Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LiPo/LiIon mit BMS


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von Torsten C. (tcurdt)


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Ich hab gerade ein Gerät was ich mit diesem Netzteil betreibe:

https://images-na.ssl-images-amazon.com/images/I/61HS16ojyzL._SL1300_.jpg

12VDC/max 2A

Nun war die Idee ein LiPo/LiIon Battery Pack mit Ladeautomatik zwischen 
zu schalten um unabhängig vom Netz zu werden.

Der Gedanke war jetzt vielleicht einfach entweder

1) 3x18650 4.2V + BMS (+ Spannungsregler)
2) 4x18650 3.7V + BMS + Buck Converter

zu verwenden.

BMS gibt es ja viele günstige Optionen. Dann bin auf diese Berichte hier 
gestoßen:

  https://www.youtube.com/watch?v=KYnxmXvkMYE
  https://www.youtube.com/watch?v=wtiNdNdDWdw

Was jetzt nicht unbedingt fürs Laden über die billigen BMS spricht die 
man so bei ebay/ali findet.

Habt ihr da irgendwelchen Empfehlungen?

Gruss,
Torsten

: Verschoben durch Moderator
von Ben W. (ben_w)


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ein BMS ist ja auch kein Ladegerät.
Grob gesagt, ein BMS verhindert lediglich eine Explosion/Feuer von 
Li-ionen Zellen :) wobei die heutzutage schon sehr gut sind und nicht so 
schnell Feuer fangen.

Die günstigen China BMS schützen lediglich vor zu tiefer Enladung (ca. 
<2,5V), zu hoher Ladung (ca. >4,3V), vor Kurzschluss und vor zu viel 
Strom. Manche (längst nicht alle) können die in Reihe geschalteten 
Zellen noch balancen.

Ein Ladegerät liefert zum laden eine Constant Current / Contant Voltage 
Kurve.

Zusammengefasst:
BMS -> maximaller strom (der locker bei 10A und mehr sein kann) zum 
laden und entladen
Ladegerät -> konstaner, kontorllierter Strom, meist um die 0,5-1C des 
Akkus

von Torsten C. (tcurdt)


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Ben W. schrieb:
> ein BMS ist ja auch kein Ladegerät.
> Grob gesagt, ein BMS verhindert lediglich eine Explosion/Feuer von
> Li-ionen Zellen :) wobei die heutzutage schon sehr gut sind und nicht so
> schnell Feuer fangen.

Achso. BMS klingt so komplett.


> Die günstigen China BMS schützen lediglich vor zu tiefer Enladung (ca.
> <2,5V), zu hoher Ladung (ca. >4,3V), vor Kurzschluss und vor zu viel
> Strom. Manche (längst nicht alle) können die in Reihe geschalteten
> Zellen noch balancen.
>
> Ein Ladegerät liefert zum laden eine Constant Current / Contant Voltage
> Kurve.
>
> Zusammengefasst:
> BMS -> maximaller strom (der locker bei 10A und mehr sein kann) zum
> laden und entladen
> Ladegerät -> konstaner, kontorllierter Strom, meist um die 0,5-1C des
> Akkus

D.h. wenn ich wirklich laden will bräuchte ich ein CC und CV PSU.

Sprich wenn ich mein Bench PSU + BMS zum Laden nutzen würde wäre das ne 
Möglichkeit. Aber mit dem kleine Stecker Netzteil (was sicher nur CV 
ist) wird das so einfach nichts.

von Torsten C. (tcurdt)


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Torsten C. schrieb:
> Ben W. schrieb:
>> ein BMS ist ja auch kein Ladegerät.
>> Grob gesagt, ein BMS verhindert lediglich eine Explosion/Feuer von
>> Li-ionen Zellen :) wobei die heutzutage schon sehr gut sind und nicht so
>> schnell Feuer fangen.
>
> Achso. BMS klingt so komplett.

Aber was ist denn z.B. mit einem TP4056? Der klingt nach "Ladegerät".
Da könnte ich ja quasi einen pro Zelle nehmen.

Allerdings sehe ich gerade noch nicht ob Verbraucher und Laden dann 
gleichzeitig geht.

Gruss,
Torsten

von Manfred (Gast)


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Torsten C. schrieb:
> Aber was ist denn z.B. mit einem TP4056? Der klingt nach "Ladegerät".
Ja, der TP4056 ist eine Lade-IC für eine Zelle und funktioniert sehr 
gut.

> Da könnte ich ja quasi einen pro Zelle nehmen.
Ja, aber dann mit jeweils einem eigenen Netzteil pro Zelle, galvanisch 
getrennt, keine gemeinsame Masse! Im Laborbetrieb mache ich das, für 
ein fertiges Gerät ist das eher ungeschickt.

von Torsten C. (tcurdt)


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Manfred schrieb:
> Torsten C. schrieb:
>> Aber was ist denn z.B. mit einem TP4056? Der klingt nach "Ladegerät".
> Ja, der TP4056 ist eine Lade-IC für eine Zelle und funktioniert sehr
> gut.

Im Netz hab ich die Aussage gefunden, dass solange die Zellen von Anfang 
an den gleichen Ladezustand haben es OK wäre auch mehrere damit zu 
laden.
Natürlich findet sich viel im Netz.


>> Da könnte ich ja quasi einen pro Zelle nehmen.
> Ja, aber dann mit jeweils einem eigenen Netzteil pro Zelle, galvanisch
> getrennt, keine gemeinsame Masse! Im Laborbetrieb mache ich das, für
> ein fertiges Gerät ist das eher ungeschickt.

Auch da findet man dutzende Anleitungen die nicht galvanisch trennen.
Kannst Du kurz erklären warum das wichtig wäre?
Und warum das bei Dir im Labor OK ist - sonst aber nicht?

Gruss,
Torsten

von Manfred (Gast)


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Torsten C. schrieb:
>>> Da könnte ich ja quasi einen pro Zelle nehmen.
>> Ja, aber dann mit jeweils einem eigenen Netzteil pro Zelle, galvanisch
>> getrennt, keine gemeinsame Masse! Im Laborbetrieb mache ich das, für
>> ein fertiges Gerät ist das eher ungeschickt.
>
> Auch da findet man dutzende Anleitungen die nicht galvanisch trennen.
> Kannst Du kurz erklären warum das wichtig wäre?
Lese den: Beitrag "Re: Mehrere TP4056 Li-Lader parallel?"

Zeichne Dir drei Zellen in Reihe auf Papier, drei Laderegler dran und 
zeichne deren Masse (Minus) rot. Dann solltest Du sehen, warum der Kram 
abbrennen wird.

> Und warum das bei Dir im Labor OK ist - sonst aber nicht?
Im Laboraufbau habe ich drei_ oder _vier Steckernetzteile und damit 
die Trennung sicher gestellt. Für ein fertiges Gerät will ich einen 
Netzanschluß.

von Torsten C. (tcurdt)


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Manfred schrieb:
> Torsten C. schrieb:
>>>> Da könnte ich ja quasi einen pro Zelle nehmen.
>>> Ja, aber dann mit jeweils einem eigenen Netzteil pro Zelle, galvanisch
>>> getrennt, keine gemeinsame Masse! Im Laborbetrieb mache ich das, für
>>> ein fertiges Gerät ist das eher ungeschickt.
>>
>> Auch da findet man dutzende Anleitungen die nicht galvanisch trennen.
>> Kannst Du kurz erklären warum das wichtig wäre?
> Lese den: Beitrag "Re: Mehrere TP4056 Li-Lader parallel?"

Ah, verstehe. Danke!

Ein einfacher Workaround könnte ja aber sein die Serien-Schaltung per 
Schalter aufzuheben. Da wäre dann beim Laden halt kein Betrieb möglich. 
Nicht toll - aber einfach.

Oder halt doch einen TP4056 für mehrere Zellen. Bei gleichen Ladeständen 
sollte das angeblich ja auch funktionieren.

Wie ist das denn in Geräten wie z.B. bei einem Laptop umgesetzt? Da gibt 
es ja auch nicht mehrere galvanisch getrennte Anleitungen.


>> Und warum das bei Dir im Labor OK ist - sonst aber nicht?
> Im Laboraufbau habe ich drei_ oder _vier Steckernetzteile und damit
> die Trennung sicher gestellt. Für ein fertiges Gerät will ich _einen_
> Netzanschluß.

Ah, alles klar.

von Manfred (Gast)


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Torsten C. schrieb:
> Wie ist das denn in Geräten wie z.B. bei einem Laptop umgesetzt? Da gibt
> es ja auch nicht mehrere galvanisch getrennte Anleitungen.

Anleitungen gibt es zu aktuellen Laptops praktisch garnicht mehr, wenn 
doch, muß man diese nicht galvanisch trennen - Papier leitet schlecht.

In Deiner Überschrift steht "LiPo/LiIon mit BMS" - lese nach, was "BMS" 
bedeutet!

Es gibt eine große Menge an Lade-ICs. Drei Zellen in Reihe lädt man mit 
12,6 Volt und sicherlich nicht mit einem TP4056. In dem Falle hat jede 
Zelle eine eigene Überwachung, die den Strom an ihr vorbei leitet, wenn 
4,2V überschritten werden.

von Torsten C. (tcurdt)


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> In Deiner Überschrift steht "LiPo/LiIon mit BMS" - lese nach, was "BMS"
> bedeutet!

https://de.wikipedia.org/wiki/Batteriemanagementsystem und worauf willst 
Du nun hinaus? Dass ein BMS nicht zum Laden zu gebrauchen ist hab ich ja 
nun schon verstanden.


> Es gibt eine große Menge an Lade-ICs. Drei Zellen in Reihe lädt man mit
> 12,6 Volt und sicherlich nicht mit einem TP4056.

Nein, die wären dann natürlich parallel und man müsste dann die Spannung 
mit einem Step-Up-Konverter anheben. Wie auch immer - ideal ist anders.


> In dem Falle hat jede
> Zelle eine eigene Überwachung, die den Strom an ihr vorbei leitet, wenn
> 4,2V überschritten werden.

Quasi so https://www.mikrocontroller.net/attachment/181243/Lipo-Akku.jpg

Hast Du einen Vorschlag für ein Lade-IC, Modul oder Schaltung?

von Stimmy (Gast)


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Warum nimmt man nicht einfach einen LM317 oder eine modernere 
Alternative statt dem TP4056? Der kann ohne Verrenkungen die 12,6V zum 
Laden von 3 Zellen in Reihe liefern, und ist intern auf 2,2 A 
strombegrenzt was ein vernünftiger Ladestrom für 18650-Zellen ist.

Es gibt auch CCCV-Ladegeräte in Steckernetzteil-Form. Zum Beispiel das 
hier von Ebay:
Ebay-Artikel Nr. 252697186712
Das erspart alle Spannungsregler und kann den Akku direkt laden.

Ein billiges 3S BMS dazu balanciert die Akkus (d.h. hält sie auf 
gleicher Spannung) und schaltet bei Fehlern (Über-/Unterspannung, 
Überstrom, und hoffentlich auch Überladung einzelner Zellen) den Akku 
ab.

von Ben W. (ben_w)


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Torsten C. schrieb:
> Sprich wenn ich mein Bench PSU + BMS zum Laden nutzen würde wäre das ne
> Möglichkeit. Aber mit dem kleine Stecker Netzteil (was sicher nur CV
> ist) wird das so einfach nichts.

jupp das sollte gehen,
naja wenn das netzteil dir nicht gleich komplett abfackelt wenn es 
überlastet ist "kann" (muss aber nicht) das auch gehen

von Torsten C. (tcurdt)


Angehängte Dateien:

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Stimmy schrieb:
> Warum nimmt man nicht einfach einen LM317 oder eine modernere
> Alternative statt dem TP4056? Der kann ohne Verrenkungen die 12,6V zum
> Laden von 3 Zellen in Reihe liefern, und ist intern auf 2,2 A
> strombegrenzt was ein vernünftiger Ladestrom für 18650-Zellen ist.

Ganz ehrlich - ich kenn mich mit Zellen laden einfach nicht aus.
Der TP4056 macht halt doch einiges mehr (siehe Bild).

Ist da ein LM317 wirklich eine Alternative?
Current Limiting ist doch nicht dasselbe wie Constant Current.


> Es gibt auch CCCV-Ladegeräte in Steckernetzteil-Form. Zum Beispiel das
> hier von Ebay:
> Ebay-Artikel Nr. 252697186712
> Das erspart alle Spannungsregler und kann den Akku direkt laden.

Ich wusste nicht, dass es die schon so günstig gibt. Dazu dann noch das 
hier

Ebay-Artikel Nr. 201872318527

dazu noch 3x Zellen

Ebay-Artikel Nr. 112227170949

Und ich wäre bei 11.1V. Danke für den Link!

Eigentlich braucht der Verbraucher allerdings 12V. Von daher hatte ich 
ursprünglich an 3x von den 4.2V Zellen gedacht. Die haben aber sicher 
eine höhere Ladeschlussspannung - und die 3.7V gibt es wesentlich 
häufiger. Da werde ich mal ausprobieren bis wohin ich runter gehen kann 
mit der Spannung. Oder ich muss noch ein Step-Up-Converter einbauen.

von Gummizelle (Gast)


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Du verwechselst da was.

Die 4,2V ist die Ladeschlussspannung einer voll geladenen LI-Ion Zelle.
Die 3,7V sind die Nennspannung der gleichen Zelle, von 4,2 auf 3,7 
bricht sie relativ schnell ein.

Leer ist dann 2,5 - 3V, je nach verwendeter Zelle.

Darum steht auf nem Akkupack vom Notebook z.B. 11,1V (3x3,7v), die 
Nennspannung, aber auch diese werden auf 4,2v pro Zelle geladen.

von Torsten C. (tcurdt)


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Gummizelle schrieb:
> Du verwechselst da was.
>
> Die 4,2V ist die Ladeschlussspannung einer voll geladenen LI-Ion Zelle.
> Die 3,7V sind die Nennspannung der gleichen Zelle, von 4,2 auf 3,7
> bricht sie relativ schnell ein.
>
> Leer ist dann 2,5 - 3V, je nach verwendeter Zelle.
>
> Darum steht auf nem Akkupack vom Notebook z.B. 11,1V (3x3,7v), die
> Nennspannung, aber auch diese werden auf 4,2v pro Zelle geladen.

Ich meinte tatsächlich Zellen mit einer Nennspannung von 4.2V (die 
Ladeschlussspannung muss dann natürlich höher liegen). 18650 ist ja nur 
die Bauform.

  https://learn.adafruit.com/li-ion-and-lipoly-batteries/voltages

Ich habe an mehreren Stellen Leute gefunden die auf den Unterschied 
hinweisen.

Selbst wenn es die geben sollte scheint 3.7 Nennspannung das übliche zu 
sein. Von daher sollte ich mich wohl auch lieber darauf konzentrieren.

von Manfred (Gast)


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Torsten C. schrieb:
> Ich meinte tatsächlich Zellen mit einer Nennspannung von 4.2V (die
> Ladeschlussspannung muss dann natürlich höher liegen)
Es gibt keine Zelle mit 4,2 Nennspannung - das erreichst Du mit real 
verfügbaren Teilen bestenfalls mit zwei Blei in Reihe.

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