mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Laden eines Li-ION-Akkus mit 4 Kontakten


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
Autor: GPSler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Liebe Experten,

ich würde gerne den folgenden Akku außerhalb des Gerätes laden, in dem 
er sich normalerweise befindet:

https://buy.garmin.com/en-US/US/p/pn/010-12456-06

Nach einiger Recherche glaube ich, über diesen Akku Folgendes zu wissen:

Er besteht aus zwei Zellen, die parallel geschaltet sind. Es handelt 
sich um Li-ION-Zellen mit 3.7 V. Die Kapazität des Akkus beträgt 
insgesamt 4400 mAh. Der Akku ist vom Typ 1ICR19/65-2.

Wie Ihr seht, besitzt der Akku vier Kontakte. Ich habe 
Universal-Ladegeräte für Li-ION-Akkus mit 2 Kontakten gefunden (die gibt 
es massenweise, die Position der Kontakte des Ladegeräts ist dabei mit 
einem Schieber verstellbar), aber keine für Akkus mit 4 Kontakten.

Ich nehme, daß die Zellen in dem Akku komplett voneinander getrennt sind 
und daß jeweils 2 Kontakte zu einer Zelle gehören. Dies würde es 
ermöglichen, mithilfe eines dieser Universal-Ladegeräts die Zellen 
nacheinander zu laden. Dies bedeutet aber den doppelten Zeitaufwand beim 
Laden - nicht akzeptabel.

Deshalb:

1) Kennt jemand zufällig ein käufliches Ladegerät, mit dem man diesen 
Akku laden kann?

2) Welche sonstigen Optionen habe ich (mal abgesehen von der Option, ein 
Ladegerät für Li-ION-Rundzellen zu nehmen, dort Kabel an + und - bei 
zwei Schächten anzulöten und die Kabel dann irgendwie mit den Kontakten 
des Akkus zu verbinden)?

Eine andere Idee spukt mir noch im Kopf herum, die ich selbst aber nicht 
ohne Hilfe umsetzen kann: Der Akku ist geschlossen - keine Chance, das 
Gehäuse ohne Zerstörung zu öffnen. Es wäre doch sehr schick, wenn man 
das Gehäuse mittels 3D-Drucker nachbauen könnte, allerdings so, daß es 
geöffnet werden kann. Dann könnte ich die Kapazität des Akkus sogar noch 
steigern (ich habe heute bei meinen Recherchen gesehen, daß es 
Li-ION-Rundzellen in der betreffenden Größe mit über 3000 mAh gibt ...), 
aber vor allem könnte ich die Zellen dann in einem üblichen Ladegerät 
laden. Besondere Schwierigkeiten sehe ich dabei, die Kontakte zu 
beschaffen und mechanisch mit dem Gehäuse zu verbinden. Ich habe keine 
Ahnung davon, wie man so etwas macht.

Was haltet Ihr davon?

Autor: nur zufällig hier (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
GPSler schrieb:
> Besondere Schwierigkeiten sehe ich dabei, die Kontakte zu beschaffen und
> mechanisch mit dem Gehäuse zu verbinden. Ich habe keine Ahnung davon,
> wie man so etwas macht.

Ganz einfach, man kauft diese Universalladegeräte mit dem Schieber der 
die Kontakte justiert, rupft die lebensgefährliche Elektronik dort raus 
und nutzt das als Adapter zum Anschluss an ein richtiges Ladegerät.

Autor: nur zufällig hier (Gast)
Datum:

Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Die Akkus werden parallel geschaltet sein. Und zwei dieser Kontakte 
gehen zu den Akkus. Der Rest wird Temperatursensor und/oder ID sein.

Autor: Harald W. (wilhelms)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
GPSler schrieb:

> Ich nehme, daß die Zellen in dem Akku komplett voneinander getrennt sind
> und daß jeweils 2 Kontakte zu einer Zelle gehören.

Das wäre eher unülich. Üblich ist eher ein eingebautes IC,
welces Informationen über Ladezustand und Alter des Akkus
speichert. Wenn man dann den Akku ausserhalb des vorgese-
henen Gerätes lädt, kann es pssieren, das das Gerät den
Akku als leer oder defekt einstuft, obwohl er voll ist.
Aber sowas kann man mit Hilfe einiger Messungen an den
Kontakten feststellen.

Autor: René F. (therfd)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich denke eher das beide Zellen fest parallel verbunden sind und die 
anderen beiden Kontakte zur Kommunikation mit einem BMS sind.

Autor: nur zufällig hier (Gast)
Datum:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Harald W. schrieb:
> Üblich ist eher ein eingebautes IC,
> welces Informationen über Ladezustand und Alter des Akkus
> speichert.

Klingt viel zu teuer für die Realität ;-)
So etwas ist mir real noch nie untergekommen. Ich kenne nur die übliche 
Protection (Unterspannung usw.).
Ich möchte aber natürlich nicht abstreiten das so etwas real existiert. 
Im Zweifel muss man halt nen Pack opfern und reinschauen.

Autor: Harald W. (wilhelms)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
nur zufällig hier schrieb:
> Harald W. schrieb:
>> Üblich ist eher ein eingebautes IC,
>> welces Informationen über Ladezustand und Alter des Akkus
>> speichert.
>
> Klingt viel zu teuer für die Realität ;-)
> So etwas ist mir real noch nie untergekommen.

Sowas ist inzwischen eher die Regel und nicht die Ausnahme.
Zumindest bei Akkus für Computer o.ä. Solche ICs kosten bei
grossen Stückzahlen nur wenige Cent.

Autor: Äxl Real (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Da wird ein 10K NTC drinn sitzen, ein Temperaturabhängiger Widerstand.

Autor: GPSler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
nur zufällig hier schrieb:
> Ganz einfach, man kauft diese Universalladegeräte mit dem Schieber der
> die Kontakte justiert, rupft die lebensgefährliche Elektronik dort raus
> und nutzt das als Adapter zum Anschluss an ein richtiges Ladegerät.

Kleines Mißverständnis: Als ich "... keine Ahnung davon, wie man so 
etwas macht." schrieb, meinte ich eigentlich den Nachbau des 
AKKU-Gehäuses (mit dem Zweck, das originale Gehäuse durch eines zu 
ersetzen, welches sich öffnen läßt).

nur zufällig hier schrieb:
> Die Akkus werden parallel geschaltet sein. Und zwei dieser Kontakte
> gehen zu den Akkus. Der Rest wird Temperatursensor und/oder ID sein.

Vielen Dank für die Erklärung. Das verkompliziert die Sache natürlich 
erheblich. Ich hätte mir noch vorstellen können, eine zu öffnende 
Version des Gehäuses nachzubauen, wenn es dabei rein um die Mechanik 
gehen würde. Mit Elektronik wird das wohl zu aufwendig.

Daß zwei Zellen enthalten sind, die nicht in Reihe geschaltet sind, 
dessen bin ich mir sicher. Das geht aus der Typenbezeichnung hervor.

Harald W. schrieb:
> Das wäre eher unülich. Üblich ist eher ein eingebautes IC,
> welces Informationen über Ladezustand und Alter des Akkus
> speichert. Wenn man dann den Akku ausserhalb des vorgese-
> henen Gerätes lädt, kann es pssieren, das das Gerät den
> Akku als leer oder defekt einstuft, obwohl er voll ist.
> Aber sowas kann man mit Hilfe einiger Messungen an den
> Kontakten feststellen.

Ich werde gleich einmal nachmessen. So ein Ärger. Ich war mir fast 
sicher, daß die Zellen nicht direkt parallel geschaltet sind. Führt die 
Parallel-Schaltung nicht zu großen Problemen, wenn die Zellen eine (auch 
nur minimal) abweichende Spannung aufweisen?

nur zufällig hier schrieb:
> Im Zweifel muss man halt nen Pack opfern und reinschauen.

Das fällt mir im Moment ein bißchen schwer, bei einem Preis von 50 EUR 
für den Akku und angesichts eines nicht vorhandenen Ersatz-Akkus ...

Ich hatte eigentlich die Hoffnung, daß das Gerät selbst den Schutz gegen 
Unterspannung und andere Bösartigkeiten implementiert und daß sich im 
Gehäuse tatsächlich nur die Zellen verbergen. Daß im Gehäuse ein 
Temperatur-Sensor sitzen sollte, sehe ich allerdings ein. Somit hat sich 
meine Vermutung von zwei Kontakten pro Zelle wohl erledigt.

Ich werde jetzt messen gehen (soweit für mich möglich) und Euch dann 
nochmals um Rat bitten.

Bis hierher schon einmal vielen Dank an alle!

Autor: Harald W. (wilhelms)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
GPSler schrieb:


> Führt die
> Parallel-Schaltung nicht zu großen Problemen, wenn die Zellen eine (auch
> nur minimal) abweichende Spannung aufweisen?

Wenn die Zellen passend selektiert sind, gibts keine Probleme.
Eine solche Parallelschaltung gibts massenhaft in Laptops.

Autor: GPSler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So ... ich habe gerade gemessen, verstehe aber das Ergebnis nicht:

Der Akku scheint ein ein gemeinsames Plus zu haben (rechter Kontakt). 
Der zweite Kontakt von rechts liefert gegen dieses Plus 3.7 V, ebenfalls 
der dritte Kontakt von rechts. Ich vermute, daß der zweite Kontakt von 
rechts das Minus einer Zelle ist und der dritte von rechts das Minus der 
anderen Zelle (wahrscheinlich liege ich wieder falsch ...).

Ein Rätsel ist mir der vierte (und somit letzte) Kontakt von rechts. 
Dieser liefert gegen das oben erwähnte Plus 4 V; es ist also ganz sicher 
irgendeine Elektronik enthalten. Die Spannung an diesem Kontakt hängt 
NICHT von der Temperatur des Akkus ab.

Die restlichen möglichen 3 Paare (2. und 3. Kontakt von rechts, 2. und 
4. Kontakt von rechts, 3. und 4. Kontakt von rechts) liefern 0 V.

Wie könnte man das interpretieren?

Autor: Harald W. (wilhelms)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
GPSler schrieb:

> Ein Rätsel ist mir der vierte (und somit letzte) Kontakt von rechts.
> Dieser liefert gegen das oben erwähnte Plus 4 V;

Dann dürfte das wohl der "echte" Minuspol sein.

Autor: GPSler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Harald W. schrieb:
> Dann dürfte das wohl der "echte" Minuspol sein.

Wie ist das gemeint (bitte entschuldige, falls die Frage blöd ist ...)? 
Dann wäre also eine Elektronik enthalten, die aus irgendeinem Grund die 
Spannungsversorgung von den 3.7 V der Zellen auf 4 V erhöht?

Einen Grund dafür gäbe es eigentlich nicht. Ich hatte noch nicht 
verraten, daß das Batteriefach des fraglichen Geräts auch die 
Möglichkeit bietet, statt des Akkus, um den es hier geht, 3 NiMH-Akkus 
der Bauform AA einzulegen. Diese werden dann in Serie betrieben, liefern 
also 3.6 V. Das bedeutet, daß das Gerät nur 3.6 V an Spannung benötigen 
sollte.

Natürlich kann man nicht ausschließen, daß das Gerät selbst die von den 
NiMH-Akkus gelieferte Spannung intern auch auf 4 V wandelt, jedoch von 
dem Akku, um den es hier geht, erwartet, dies selbst zu tun. Aber 
richtig Sinn macht das nicht ... oder doch?

Autor: GPSler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Harald W. schrieb:
> Dann dürfte das wohl der "echte" Minuspol sein.

Noch eine Frage hierzu: Auf dem Akku steht noch "Nominal Rating: 3.7 V, 
4400 mAh, 16.28 Wh". Muß das "Nominal Rating" nicht der gelieferten 
Spannung entsprechen (und somit die 4 V etwas anderes sein als der 
"echte Minuspol")?

Autor: foobar (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
LiIon-Zellen haben aufgeladen 4.2V, leer ca 3.2V und nominal 3.7V.

Autor: Dirk D. (onemintyulep)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Zellen sind ganz sicher parallel. Der Akku liefert dann zwischen 3 
und 4,2V. Hast du das Gerät? Dann schliesse doch einfach das 
USB-Ladekabel(?) an und miss im Batteriefach.
Ich würde nach deiner Messung auch vermuten dass links Minus ist, rechts 
Plus, und in der Mitte ein Temperatursensor, wozu auch immer.
Theoretisch solltest du nur noch zwischen den richtigen Pins Spannung 
messen wenn du deinen Spannungsmesser mit 100R oder so brückst. Dem Akku 
sollte das nichts ausmachen.
Zum Laden ist der Temperatursensor irrelevant. Du musst nur die 2 
richtigen Pins finden.

Autor: Harald W. (wilhelms)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
GPSler schrieb:

> Ich hatte noch nicht
> verraten, daß das Batteriefach des fraglichen Geräts auch die
> Möglichkeit bietet, statt des Akkus, um den es hier geht, 3 NiMH-Akkus
> der Bauform AA einzulegen.

Dann kennst Du ja die Haupt-Spannungsanschlüsse.

Autor: GPSler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Harald W. schrieb:
> Dann kennst Du ja die Haupt-Spannungsanschlüsse.

Danke für den Hinweis. Gute Idee - Ich werde morgen mal messen, ob die 
Anschlüsse tatsächlich zusammenhängen.

Die NiMH-Akkus werden nämlich quer in das Batteriefach eingebaut und 
dabei mit Anschlüssen kontaktiert, die räumlich (einige cm) von den 
Anschlüssen des Akkus getrennt sind, um den es hier geht. Deshalb bin 
ich noch gar nicht auf die Idee gekommen, daß die Anschlüsse 1:1 
zusammenhängen, obwohl es logisch wäre.

Das wird interessant - ich werde berichten.

Autor: GPSler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich habe in der Zwischenzeit weitere Ergebnisse erarbeitet:

Harald W. schrieb:
> Dann kennst Du ja die Haupt-Spannungsanschlüsse.

Der Minus-Pol der NiMH-Akkus hängt mit dem Minus-Pol des Li-ION-Akkus 
zusammen (0 Ohm). Für den Plus-Pol gilt das NICHT. Weitere Verbindungen 
waren nicht ersichtlich (jeweils mehrere hundert kOhm zwischen den 
Kontakten für die NiMH-Akkus und denen für den Li-ION-Akku).

Ich habe zwischenzeitlich einen weiteren Test durchgeführt: Ich habe den 
Akku voll geladen und dann das Gerät laufen lassen, bis es sich 
abgeschaltet hat. Dann habe ich den Akku entnommen und nochmals die 
Spannungen zwischen den Kontakten gemessen. Das Ergebnis ist 
interessant:

Die Spannung zwischen den äußeren beiden Kontakten ist von 4 V auf 3.1 V 
gefallen. Die Spannung zwischen dem rechten Kontakt und zwischen dem 
zweiten Kontakt von rechts ist von 3.7 V auf 2.8 V gefallen, ebenso die 
Spannung zwischen dem rechten Kontakt und dem dritten Kontakt von 
rechts.

Ich vermute nun, daß die beiden mittleren Kontakte über eine Diode mit 
dem linken Kontakt verbunden sind. Die Spannungsdifferenz zwischen den 
beiden mittleren Kontakten und dem linken scheint jedenfalls immer 
gleich zu bleiben (nämlich 0.3 V bei vollem wie bei leerem Akku).

Darf ich daraus schließen, daß die beiden mittleren Kontakte doch nicht 
für Daten oder Auswertung eines NTC gedacht sind, sondern nur der 
Spannungsüberwachung beim Laden dienen?

Dirk D. schrieb:
> Hast du das Gerät? Dann schliesse doch einfach das
> USB-Ladekabel(?) an und miss im Batteriefach.

Ja, das habe ich (neu gekauft). Ich würde es gerne behalten (es ist am 
Freitag eingetroffen, ich kann es also noch zurückgeben), aber nur, wenn 
ich das hier geschilderte Problem gelöst bekomme. Vielen Dank für die 
Idee - das Ergebnis der Messung werde ich nachreichen (heute oder 
morgen).

Dirk D. schrieb:
> Theoretisch solltest du nur noch zwischen den richtigen Pins Spannung
> messen wenn du deinen Spannungsmesser mit 100R oder so brückst.

Auch für diese Idee vielen Dank. An den Temperaturmesser glaube ich im 
Moment nicht mehr wirklich (siehe oben), aber vielleicht kann man aus 
dieser Messung etwas lernen. Das Ergebnis reiche ich auch heute oder 
morgen nach.

Mein Meßgerät kann übrigens die üblichen NTCs auswerten, und ich habe 
alle möglichen Paarungen von Kontakten in jeder Richtung (also 12 
Möglichkeiten) getestet; leider gab es dabei keinen "Treffer" in Form 
eines sinnvollen Wertes.

Autor: Stefan M. (derwisch)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Akkus mit 4 Anschlüssen sind nichts Besonderes.
Siehe eigentlich alle Akkus für Mobiltelefone.

Nach meiner Erfahrung sind die äusseren Anschlüsse immer die 
"Hauptkontakte", die man zum laden / entladen kontaktiert.

die Inneren sind oft die Kontakte für den eingebauten Temperatursensor.

Meist steht an den äusseren Anschlüssen ja auch "+" und "-" dran.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.