekte aus der Alterung der Zelle deutlich größer als der Kapazitätsverlust wegen nicht vorhanden Balancer. Also erst das Nutzungsprofil analysieren und dann überlegen ob ein Balancer Sinn macht oder nicht und nicht gleich mit Kanonen auf Spatzen schießen! Und Wenn die LiFePo4 Akkus 50 % Kapazitätsverlust haben, haben sie immernoch mehr Kapazität als die NiMH Akkus.
Angehängte Dateien:
-
UvsAh.JPG
49 KB
MaWin schrieb: > Das muss ICH nicht lernen, daß das zwei verschiedene Teile sind, > die man unterschiedlich rechnen und behandeln muss, das muss > Thomas R. lernen. An dem stark vereinfachten Beispiel mit den Kondensatoren sollte in dir doch nur das Verständnis dafür geweckt werden, wie das Auseinanderdriften von unbalancierten Zellen funktioniert. Dazu habe ich zur Vereinfachung angenommen, dass auch ein Kondensator ein "Risc of Damage" hat. Das hast du nicht verstanden. Lese das nochmal durch. Vielleicht hilft dir dazu auch das angehängte Bild. Eventuell erblickst du die Notwendigkeit des Balancings von LiFePO4-Akkus auch, wenn du danach googelst.
Karl schrieb: > Wie lange nutzt der durchschnittliche Hobbyschrauber seinen > Akkuschrauber bis er diesen 100 mal entladen hat? Ausser Hobbyschraubern gibt es auch noch professionelle Anwender von Li-Ionen-Akkus.
@ Thomas R. Du hast die Spannungsaufteilung auf einen Akku bezogen, aber das kann man nicht gleichsetzen. Die Kapazität einer Zelle beträgt 1Ah und man kann z.B. 4.1V an ihr messen. Wenn man 3 Zellen hintereinanderschaltet sind es 3*4.1V und immer noch 1Ah. Eine Zelle hat 1.01Ah , eine 1.0Ah und eine 0.999Ah. Die Gesamte Kapazität beträgt 0.999Ah und die maximale Spannung liegt unter 3*4.1V da eine Zelle nicht ganz aufgeladen werden darf. Jetzt ist es aber so dass alle Zellen ganz aufgeladen werden sollen und man rechnet (aus irgend einem Grund) mit 3*4.1V, das hat zur Folge dass der Akku mit einer Kapazität von 1.01Ah nicht ganz voll geladen wird und der Akku mit 0.999Ah überladen wird, dabei wird er etwas beschädigt und verliert an Kapazität ... jetzt hat er nur noch 0.998Ah. Jetzt weiß ich nicht wie die Elektronik da gegen regelt, scheinbar macht sie gar nichts. Wenn die eine Zelle unterladen wurde geht ihre Elektrode kaputt und durch die defekten Stellen fließt ein Strom, so dass sich der Akku selbst entlädt. Einen normalen Akku (ohne Schutzelektronik) kann man auch mal ein Jahr liegen lassen (mit idealerweise 3.92V Zellspannung) ohne dass er sich nennenswert entlädt oder an Kapazität verliert. Im Endeffekt wird die schwache Zelle jetzt regelmäßig unter und/oder überladen, je nach dem wie die Elektronik das regelt. (der Akku soll/darf vielleicht eh nicht länger als 6 Monate halten)
Nehmen wir mal eine neue 3-zellige Lithium-Batterie ohne Balancer an. Die zulässige Ladeschlußspannung pro Zelle sei beispielsweise 4.1 V. Die Ladeschlußspannung der gesamten Batterie sei dann 12.3 V. Zelle 1 hat gerade 3.9 V, Zelle 2 hat 4.0 V und Zelle 3 hat 4.1 V. Die Gesamtspannung beträgt dann 12.0 V. Es wird weiter geladen, bis 12.3 V erreicht sind. Zelle 1 hat dann 4.0 V, Zelle 2 hat 4.1 V und Zelle 3 hat 4.2 V. Zelle 3 wurde also leicht überladen und erleidet dadurch einen kleinen, aber irreversieblen Kapazitätsverlust. Es folgen jetzt viele Entlade- und Ladezyklen. Bei jedem Ladezyklus verliert Zelle 3 ein wenig an Kapazität. Der 100ste Ladezyklus kann dann so aussehen: Zelle 1 hat gerade 3.8 V, Zelle 2 hat 3.9 V und Zelle 3 hat 4.3 V. Die Gesamtspannung beträgt dann 12.0 V. Es wird weiter geladen, bis 12.3 V erreicht sind. Zelle 1 hat dann 3.9 V, Zelle 2 hat 4.0 V und Zelle 3 hat 4.4 V. Zelle 3 wird bei 4.4 V massiv geschädigt, den Zellen 1 und 2 geht es noch gut, sie werden aber nicht voll geladen. Es folgen jetzt viele weitere Entlade- und Ladezyklen. Bei jedem Ladezyklus verliert Zelle 3 ein wenig an Kapazität. Der 200ste Ladezyklus kann dann so aussehen: Zelle 1 hat gerade 3.7 V, Zelle 2 hat 3.8 V und Zelle 3 hat 4.5 V. Die Gesamtspannung beträgt dann 12.0 V. Es wird weiter geladen, bis 12.3 V erreicht sind. Zelle 1 hat dann 3.8 V, Zelle 2 hat 3.9 V und Zelle 3 hat 4.6 V. Zelle 3 geht bei 4.6 V endgültig kaputt, den Zellen 1 und 2 geht es noch gut. So funktioniert das Auseinanderdriften bei nicht balancierten Akkus in sämtlichen Lithium-Technologien. Nicht balancierte Lithium-Akkus befinden sich in einem Teufelskreis, aus dem sie nicht rauskommen. Das war nur ein Beispiel. Die maximal zulässige Ladespannung weicht je nach Technologie von den beispielhaften 4.1 V ab. Ich hoffe aber, dass dieses Zahlenbeispiel zum Verständnis des Prinzipes beiträgt: Nicht balancierte Lithium-Akkus haben nur einen Bruchteil der Lebensdauer von balancierten, weil sie AUSEINANDERDRIFTEN!. Tatsächlich erhöht sich die Spannung oberhalb von 4.2 V noch viel rasanter, wie man an dem rot-grünen-roten Bild oben erkennen kann. Beim Entladen passiert der gleiche Teufelskreis mit der Entladespannung bei z.B. 2.5 V. Mit Balancer hätte dieser Akkublock vielleicht 1000 Zyklen überlebt, weil Zelle 3 nie überladen worden wäre und Zelle 1 und 2 immer voll geladen würden. Dieser Effekt tritt bei Blei- und NiMH-Akkus NICHT auf! siehe auch: http://de.wikipedia.org/wiki/Balancer
Bei meinem Bosch Hobby-Heimwerker-Schrauber ist auch eine Zelle gestorben. (drei Zellen in Reihe) Einen Haufen Elektronik haben die da drinnen verbaut. Aber keinen Balancer. Ich habe jetzt einfach eine Zelle aus einem ertseigerten, angeblich defekten, Notebook-Akku an stelle der defekten Zelle drinnen. Sauerei! Das Ding hat gut 100 Euro gekostet... AR.
Thomas R. schrieb: > Dieser Effekt tritt bei Blei- und NiMH-Akkus NICHT auf! > siehe auch: http://de.wikipedia.org/wiki/Balancer Diesen Artikel halte ich für eher schlecht. Offensichtlich von einer Person geschrieben, die kein Experte ist und vielleicht auch nur den eigenen Link unterbringen wollte - wenn ich mir den mal ansehe rollen sich die Fußnägel über Wiki auf! Man muß unterscheiden zwischen Zellenspannung und Zellenkapazität. Und Balancer bringen auch was im Mittelbereich des Ladezustandes, denn Akkus haben keine echte Hysterese - lassen sich also über die Spannung vollständig regeln. Allerdings ist das Geschehen vor allem bei Bleiakkus stark nichtlinear (z.B. Gasungsbereich).
> UvsAH.jpg
Dein Diagramm ist nicht ganz korrekt, da eine Schädigung des LiFePo4
erst über 4.2V einsetzt, ganz wie bei LiIon, und seine normale
Ladeschlussspannung bei 3.65V liegt.
Wenn die erste Zelle im Akkupack also voll ist, steigt die
Akkupackspannung schnell an bis bei in der Summe x * 3.65 der
Ladevorgang gestoppt wird. Kaputt geht da nichts. Die anderen Zellen
werden nicht voll aber das Akkupack ist in seiner Gesamtkapazität stets
durch die Zelle der niedrigsten Kapazität bestimmt, daran ändert auch
ein Balancer nichts. Dass 4.2 V überschritten werden passiert erst bei
Akkupacks mit mehr als 5 Zellen, also uninteressant im Kleinbereich.
Auch handelsübliche LiFePo Akkupacks verzichten auf den Balancer und
dessen Anschlüsse.
Thomas R. schrieb: > Karl schrieb: >> Wie lange nutzt der durchschnittliche Hobbyschrauber seinen >> Akkuschrauber bis er diesen 100 mal entladen hat? > > Ausser Hobbyschraubern gibt es auch noch professionelle Anwender von > Li-Ionen-Akkus. Und egal ob Profi oder nicht.. Bei den billigen Nickelzellen ist es nicht soooo kritisch wenn die Zellen driften, weil man sie durch "überladen" formieren kann. Bei Lithium geht das nicht bzw wenn überhaupt nur sehr eingeschränkt. Da man Lithiumzellen also nur sehr schwer formieren/synchronisieren/endriften kann muß man diese Drift von der Gesamtkapazität abziehen oder man beschädigt die Zellen. Wenn man dann weiterschraubt ist die Zelle viel schneller Schrott als durch die Alterung. Die dringlichkeit ist nicht verallgemeinerbar. Sie hängt sehr stark von der Gleichheit der Zellen in ALLEN Parametern ab. Empfehlenswert ist ein Ballancer in jedem Fall und oftmals sogar die Voraussetzung für eie zuverlässigen und sinnvollen Betrieb. In Manchen Fällen würde auch ein passiver Ballancer aus Dioden und Widerständen die größte Not lindern.
Carsten R. schrieb: > Die dringlichkeit ist nicht verallgemeinerbar. Sie hängt sehr stark von > der Gleichheit der Zellen in ALLEN Parametern ab. Meiner Erfahrung nach nützt es nichts perfekt identische Zellen zu haben. Der Einbauort entscheidet oft über die Temperatur. Laden bei hohen Temperaturen lässt die Zellen massiv altern. Und wenn die Temperatur unterschiedlich ist, altern auch die Zellen unterschiedlich schnell.
Darum ist es ja auch keine Ja-Nein-Entscheidung, sondern eine fließender Übergang vom Grad der Dringlichkeit mit einer eindeutigen Tendenz. Um mal einen hinkenden Vergleich zu nehmen: Abwrackprämie: Einige der Abgewrackten Autos hatten höhere Schadstoffwerte. Aber in der Gesamtbianz war der Austausch nicht immer ökologisch wie ökonomisch sinnvoll. Für ein Auto das im Jahr nur 1000 Kilometer fährt machte es keinen Sinn. Der Unterschied ist nur. Ein unausbalanciertes Lithiumakku ist zwar nicht defekt, aber in diesem Zustand nahezu unbrauchbar und wird bei Betrieb sehr schnell ruiniert. Das habe ich mehrfach erfolgreich erprobt :P
Nach weiterer Recherche habe ich nun Quellen gefunden, welche besagen daß LiFePo4 zumindest in Gewissen Grenzen Überladungen tollerieren. Die chemische Zusammensetzung ist wohl so stabil, daß kein Lithium abgeschieden werden soll. Dadurch kommt es nicht zu den kritischen Zuständen wie bei den anderen Lithiumtechniken. Die überschüssige Energie beim Überladen wird wie bei Nickelakkus in Wärme umgewandelt. Daher kann in vielen Anwendungsfällen tatsächlich auf einen Balancer verzichtet werden. Aber selbst A123 Systems rüstet seine Akkupacks mir einem Ballancer aus. Außerdem ist zu bedenken, daß die Wärme die Akkus stärker altern läßt. Man sollte also sowohl die Akkus als auch das Einsatzszenario kennen, wenn man auf einen Ballancer verzichtet und zudem ein Ladegerät nehmen daß vorsichtig beim überladen vorgeht. Trotzdem würde ich mich mit einem Ballancer wohlen fühlen, auch oder gerade weil mir die Erfahrungen mit LiFePo4 fehlen. Bisher habe ich nur Feld-Wald-und-Wiesen Lithium-Cobalt-Akkus.
Carsten R. schrieb: > Um mal einen hinkenden Vergleich zu nehmen: > > Abwrackprämie: Einige der Abgewrackten Autos hatten höhere > Schadstoffwerte. Aber in der Gesamtbianz war der Austausch nicht immer > ökologisch wie ökonomisch sinnvoll. Für ein Auto das im Jahr nur 1000 > Kilometer fährt machte es keinen Sinn. > Welch unsäglicher Vergleich! Diese Prämie diente nur dem politischen Kalkül und um der Kfz-Industrie einen zusätzlichen Gewinn auf Kosten der Allgemeinheit einzuheimschen. Vorher gabs nämlich die selbe unsägliche Idee beim Großen Bruder übern Teich! Man war also noch nicht einmal selbst auf die Idee gekommen. Ökologisch und ökonomisch ne Katastrophe! Da sind mir Akkus dann doch lieber.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.