Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 2p2s Schutzschaltung ?


von Andre G. (andrenalin1090)


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Hallo alle zusammen,
seit kurzer Zeit beschäftige ich mich mit dem Thema Elektronik.
Durfte trotz meines bescheidenen Wissen jedoch schon einige kleine 
Erfolge verbuchen.

Im Moment beschäftige ich mich mit dem Thema Li-Ion Akkus und komme 
damit nicht ganz so zurecht.
Ich hoffe das ihr mir meine doofen Fragen verzeiht und dennoch so nett 
seit und euch etwas Zeit für mich nehmt.

Für ein kleines Lernprojekt, bei dem ich aus 4-40V Eingangsspannung 5V 
bei 3A herraus bekomme, benötige ich die richtige Stromversorgung ( 
bisher ein variables Netzteil ).

Nun möchte ich das ganze über 18650 Li-Ion Akkus laufen lassen.

Da ich mindestens 4V Eingangsspannung brauche, reicht einer ja nicht 
wirklich aus. Haber allerdings noch 4 mit PCB da.

Alle in Reihe geschaltet brachte nicht viel, da am Mikrokontroller zu 
viel Verlust in Form von Wärme anfiel.

Meine Idee ist nun 2x 2 Parallel zu schalten und diese dann in Reihe.

Also 2p2s oder eben 2s2p -> Spielt das in meinem Fall eine Rolle ?

Kann ich das "einfach" so machen, oder sollte ich da irgendeine 
Schutzschaltung einbauen ?
Mir ist durchaus bekannt, dass große Ausgleichsströme fließen können, 
daher sollten alle Akkus die gleiche Spannung haben.

Aber was wäre wenn nun doch einer kaputt geht ?

Und wie lade ich das ganze wieder auf ?

Entschuldigt meine viele Fragen. Ich weiß das das Thema hier so ähnlich 
schon mal besprochen wurde, allerdings fand ich nach langer suche keine 
konkreten Antworten.

Für eure Hilfe wäre ich sehr dankbar !

von U. M. (oeletronika)


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Andre G. schrieb:
> Alle in Reihe geschaltet brachte nicht viel, da am Mikrokontroller zu
> viel Verlust in Form von Wärme anfiel.
>
> Meine Idee ist nun 2x 2 Parallel zu schalten und diese dann in Reihe.

Hallo,
ich empfehle doch die Reihenschaltung von z.B. 4 Akkus.
Dazu einen einfachen Step-Down-Schaltregler, die die höhere Akkuspannung
mit einem ordentlichen Wirkungsgrad (mind ca. 80 bis über 90%) herunter 
regelt und stabilisiert.

Dazu brauchst du dann sicher noch eine Ladeschaltung.
Im einfachsten Fall ist das eine Spannungsquelle mit 
Strombegrenungswiderstand.
Zu beachten ist, das die Reihenschaltung von LiIon-Akkus balanciert 
werden muss. Die Balancierschaltung kann auch gleich die 
Ladeschlussspannung begrenzen. Dies ist für die Lebensdauer der Akkus 
sehr wichtig.

Mehr will ich erst mal nicht dazu schreiben, weil konkrete 
Randbedingungen eh nicht gegeben sind.
Gruß Öletronika

von Max H. (hartl192)


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Andre G. schrieb:
> Alle in Reihe geschaltet brachte nicht viel, da am Mikrokontroller zu
> viel Verlust in Form von Wärme anfiel.
Wenn du deinem µC über 6V gibst, wird er mit an Sicherheit grenzender 
Wahrscheinlichkeit kaputt. Wenn es nur eine µC Schaltung ist könnte es 
auch sein, dass du die Schaltung direkt mit der Spannung einer Li-Zelle 
betreiben kannst.

Andre G. schrieb:
> Mir ist durchaus bekannt, dass große Ausgleichsströme fließen können,
> daher sollten alle Akkus die gleiche Spannung haben.
Schalt die Akkus von dem Zusammenschließen an besten eine Nacht lang 
über 100Ω parallel.

Andre G. schrieb:
> Und wie lade ich das ganze wieder auf ?
Hier verkauft jemand LiIon Ladeschaltungen für kleines Geld:
Beitrag "Re: [V] MCP73831T-2ACI/OT SOT23-5 / Li-io/Lipo Laderegler"

Uwe M. schrieb:
> Dazu einen einfachen Step-Down-Schaltregler
Wenn schon einen Schaltregler, wäre ich für einen StepUp, dann muss er 
die Zellen nicht in Serie schalten und spart sich die 
Balancierschaltung. Wenn er mehrere Zellen um die Akkulaufzeit zu 
verlängern verwenden will, kann er sie ja alle parallelschalten. Wenn er 
sie immer parallel lässt und nie trennt hat er nie Probleme mit dem 
Balancing und Ausgleichsströmen.

Uwe M. schrieb:
> Im einfachsten Fall ist das eine Spannungsquelle mit
> Strombegrenungswiderstand.
Die Spannungsquelle sollte die max. Ladeschlussspannung aber auf keinem 
Fall überschreiten.

von Andre G. (andrenalin1090)


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Vielen Dank für eure Antworten !

Ich hätte wohl von Anfang an sagen sollen, dass ich mit dem

LM2576t-5.0V

arbeite.

Eine Li-Ion Zelle reicht da leider nicht aus.


Wann hätte ich denn eine längere Akkulaufzeit ?

Wenn ich

alle 4 in Reihe schalte

oder

2 Parallel + 2 in Reihe ?

Habe ich das zudem richtig verstanden ? Wenn ich alle 4 Parallel schalte 
und vorher ausgeglichen habe, muss ich keine zusätzliche Elektronik 
einsetzen ?

von max (Gast)


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Die gleichen sich bei Parallelschaltung automatisch aus. Bei zu starkem 
Ungleichgewicht brennen sie dir auch gleich die Brücken mit durch oder 
die Schutzschaltung deiner einzelnen Zellen spricht an.

Generell ist dieses aber die einfachste Schaltungsfolge, die auch mit 
dem Kapazitätsverlust einzelner Zellen wenig Probleme hat und nur eine 
recht einfache Ladeelektronik benötigt. Nicht ohne Grund sind bei allen 
PowerBank System die Zellen parallel geschaltet. Als  Nachteil kauftst 
du dir aber auch hohe Ströme mit allen Nachteilen mit ein.

Bei einer Reihenschaltung muss beim Laden mit einem Balancer gearbeitet 
werden und die schwächste Zelle bestimmt die Kapazität.

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Andre G. schrieb:
> Habe ich das zudem richtig verstanden ? Wenn ich alle 4 Parallel schalte
> und vorher ausgeglichen habe, muss ich keine zusätzliche Elektronik
> einsetzen ?

Nein, zum Laden von Li-Ion in Reihenschaltung brauchst du immer einen 
Balancer.

von Max H. (hartl192)


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Parallel geht's auch ohne Balancer.

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Max H. schrieb:
> Parallel geht's auch ohne Balancer.

Aber nicht bei 2s 2p.

von Max H. (hartl192)


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Andre G. schrieb:
> Wenn ich alle 4 Parallel schalte und vorher ausgeglichen habe, muss ich
> keine zusätzliche Elektronik einsetzen ?

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Ups. Ja dann gehts natürlich ohne.

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