Hi zusammen, ich stöber nun schon seit einer Weile auf µc.net rum und bin begeistert vom Umfang der Seite und dem Engagement vieler Leute! Ich studiere im Moment Elektrotechnik und befasse mich sowohl für ein Teamprojekt, als auch im Praxissemester mit Mikroprozessoren und dem, was so dazugehört. Erste Schritte mit einem (Atmel-) Controller haben dank der ausführlichen Anleitungen gut geklappt, da hat alles geklappt. Wodran ich gerade scheitere, hat weniger mit Mikrocontrollern selbst, sondern mit "Akkulogie"; ich habe einen Auftrag gekriegt, in dem es um folgendes geht: In einer kleinen Schaltung, die mittels eines LiPo versorgt wird, kann der Akku nach einiger Zeit nicht mehr geladen werden. Mir wurde gesagt, dass der Akku sich tiefentlädt, allerdings kann ich das nicht so ganz glauben. Hier mal das Datenblatt des Akkus... http://www.farnell.com/datasheets/1666649.pdf ... und des verwendeten "Ladegeräts", gespeist durch 5V, USB (MAX1551): http://www.mouser.com/ds/2/256/MAX1551-MAX1555-42751.pdf Das Ladegerät ist passend gewählt und sollte ja sogar bei zu kleinen Spannungen des Akkus diesen noch laden ("Precharge"), hier sollte also kein Problem sein. Im Akku selbst ist ein "Protect Circuit Board" drin (ab S.10), dass eine zu hohe Ladespannung, aber auch eine zu niedrige Entladespannung (quasi Tiefentladung) verhindert. Warum sollte diese Schaltung also plötzlich nicht mehr funktionieren, sodass sich der Akku tiefentladen kann? Natürlich wird ein Akku, der schon vorher quasi aufs Minimum entladen wurde sich von selbst entladen können, aber meines Wissens nach sollte das a) mehrere Monate dauern, um solche Zeiträume geht es hier nicht und b) ja auch immer noch kein Problem für das Ladegerät sein, es hat schließlich diese Precharge-Funktion, das sowas ja sogar ausbügeln könnte (mir ist klar, dass das natürlich trotzdem nicht gut für den Akku wäre!). Aufgrund der beiden Gedanken würde ich ausschließen, dass ein falsch gewähltes Ladegerät oder ein sich tiefentladender Akku dafür sorgen, dass keine Aufladung stattfindet. Letzteres lässt sich ja durch das Messen der Klemmenspannung an einem dieser vermeintlich tiefentladenen Akkus rausfinden, allerdings steht mir im Moment noch keiner zur Verfügung, daher dieser Thread hier, damit ich mir vorher schonmal Gedanken um andere Fehlerquellen machen kann. Damit komme ich auch endlich zu meinem Anliegen: Ich habe im Internet schön öfter gelesen, dass sich Akkus nicht mehr laden ließen, meistens war die Antwort dann: "der ist sicher tiefentladen, nutze doch mal ein Ladegerät mit Precharge-Funktion". Aber den Fall, dass trotzdem kein Ladevorgang zustand kommt, habe ich beim Recherchieren nicht entdeckt. Hat vielleicht jemand schon einmal so etwas gesehen und weiß, woran es liegt? Gibt es jemanden, der mit dem speziellen Akku (oder der Reihe) bzw. dem speziellen Ladegerät Probleme hatte? Gibt es allgemein Vorschläge, wo ich nach Fehlern/Problemen suchen sollte? Mein erster Gedanke ist, erstmal zu gucken, ob eine dieser Akkus wirklich tiefentladen ist, dafür brauche ich allerdings wie gesagt erstmal einen. Mal sehen, wann sich das ergibt. Für den Fall, dass der Akku sich aufgrund der Unterspannungs-Erkennung des eingebauten PCM nicht mehr laden lässt bzw. falls allgemein Tiefentladung das Problem ist, würde ich einfach ab einer Akkuspannung von ~3V diesen selbst von der Last trennen. Dafür gibt's ja einige Möglichkeiten. Ich dachte an einen Komparator, der einen Transistor oder ein Relais ansteuert, aber da habe ich mir noch keinen großen Kopf drum gemacht. Das sollte nicht das Hauptproblem werden ;) Jegliche Schubser in die richtige Richtung, die mir bei irgendeinem dieser Probleme weiterhelfen oder auch Hinweise, wo ich falsch denke, sind erwünscht und ich würde mich sehr über Resonanz freuen :) Danke an die ganze µC-Community für diese hilfreiche Seite und besonders an diejenigen, die sich Zeit nehmen, um meinen Wörtersalat zu lesen. Leon
Leon M. schrieb: > Mein erster Gedanke ist, erstmal zu gucken, ob eine dieser Akkus > wirklich tiefentladen ist, dafür brauche ich allerdings wie gesagt > erstmal einen. Mal sehen, wann sich das ergibt. Kannst du haben. Ich habe mindestens zwei Mobilofon-Akkus, denen sowas passiert ist. Die sind einfach im Gerät drin geblieben und durch den Standby-Strom getötet worden. Keine Ahnung, was genau als Schutzschaltung gegen Tiefentladung in den Akkus verbaut ist (oder ob eine solche ggf. sogar fehlt), jedenfalls lassen sie sich anschließend nicht mehr laden, auch nicht mit einem externen Netzteil. (Einen der beiden Akkus habe ich selbst verbockt, der andere war in einem Mobilofon drin, welches ich gebraucht gekauft habe, das aber offenbar schon ein paar Jahre im Schrank verstaubte.)
Jörg Wunsch schrieb: > Kannst du haben. Ich habe mindestens zwei Mobilofon-Akkus, denen > sowas passiert ist. Die sind einfach im Gerät drin geblieben und > durch den Standby-Strom getötet worden. Keine Ahnung, was genau > als Schutzschaltung gegen Tiefentladung in den Akkus verbaut ist > (oder ob eine solche ggf. sogar fehlt), jedenfalls lassen sie sich > anschließend nicht mehr laden, auch nicht mit einem externen > Netzteil. Das Problem ist nicht, einen tiefentladenen Akku zu kriegen, sondern diese vermeintlich tiefentladenen, um zu gucken, ob sie es wirklich sind ;) Aber danke! Sie lassen sich auch nicht mit einem Netzteil mit so einer Precharge-Funktion laden? Ich weiß gar nicht, ob herkömmliche Handy-Netzteile sowas haben...
Vielleicht ist die Elektronik vor dem Akku hin und die FETs sperren die ganze Zeit. Diesem Schrott aus China kann man nicht trauen ;) Vielleicht ist auch einfach der Lader hin, oder habt ihrs mit mehr als einem ausprobiert? Vielleicht ist auch der USB-Port hin,habt ihr da mehr als einen ausprobiert? Ich würde mal die Klemmenspannung des Akkus messen, und zwar vor und hinter der Akkuelektronik. Ich schätz mal, die ist hin. Gruß Christian
Leon M. schrieb: > Sie lassen sich auch nicht mit einem Netzteil mit so einer > Precharge-Funktion laden? Nicht das Netzteil hat sowas, sondern die eingebaute Schutzschaltung muss die entsprechende Funktionalität haben, d. h. sie muss die FETs, mit denen die Zelle von der Außenwelt getrennt wird, für einen (zumindest geringen) Ladestrom öffnen. Tut sie aber nicht, man kann sich auf den Kopf stellen und mit den Beinen wackeln, da fließt kein Strom rein. Möglicherweise kann man die Dinger aufpopeln und dann direkt an der Zelle nachladen, aber erstens ist es zweifelhaft, ob sie nach dem manuellen Wiederverschließen auch wirklich noch ins Mobilofon reinpassen, und zweitens mag wohl niemand mit einem derart „verbastelten“ Akku in der Hosentasche rumlaufen. Der Akku aus dem gebraucht gekauften Telefon scheint sich ohnehin aus irgendeinem Grund bereits aufgebläht zu haben, da hab ich dann auch keine Lust mehr auf Experimente damit (und ich seh' das sonst nicht so eng mit LiIon- oder LiPo-Zellen).
Danke ihr beiden! Wenn die Elektronik es nicht mehr macht oder keinen Ladestrom zulässt, würde es ja helfen, wenn ich o.g. Gedanken verfolge und ab einer gewissen Spannung selbst abschalte. Dann werde ich mal versuchen, mir dafür eine schöne Methode auszudenken, das wird schon irgendwie hinhauen. Bin natürlich weiterhin für Anregungen, auch zu diesem Thema offen ;) Mein erster Gedanke wäre ein Komparator, ein eigener µC dafür wäre ja auf jeden Fall übertrieben. Wenn in der Schaltung selbst ein µC mit ADC drin ist, kann ich den natürlich auch verwenden - ist natürlich nur bedingt wiederverwertbar, weil man es in vorhandenen Code / Layout quetschen muss.
Christian S. schrieb: > Vielleicht ist die Elektronik vor dem Akku hin und die FETs sperren die > ganze Zeit. Diesem Schrott aus China kann man nicht trauen ;) Kann man schon. Einfach das Datenblatt des Controller-ICs lesen und verstehen. Viele machen ab 2,5V zu. Einige auch permanent. Einen Trick gibt es: Als Sperre sind zwei antiserielle Mosfets eingebaut. Die haben oft <10mΩ (und sind hervorragendes Bastelmaterial). Das hat den Nachteil eines relativ hohen Sperrstroms, bei hohen Temperaturen im µA Bereich. Um so einen Akku wieder flott zu bekommen also über längere Zeit 4,2V strombegrenzt anlegen. Oft reicht es um die Abschaltschwelle + Hysterese zu erreichen. <Theorie> Man könnte sich auch den avalanche-Effekt der mosfets zu Nutze machen. Das bedeutet mehr als die Sperrspannung der Mosfets (ca. 20V) über einen Widerstand anzulegen. Wenn man langsam aufdreht bricht einer der mosfets immer wieder durch und überträgt die Energiemenge auf den Akku. Man muss dabei auf die Erwärmung achten. Auch der Controller wird an seinen Sense-Eingängen > 20V nicht mögen und das über die internen Schutzdioden ableiten. Solange der Strom gering ist kein Problem. Trotzdem bleibt ein mulmiges Gefühl </Theorie> Bei all dem sollte klar sein, dass der Akku physikalisch geschädigt sein kann. Bei aufgeblähten Akkus würde ich aufgeben.
Anon Ymous schrieb: > Um so einen Akku wieder flott zu bekommen also über längere Zeit 4,2V > strombegrenzt anlegen. Oft reicht es um die Abschaltschwelle + Hysterese > zu erreichen. Das klingt für mich nach dem Precharge-Modus. Und zu deinem <Theorie>-Teil: Hui, das traue ich mir auf keinen Fall zu, auch wenn ich verstehe, wie es theoretisch funktionieren kann.
Anon Ymous schrieb: > Christian S. schrieb: >> Vielleicht ist die Elektronik vor dem Akku hin und die FETs sperren die >> ganze Zeit. Diesem Schrott aus China kann man nicht trauen ;) > > Kann man schon. Einfach das Datenblatt des Controller-ICs lesen und > verstehen. Viele machen ab 2,5V zu. Einige auch permanent. Meinst du mit permanent, dass wenn man die Zelle direkt laden würde, das IC selbst dann nicht wieder aufmachen würde? Ich hätte eher gedacht, dass das IC so lange nicht aufmacht, bis die Akkuspannung wieder über dem Schwellwert liegt. Anon Ymous schrieb: > Um so einen Akku wieder flott zu bekommen also über längere Zeit 4,2V > strombegrenzt anlegen. Oft reicht es um die Abschaltschwelle + Hysterese > zu erreichen. Ich würd den Laderegler an die Akkuklemmen anlegen, der bleibt dann auch gleich in den Toleranzen. Anon Ymous schrieb: > Bei aufgeblähten Akkus würde ich aufgeben. Da würd ich mich z.B. noch rantrauen, mit einem sehr sehr geringen Ladestrom(~10mA). Dieses Aufgeblähte würde bei Erfolg auch zurückgehen, eventuell ist der Akku dann wieder flott. Wird sich dann aber erst unter Belastung zeigen, der Akku kann zwar eine Zellenspannung von 4.2V haben, bei einem richtigen Defekt würde die bei Belastung aber sofort wieder einbrechen. Gruß Christian
Christian S. schrieb: > Meinst du mit permanent, dass wenn man die Zelle direkt laden würde, das > IC selbst dann nicht wieder aufmachen würde? So wird es wohl sein. Denn bei Tiefentladung können sich nadelförmige Kristalle bilden, die in der Lage sind, den Separator zu durchbohren und somit zu Zellenschluss führen können. Mancher Schutzschaltungs-Hersteller geht auf Nummer sicher und sperrt einen tiefentladenen Akku für immer. Die Schutzschaltungen sollen ja den Anwender (und sein Umfeld) vor Brand und Explosion der Akkus schützen. Ob es dabei etwas übertrieben wird und unter dem Deckmantel "Schutz vor Brand" auch noch ein bissel geplante Obsoleszenz im Spiel ist, möchte ich nicht beurteilen. Lieber hundert Akkus vorzeitig außer Betrieb nehmen als ein Gerät (mit Umfeld) abfackeln lassen. ...
Hannes Lux schrieb: > Denn bei Tiefentladung können sich nadelförmige Kristalle bilden, die in > der Lage sind, den Separator zu durchbohren und somit zu Zellenschluss > führen können. Gibt es dafür eigentlich irgendwo Belege? Ich habe schon Zellen aus dem Schrott geklaubt, die (vorsätzlich, um einer Kurzschluss- und Brandgefahr in der Schrottkiste vorzubeugen) gebrückt worden waren. Die ließen sich wieder laden und hatten immer noch etwa die halbe Nennkapazität. OK, ist wirtschaftlich natürlich kaum sinnvoll, aber damals gab's noch nicht bei Pollin & Co. einzelne „nackte“ Zellen zu kaufen, da war ich ganz glücklich, für dieses oder jenes Bastelprojekt auf diese Weise eine LiIon-Zelle parat zu haben.
Jörg Wunsch schrieb: > Hannes Lux schrieb: >> Denn bei Tiefentladung können sich nadelförmige Kristalle bilden, die in >> der Lage sind, den Separator zu durchbohren und somit zu Zellenschluss >> führen können. > > Gibt es dafür eigentlich irgendwo Belege? Ne, weil es nich ganz korrekt ist. Dendriten bilden sich meines Wissens beim Aufladen der Zelle und ist ein natürlicher Prozess, keiner der durch Fehler hervorgerufen wird. Soweit ich weiss, wurde die Dendritenbildung aber in den Griff bekommen und findet in dem Ausmaß nicht mehr statt. Zum Glück ;) Gruß Christian
Jörg Wunsch schrieb: > Gibt es dafür eigentlich irgendwo Belege? Ich weiß leider nicht mehr, wo ich das gelesen habe. > > Ich habe schon Zellen aus dem Schrott geklaubt, Ich doch auch. Z.B. nutze ich einige Akkus, die vom Nokia3310 nicht mehr akzeptiert wurden, für Versuchsschaltungen im Modellbau (Funkempfänger, Servo, Fahrtregler, Motor), allerdings ohne die Schutzschaltung und nur unter Aufsicht. In den Gartenbahn-Loks einiger Freunde und Bekannten befinden sich Li-Ion-Akkuzellen der Bauform 18650. Meist sind es 3 Zellen (3s1p), bei einigen größeren Lokomophanten sind es 6 Zellen (3s2p), alle ohne Schutzschaltung und auswechselbar in Batteriekammern. Die Ladebuchsen sind 4-polig, es sind also alle Anschlüsse der Zellen herausgeführt. Geladen wird mit speziellen Halb-Eigenbau Ladern, die aus drei separaten Ladegeräten bestehen, deren Ausgänge in Reihe geschaltet sind. Somit hat jede Zelle ihr eigenes Ladegerät, was zuverlässig vor Überladen schützt und Balancer erübrigt. Bei der Beschaffung der Zellen wurde etwas auf den Preis geachtet, es sind also keine ausgemessenen Zellen mit identischen Eigenschaften. Wenn ein Gartenbahner mal das Ausschalten vergisst oder einfach zu lange fährt, kann es schonmal vorkommen, dass eine Zelle tiefentladen ist. Das Ladegerät lehnt dann das Laden (aus Sicherheitsgründen?) ab. Einige tiefentladene Zellen habe ich mit geringem Strom (unter 50 mA) wieder zum Leben erweckt und benutze sie im Einzelbetrieb für Waggonbeleuchtung mit LED-Strip und StepUp-Wandler weiter. Eine Zelle nahm erstmal Spannung an, aber recht langsam. Ich erhöhte dann den Strom (mittels aus 4 V gespeister Glühlampe) und beobachtete die Spannung. Diese stieg auf etwas über 1 V an und ging dann wieder zurück, wobei die Zelle sich erwärmte. Diese Zelle wurde dann mit gutem Gewissen außer Betrieb genommen und hat auch schon den Weg zur Entsorgung über den Aldi-Altbatterie-Karton gefunden. Ein in einer Gartenbahn-Draisine eingebauter NP40-Akku (mit Schutzschaltung) ließ sich nach längerem Ausstellungsbetrieb nicht mehr laden (war hochohmig). Er wurde ersetzt und landete (erstmal) in meiner Batterieschrottkiste. Nach ein paar Tagen sah ich ihn mir nochmal an und stellte fest, dass er wieder etwas mehr als 2,5 V hatte. Also lud ich ihn, was auch recht lange dauerte, nun tut er es wieder wie zuvor. Hier hat sich der unbelastete Akku wieder erholt und die Schutzschaltung hat ihn auch wieder freigegeben. Eine Kapazitätsmessung habe ich allerdings nicht durchgeführt, das Gerät dazu habe ich mir noch nicht gebaut. ...
Hannes Lux schrieb: > Wenn ein Gartenbahner mal das Ausschalten vergisst oder einfach zu lange > fährt, kann es schonmal vorkommen, dass eine Zelle tiefentladen ist. Da wäre ich bei Reihenschaltungen allerdings vorsichtig: nicht, dass sich mal eine Zelle umpolt beim Entladen. Ich kann mir vorstellen, dass dabei irgendwelche elektrolytischen Prozesse in Gang kommen, die zum Platzen einer Zelle führen können. Tiefentladung einer einzelnen Zelle hat das Problem naturgemäß nicht.
Hey Leute, hier mal ein Update: ich habe heute eine solche (tiefentladene) Schaltung in die Hand gekriegt und Folgendes dabei rausgefunden: Der Akku ist tatsächlich tiefentladen. Unter Belastung bricht die Spannung ein, unbelastet liegt die Zelle bei ~2,75V. Dann hab ich mal geschaut, warum der Akku nicht im Precharge-Modus des Ladegeräts geladen wird und habe gesehen, dass der Akku sich immer knapp über 2,5V auflädt und direkt danach wieder auf 2,5V absinkt. Nach ein paar Messungen hier und da habe ich festgestellt, dass das Problem wahrscheinlich darin liegt, dass im Precharge-Modus eine Strombegrenzung von 40mA eingestellt wird. Die angeschlossene Last benötigt aber mehr (u.a. Bluetooth-Modul: 48mA, µC mit abgeschätzten 10-20mA). Meine Vermutung ist jetzt, dass durch die niedrige Strombegrenzung das Ladegerät die Spannung soweit runterregelt, dass der Akku streckenweise als Energie-Spender wirkt (quasi als parallele Spannungsquelle zum Ladegerät). Wenn das so ist, könnte ich ja beim Laden (zumindest unterhalb von 3V, wo der Precharge einsetzt) die Last abwerfen. Dann sollte das Ladegerät normal laden, nur die Funktion der Schaltung wäre halt dann erstmal nicht da, aber so ist das nunmal, wenn ein Gerät leer ist. Irgendwelche Ideen / Einwände zu dieser Diagnose? Die Last kann ich leider nicht erstmal probehalber abwerfen, ist halt alles schon verlötet. Was ich versuchen könnte, wäre einen zweiten dieser Lade-ICs aufzutreiben und nur den an den Akku ranzubasteln.
Jörg Wunsch schrieb: > eine Zelle umpolt beim Entladen. Danke für den Hinweis, ich werde zukünftig Schottky-Dioden (SB320/SB520) parallel zu den Zellen schalten und nach und nach auch die alten Loks im Rahmen der Wartung damit nachrüsten. Bisher hielten wir das für nicht nötig, denn bei nur 8 V (also wenn eine Zelle 0 V hat) merkt der "Lokführer" schon, dass da was nicht stimmt. Da die Elektronik (Funkempfänger, Steuerdecoder mit Tiny2313) aus der ersten Zelle versorgt wird, ist meist die erste Zelle zuerst leer. Dadurch spricht BOD des Tiny2313 (2,7 V) an, was zum Reset und dadurch zum Ausloggen der Lok führt. Es wird also reichen, die beiden oberen Zellen mit Bypass-Dioden gegen Umpolung zu schützen, die untere Zelle wird ja vom BOD geschützt. ...
Jörg Wunsch schrieb: >> Denn bei Tiefentladung können sich nadelförmige Kristalle bilden, die in >> der Lage sind, den Separator zu durchbohren und somit zu Zellenschluss >> führen können. > > Gibt es dafür eigentlich irgendwo Belege? Nein, weil das so nicht stimmt. Dendriten entstehen durch andere Mechanismen. Beim Tiefentladen löst sich beim Li-Io-Akku das Cu der Ableiterfolie aufgrund der sich dann einstellenden Potentiale in der Zelle auf und lagert sich unter anderem im Seperator ab und kann dabei Kurzschlüsse in der Zelle verursachen. Literatur dazu gibt es seit 20 Jahren mehr als genug, man kann es auch von Hand nachrechnen wenn man sich die Potentialtabellen der Materialien und deren Abhängigkeit vom Li-Interkalationsgrad besorgt. Über google findet man da auch alles was man braucht.
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