Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik NiMH Akkupack Depolarisation von Einzelzellen verhindern mit Dioden?


von Stefan (Gast)


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Hallo,

ich habe mal gelesen, leider kann ich mich nicht mehr erinnern wo (und 
mit der Suchfunktion finde ich es irgendwie nicht), es gebe/gäbe eine 
Möglichkeit bei NiMH Akkupacks zu verhindern, dass beim Entladen ein 
Zelle eher leer ist als die anderen und dann umgepolt wird (was sie 
nicht "goutiert"), indem man Dioden (1N4001?) "irgendwie" parallel oder 
seriell zu den Zellen schaltet.

a) gibt es eine solche Möglichkeit tatsächlich oder ist es nur eine 
falsche, diffuse Erinnerung von mir?

b) wie sieht eine solche Schaltung aus und (beinahe wichtiger noch) wie 
funktioniert sie?

c) Welche Auswirkung hat eine solche Zusatzbeschaltung im Akkupack auf 
den Ladevorgang mit einem typischen Schnelllader?

vielen lieben Dank,
Stefan

: Verschoben durch Admin
von Stephan (Gast)


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Das hilft nicht. Entladen bis Null ist immer problematisch. Was Du 
meinst ist eine definierte Entladung mit einem R und einer Diode. Damit 
ist sicher gestellt das bei einem Akkupack die einzelne Zelle nur bis 
ca. 0,7V entladen wird. Um die Zellen anzugleichen. Es kann ja sein das 
eine etwas schwach ist und die anderen noch können. Dann würde/kann die 
schwächste umpolen wenn der Pack zu tief entladen wird. Also nur zur 
gelegentlichen Akkupflege. Nicht als Dauerlösung.

von Stephan (Gast)


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ps.: nur BITTE NICHT mit Shottky Dioden machen.

von Blackbird (Gast)


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Da gab es mal was:

http://wiki.rc-network.de/index.php/Wildflieger-Methode

Funktionierte aber mit meinen NiMH-Akkus nicht.


Blackbird

von Blackbird (Gast)


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Damit niemand lange suchen muss:

http://www.wildflieger.de/nimh-akkus.htm      (DE)


Blackbird

von Stefan (Gast)


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ääh, nein... natürlich nicht... (Schottky)

Vielleicht ist es besser, wenn ich schreibe, was ich eigentlich 
erreichen will? Was ich erreichen will ist, dass bei einem NiMH-Akku von 
10 Zellen bei Annäherung an den Zustand "leer" nicht eine einzelne Zelle 
unter einen bestimmten positiven Schwellwert geht (0,7V oder besser 
1,1V) geht oder gar depolarisiert, weil sie beispielsweise nach dem 
Ladevorgang leider doch nicht so ganz voll war.

Soweit mir bekannt ist, wird dieser Effekt mit zunehmender Zellenzahl in 
Reihe in einem Akkupack immer schlimmer.

Stefan

von Stefan (Gast)


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Blackbird schrieb:
> Damit niemand lange suchen muss:
>
> http://www.wildflieger.de/nimh-akkus.htm      (DE)
>
> Blackbird

Danke schon mal für den Link, aber das ist eigentlich nicht das, was ich 
versuche wiederzufinden...

von Falk B. (falk)


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@Stefan (Gast)

>Möglichkeit bei NiMH Akkupacks zu verhindern, dass beim Entladen ein
>Zelle eher leer ist als die anderen und dann umgepolt wird

Nein, das gibt es nur bei Superkondensatoren. Wenn bei Akkupacks eine 
Zelle tiefentladen oder gar umgepolt wird, ist alles zu spät.

Bei Superkondensatoren kann man eine Diode in Sperrrichtung parallel zu 
jeder Zelle anschließen, die verhindert dann ein Aufladen mit negativer 
Polarität, die 0,7V verkraften die meist gerade so noch.

von Falk B. (falk)


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@Stefan (Gast)

>erreichen will? Was ich erreichen will ist, dass bei einem NiMH-Akku von
>10 Zellen bei Annäherung an den Zustand "leer" nicht eine einzelne Zelle
>unter einen bestimmten positiven Schwellwert geht (0,7V oder besser
>1,1V) geht oder gar depolarisiert, weil sie beispielsweise nach dem
>Ladevorgang leider doch nicht so ganz voll war.

Dann musst du besser laden, z.B. mit einem Balancer.

>Soweit mir bekannt ist, wird dieser Effekt mit zunehmender Zellenzahl in
>Reihe in einem Akkupack immer schlimmer.

AFAIK wird aber in den allermeisten kleinen Akkupacks keinerlei 
Zusatzmaßnahmen getroffen, um einzelne Zellen zu überwachen. Sowas gibt 
es bestenfalls wieder bei den großen Akkupacks in Autos.

von Georg G. (df2au)


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Stefan schrieb:
> unter einen bestimmten positiven Schwellwert geht

Einfach mit ein paar Dioden geht das nicht. Du brauchst ein richtiges 
Batterie Management System, das die Spannung jeder Zelle misst und bei 
Unterschreiten eines Schwellwertes den Verbraucher abhängt. Für LiIon 
ist das Standard. Für NiMH habe ich es noch nicht gesehen. Es gibt es 
ICs, die auch NiMH überwachen können. Es ist also Bastelei angesagt.

von Blackbird (Gast)


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Bei mir hat sich über die Jahrzehnte folgende Methode bewährt:

Akkus, die schnellgeladen werden, also alles ab 2C, werden nach 5 
Schnellladungen formiert.
D.h.:
- entladen bis zur Entladeschlußspannung des Packs
- mit Normalladen (0,1C) 14 Stunden (nur NiCd und NiMH) aufgeladen
- entladen bis zur Entladeschlußspannung des Packs
- ein 2. Mal Normal geladen
- wieder entladen bis zur Entladeschlußspannung

Da mein (Modellbau)-Ladegerät diese Funktion automatisch macht und auch 
die Daten als Kurve ausgibt kann ich jetzt sehen, ob die letzte 
Entladung ungefähr der aufgedruckten Akkukapazität entspricht.

Sind hier große Differenzen vorhanden oder große Steigerungen von 1. 
Formieren zum 2., dann ist das ein Zeichen für eine oder mehrerer "müde" 
zellen. Der Akkupack ist also fast am Lebensdauerende angekommen.

Damit ich bei den vielen Akkupacks nicht die Übersicht verliere, hat 
jeder Pack auf seinem Schrumpfschlauch eine Strichliste für jede 
Schnellladung.

Frühausfälle, Fake-Akkus, Kapzität/Laufzeit usw. konnte ich damit 
zuverlässig erkennen. Für Modellflugzeuge ist das überlebenswichtig.


Blackbird

von Stephan (Gast)


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Blackbird schrieb:
> Bei mir hat sich über die Jahrzehnte folgende Methode bewährt:
.....................
>
> Blackbird

hi hi, diese "Macke" haben wir Modellbauer wohl alle ?
Kommt mir sehr bekannt vor. :-o

von Nop (Gast)


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Das Grundproblem ist einfach, daß bei 10 Zellen die Bauform des 
eingeschrumpften Akkupacks an sich nicht besonders sinnvoll ist. Weder 
beim Laden noch beim Entladen.

Bei vier Zellen kann man das ja noch einigermaßen hinkriegen, wenn man 
sie zumindest beim Aufladen trennt.

von Anja Zoe C. (zoe)


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Blackbird schrieb:

> Da mein (Modellbau)-Ladegerät diese Funktion automatisch macht und auch
> die Daten als Kurve ausgibt kann ich jetzt sehen, ob die letzte
> Entladung ungefähr der aufgedruckten Akkukapazität entspricht.

Welches Ladegerät benutzt Du denn?

Zoe

von Falk B. (falk)


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@Nop (Gast)

>Das Grundproblem ist einfach, daß bei 10 Zellen die Bauform des
>eingeschrumpften Akkupacks an sich nicht besonders sinnvoll ist. Weder
>beim Laden noch beim Entladen.

Auch in diesem Fall könnte man die Zwischenpotentiale über einen Stecker 
nach außen führen und wenigstens beim Laden alle Zellen einzeln 
überwachen bzw. mittels Balancer ausgleichen.

von Stefan (Gast)


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Nop schrieb:
> Das Grundproblem ist einfach, daß bei 10 Zellen die Bauform des
> eingeschrumpften Akkupacks an sich nicht besonders sinnvoll ist. Weder
> beim Laden noch beim Entladen.
>
> Bei vier Zellen kann man das ja noch einigermaßen hinkriegen, wenn man
> sie zumindest beim Aufladen trennt.

In wie fern hat die "Bauform" des Akkupacks etwas mit dem 
Entlade-/Ladevorgang zu tun?

best,
Stefan

von Nop (Gast)


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Stefan schrieb:

> In wie fern hat die "Bauform" des Akkupacks etwas mit dem
> Entlade-/Ladevorgang zu tun?

Weil man bei einem eingeschrumpften Akkupack nicht einmal beim Laden 
eine Einzelzellenüberwachung machen kann. Das ist bei NiMH besonders 
ungünstig, weil die Delta-Peaks der Einzelzellen sich beim Gesamtpack 
bis zur Unkenntlichkeit überlagern - die passieren ja in der Realität 
nicht gleichzeitig.

Klar kann man, wie Falk vorschlägt, die Zwischenpotentiale per Stecker 
rausführen. Das wird aber üblicherweise aus Gewichts- und Preisgründen 
nicht gemacht, und dann könnte man auch gleich einen Kunststoffrahmen 
vorsehen, in den man die Batterien einsetzt. Übliche Akkupacks haben nur 
plus und minus, das war's.

Ich halte es für wenig sinnvoll, sich zu überlegen, wie man irgendwie 
etwas hinfrickelt, wenn der Grundansatz im Hinblick auf die Akkus schon 
verkehrt ist, nämlich die untrennbare Serienschaltung. Bei dem Ansatz 
werden die Akkus eben ruiniert, und man muß öfter neu kaufen.

von Blackbird (Gast)


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Anja zoe C. schrieb:
> Welches Ladegerät benutzt Du denn?
>
> Zoe

Eines von Orbitronik. Die Firma gibt es aber nicht mehr 
(www.orbitronik.de).
Hat aber die gleichen Eigenschaften wie alle anderen RC-Modellbau-Lader 
auch, z.B. Graupner-Ladegeräte, etc.

Kann Blei-Akkus, LiIo, LiPo, NiCd, NiMH laden (1-10 Zellen mit bis zu 
8A)und entladen (max. 50W) mit verschiedenen Ladearten (Schaltschwellen 
sind einstellbar), formieren, eine Glühkerze betreiben und per seriellem 
Anschluß die Daten (in Textform) an einen Pc ausgeben.

Stephan schrieb:
> hi hi, diese "Macke" haben wir Modellbauer wohl alle ?
> Kommt mir sehr bekannt vor. :-o

Naja, 6-, 7-, 8- und 10-Zeller für ca. 20 verschiednene Antriebe und 4- 
und 8-Zeller für ca. 10 verschiedene Empfänger und Sender.
Da kommen einige Packs in den letzten 30 Modellbau-Jahren zusammen :)


Blackbird
PS: Meine Methode hat für mich den Vorteil, dass sie wenig Zeit kostet, 
praktikabel und sicher ist. Mit mehr Aufwand (Zeit, Geld und 
Organisation) könnte man ein paar Prozent mehr rausholen (von der 
Lebensdauer der Akkus).

von Blackbird (Gast)


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Nop schrieb:
> nämlich die untrennbare Serienschaltung. Bei dem Ansatz
> werden die Akkus eben ruiniert, und man muß öfter neu kaufen.

So ist es.
Richtig ruiniert werden sie nur, wenn man sie bis zum letzten Watt 
"auslutscht" oder sie zu lange schnelllädt bis sie kochen (und sie nicht 
hin und wieder neu formiert um sie auf den gleichen Stand zu bringen).

Antriebsakkus, die mit 30, 40 oder mehr Ampere belastet werden, müssen 
vor dem erneuten Laden erst gekühlt, dann (nur) bis zur 
Entladeschlußspannung mit 0,1 bis 0,5C entladen und dann erst kurz vor 
der erneuten Benutzung schnellgeladen werden.

Dann halten die auch bis zu 200 solcher Mörder-Zyklen durch, bevor eine 
Zelle den Geist aufgibt.

Der TO scheint ja so einen Akku zu haben.


Blackbird

von MaWin (Gast)


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Stefan schrieb:
> gibt es eine solche Möglichkeit tatsächlich

Nein, da hat die Zelle ja schon -0.7V.

Man überwacht (misst) die Zellenspannung jeder Zelle einzeln, und 
schaltet ab bei Spannungen unter 0V oder schon unter 0.9V.

von Nop (Gast)


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MaWin schrieb:

> Man überwacht (misst) die Zellenspannung jeder Zelle einzeln, und
> schaltet ab bei Spannungen unter 0V oder schon unter 0.9V.

NiMH sind sehr empfindlich gegenüber Tiefentladung, und ich würde eher 
1.0V als Kante empfehlen. Angesichts der Entladekurve kommt von 1.0V bis 
0.9V sowieso nicht mehr nennenswert Energie herum.

Bei 0V ist der NiMH mit hoher Wahrscheinlichkeit bereits zerstört.

von Stefan (Gast)


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Blackbird schrieb:
> Der TO scheint ja so einen Akku zu haben.

Ja, der Akku hat 10 Zellen und ist jetzt nach mehr als 8 Jahren mehr 
oder weniger häufiger Wochenendnutzung offenbar gar... "eigentlich" ist 
er auch schon durch einen (Modellbau-)LiPo ersetzt. Dieser wird 
selbstverständlich mit einem Balancer geladen.

Allerdings ist das mit 5Ah und im Flugzeug mitnehmen so eine Sache und 
daher plane ich die Neukonfektionierung eines solchen 10-Zellen-Akkus 
und hatte mich gefragt, ob es nicht inzwischen etwas schonender (für den 
Akku) geht, als zuvor.(Das scheint aber nicht so zu sein... OK, soooo 
teuer sind NiMH-Zellen nicht. Und ja, es ist vermutlich übertriebener 
Perfektionismus...)

Nebenbei bemerkt:  Der Akku dient übrigens nicht dazu ein RC-Modell zu 
betreiben sondern als Stromquelle für einen Funksendeempfänger. Die 
fließenden Ströme sind also nicht ganz so brutal hoch wie im 
RC-Modellbau (maximaler Strom 15A, minimaler Strom 0,5A, Durchschnitt 
irgendwo bei 1 bis 1,5A).

Stefan

von YoRoM (Gast)


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Ich denke was der TS suchte war das hier:
https://www.electroschematics.com/balancing-ni-mh-battery-packs/

Auch wenn das jetzt schon ein paar Jahre her ist... eventuell verirrt 
sich ja doch mal wieder jemand zu dem Thread.

Gruß YoRoM

von MaWin (Gast)


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YoRoM schrieb:
> Ich denke was der TS suchte war das hier:

Hoffentlich nicht, denn die Problembeschreibung und angebliche Lösung 
gehört wohl zu einer frühen Form der alternativen Fakten. Sorich: ist 
völlig an den Haaren herbeigezogener Unsinn.

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