Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Sicheres LiIon-Akku-Pack bauen


von Dirk K. (dekoepi)


Lesenswert?

Hallo beisammen,

als Stromversorgung für eine mobile TPA3116-Boombox (theoretisch bis 
100W, ich plane den Betrieb bei ~12-16,8V und entsprechend weniger 
Leistung) möchte ich vier LiIon-Zellen in Reihe verwenden. Mit 
Einzelzellen kenne ich mich recht gut aus, nur vor der seriellen Nutzung 
habe ich gehörigen Respekt. Daher möchte ich nicht nur sichere Zellen 
verwenden (NCR18650PF), sondern zusätzliche Sicherungsmechanismen 
hinzufügen.

Im Zulauf habe ich folgende Bauteile:
- Akkuhalter für vier Zellen, die ich nach Gusto selber parallel oder 
seriell verbinden kann. Die Kontakte sind vernünftig und nicht wie bei 
den billigen "Drahtfeder"-Haltern. Diese Halter setze ich bereits für 
Einzelzellen ein und bin mit der Qualität zufrieden.
http://www.aliexpress.com/item/High-quality-ABS-DIY-Black-Storage-Box-Holder-Case-For-4-x-18650-3-7V-Rechargeable/32353643332.html

- Steckernetzteil mit 16,8V-Lader, 1A:
http://www.aliexpress.com/item/free-shipping-power-adapter-EU-16-8V-1A-Lithium-battery-wall-charger/32246784377.html

Und zum Akkuschutz:
- Schutzschaltung, die ich noch auf 4 Zellen umlöten muss (R0 von 3R auf 
4R, weiter hinten den R0 durch 100nF und den leeren Platz daneben mit 
1kOhm er- resepektive be-setzen)
http://www.aliexpress.com/item/4A-5A-PCB-BMS-Protection-Board-for-3-Packs-18650-Li-ion-lithium-Battery-Cell-3S/32275826078.html
Das zentrale Management-IC ist von Seiko, ein S8254.
*Korrektur:* Ein Clone-IC aus chinesischer Schmiede mit dem Namen 
SH367103; http://www.0x94.com/doc/0XNRt0Sn-mM1Jj09v.html als 
Datenblattersatz wird von Google Translate einigermaßen brauchbar ins 
Englische übertragen.

Auch, wenn meine vier NCR18650PF aus derselben Charge und gleich alt und 
im gleichen Zustand sind, reicht mir die Schutzschaltung nicht. Die 
Zellen werden sicherlich unterschiedlich altern und irgendwann 
unterschiedliche Drift aufweisen. Also habe ich ein Balancer-Board im 
Zulauf:
- 
http://www.aliexpress.com/item/Balance-Board-for-4-Packs-14-8v-16-8v-Li-ion-18650-Battery-Charging-module/32459701092.html

Nun die eigentlichen Fragen:
Ich habe keine Vorstellung der Dimensionen, was beim Balancing an 
Ausgleichsströmen fließt und mit welcher Hitzeentwicklung ich rechnen 
muss. Das Grundprinzip mit OpAmp, Transistor und den großen 62R leuchtet 
mir zwar ein, aber falls da zuviel Strom fließt, sehe ich die Gefahr, 
dass die Transistoren durchlegieren und dann ... ja, womit müsste ich 
dann rechnen? Abbrennende Widerstände, danach greift dann die parallel 
geschaltete Schutzschaltung?
Ich würde das alles fest zusammenlöten wollen. Nach dem initialen 
Ausbalancieren sollte das System in sich stabil bleiben und nur 
gelegentlich geringe Ausgleichsströme fließen lassen, somit auch der 
Strom"verbrauch" stark vernachlässigbar sein? Eigentlich nur 4 x 
Quiescent current der OpAmps?

Bin ich da auf dem Holzweg und ich übersehe etwas oder ist das eine 
vernünftige Lösung?

Danke für die Zeit, bis hierhin gelesen zu haben und gegebenenfalls 
Feedback zu geben. :)

Edit: In einem anderen Angebot für die Balancing-Platine findet man den 
Hinweis, dass 66mA Ausgleichsstrom je Zelle fließen können. Sie 
balanciert demzufolge auf 4,20V. Ein Kommentar dazu lautet auf englisch 
übersetzt: "He took as an addition to the protection board without 
balancing. Voltage balancing beginning 4,14V. The board is heated to 
about 35-40 degrees. After recharging the battery voltage gradually 
decreases from 4.2V to 4,14V and maintained at this level." Es scheint 
also so zu funktionieren und zu passen, wie ich es verbal skizziert habe 
(einfach zur Schutzplatine parallel setzen).
Der Beitrag ist dann hoffentlich noch hilfreich, falls jemand anderes 
auch danach sucht.

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