Hallo Forum,
ich habe meine Schaltung für den Betrieb mit einer Lithium-Ionen Zelle
ausgelegt und bin jetzt auf der Suche nach einer geeigneten Zelle.
Die Zelle soll in einem Lasertag Gerät fest verbaut werden und mit einem
MCP73832T-2DCI/OT mit 500 mA über einen micro USB Anschluss geladen
werden. Die Steuerung des angeschlossenen Lasertag-Geräts übernimmt ein
Atmega8A.
Maximaler Strombedarf der Schaltung im Betrieb liegt bei ca. 400 mA.
Ins Auge gefallen ist mir die 18650er Baureihe (diverser Hersteller).
Hier gibt es die Zellen mit und ohne Schutzelektronik.
Jetzt die Frage: Wie wichtig ist es, dass die Zelle eine eingebaute
Schutzelektronik besitzt?
Gefahren:
-Brandgefahr / Zerstörung der Zelle
Mögliche Ursachen:
-Tiefentladung
-Überladung
-Kurzschluss bzw. zu hoher Entladestrom
Abhilfe:
-Tiefentladung: Abschalten bei Unterschreiten einer definierten Spannung
(mit Komparator oder Mikrocontroller ADC)
-Überladung: Lade-IC wird verwendet, welcher zuverlässig die
Ladeschlussspannung einhält
-Kurzschluss: Einbau einer Schmelzsicherung auf der Platine
Um meine Frage konkreter zu formulieren:
Gibt es Gründe (die ich jetzt noch nicht sehe) dafür, eine Zelle mit
eingebauter Schutzelektronik zu kaufen, weil es eine erhöhte Sicherheit
bietet oder kann man alle Schutzfunktionen selbst zuverlässig nachbauen?
Liebe Grüße
René
Du kannst die Schutzelektronik einfach mit auf deine Platine packen.
Der einzige Grund für eine geschützte 18650er ist die Vermeidung von
Unfällen, wenn der Nutzer die Zelle außerhalb des Gerätes handelt (lose
in der Tasche und Kurzschluss durch Schlüsselbund o.ä.).
Die geschützten Zellen sind meist ein paar mm länger als die normalen.
Es ist daher nicht so einfach, einen Halter für solche Zelle zu finden.
Ich habe mich daher für eine ungeschützte Variante entschieden und eine
externe Schutzschaltung ergänzt.
Ok, danke.
Meint ihr es ist ausreichend den Tiefentladungsschutz mittels ADC vom
Mikrocontroller zu realisieren oder macht man so etwas besser diskret
mit einem Operationsverstärker, weil weniger Fehleranfällig?
Kibo schrieb:> Meint ihr es ist ausreichend den Tiefentladungsschutz mittels ADC vom> Mikrocontroller zu realisieren oder macht man so etwas besser diskret> mit einem Operationsverstärker, weil weniger Fehleranfällig?
Zelle mit Schutzschaltung kaufen!
Eine Schutzschaltung muß auch schützen, wenn die Ladechnik durchgeht,
die Du vermutlich im anderen Thread noch nicht im Griff hast oder oder
die Lastschaltung stirbt. Für diesen Zweck gibt es spezielle ICs, das
wird generell in Hardware unabhängig von der Umgebung gemacht.
Im Anhang etwas, was ich mal irgendwo aus dem Rinernet gefischt habe.
Ein kleiner Hinweis von mir. Falls du planst, den Akku zu laden während
deine Schaltung Strom zieht, könnte das schiefgehen. Ich kenne den
MCP73832 nicht, aber er könnte sich ähnlich wie ein TP4056 verhalten.
Schaut mal in diesen Thread rein:
Beitrag "Frage zu 5V-Mini-USB-1A-Lithium-Li-ion-Akku-Lademodul"
Das würde für eine geschützte Zelle sprechen, bzw. für eine unabhängige
Schutzschaltung (wie im vorigen Beitrag skizziert).
Peter schrieb:> Die geschützten Zellen sind meist ein paar mm länger als die> normalen.> Es ist daher nicht so einfach, einen Halter für solche Zelle zu finden.> Ich habe mich daher für eine ungeschützte Variante entschieden und eine> externe Schutzschaltung ergänzt.
Als Halter für die Zelle nehme ich zwei Einzelkontakte, die für die
18650er Akkus gemacht sind. Diese löte ich auf eine Platine, da kann ich
den Abstand selbst bestimmen.
Walta S. schrieb:> Lasertag - das heisst, die Batterie wird direkt am Körper> getragen?>> Walta
Die Batterie befindet sich im Gerät, welches in der Hand gehalten wird.
Daher sind meine Sicherheitsanforderungen an das Produkt auch erhöht.
Manfred schrieb:> Kibo schrieb:>> Meint ihr es ist ausreichend den Tiefentladungsschutz mittels ADC vom>> Mikrocontroller zu realisieren oder macht man so etwas besser diskret>> mit einem Operationsverstärker, weil weniger Fehleranfällig?>> Zelle mit Schutzschaltung kaufen!
Meinst du Zelle mit eingebauter Schutzschaltung kaufen oder genügt es
auch, wenn ich den von dir angehängten Aufbau auf der Platine
realisiere?
> Eine Schutzschaltung muß auch schützen, wenn die Ladechnik durchgeht,> die Du vermutlich im anderen Thread noch nicht im Griff hast oder oder> die Lastschaltung stirbt. Für diesen Zweck gibt es spezielle ICs, das> wird generell in Hardware unabhängig von der Umgebung gemacht.>> Im Anhang etwas, was ich mal irgendwo aus dem Rinernet gefischt habe.
Danke, also Schutzschaltung nicht über Mikrocontroller realisieren. Da
fühle ich mich auch sicherer.
Und FYI, ich habe die Zelle jetzt schon mehrere Male mit der Ladetechnik
geladen und die ersten Tests verliefen gut :)
MinMax schrieb:> Ein kleiner Hinweis von mir. Falls du planst, den Akku zu laden> während> deine Schaltung Strom zieht, könnte das schiefgehen. Ich kenne den> MCP73832 nicht, aber er könnte sich ähnlich wie ein TP4056 verhalten.> Schaut mal in diesen Thread rein:>> Beitrag "Frage zu 5V-Mini-USB-1A-Lithium-Li-ion-Akku-Lademodul">> Das würde für eine geschützte Zelle sprechen, bzw. für eine unabhängige> Schutzschaltung (wie im vorigen Beitrag skizziert).
Danke für den Hinweis, ich werde das Gerät nicht während des Betriebes
laden. Solange es nicht benutzt wird hat es einen Standby-Strom von 10
mA oder so. Vielleicht lasse ich es zusätzlich noch in den PowerDown
Modus gehen, sobald es merkt, dass die Batterie geladen wird.
Kann mir noch jemand sagen, wie der DW01A den over current erkennt? Im
Datenblatt wird ein Widerstand zwischen GND und CS angeschlossen und
dieser wird wiederum mit einem Komparator verbunden.
Was für eine Spannung fällt denn dann über diesem Widerstand ab?
Kibo schrieb:> Kann mir noch jemand sagen, wie der DW01A den over current erkennt?
Über den Spannungsabfall am On-Widerstand (R_ds_on) des MOSFET. Der
äußert sich als positive Spannung an CS (gegenüber GND).
> Im> Datenblatt wird ein Widerstand zwischen GND und CS angeschlossen> Was für eine Spannung fällt denn dann über diesem Widerstand ab?
Im Normalbetrieb keine. Der Widerstand hat eine reine Schutzfunktion.
Ich würde in jedem Fall zu einer Zelle mit eingebauter Schutzschaltung
raten. Die Schutzschaltung schützt nur, wenn sie mit der Zelle verbunden
ist und nichts zwischen Zelle und Schutzschaltung passieren kann.
Die Behauptung, Zellen mit Schutzschaltung wären länger und würden nicht
in Halterungen passen, kann ich nicht bestätigen. Im Zweifelsfall nur
vom Markenhersteller kaufen und ins Datenblatt schauen. Wenn es kein
Datenblatt gibt, Finger weg!
Kannst du mal einen Typ nennen? Mir wäre die geschützte Variante lieber,
ich habe aber keinen geschützten Akku gefunden, der die gleichen
Abmessungen wie ein ungeschützter hat und damit in eine handelsübliche
Halterung passt.
Kibo schrieb:> Jetzt die Frage: Wie wichtig ist es, dass die Zelle eine eingebaute> Schutzelektronik besitzt?
Du hast keinen Grund, eine Zelle zu nehmen, die NICHT geschützt wäre.
Die nimmt man nur, wenn man sie mit hohem Strom belasten muss, weit über
1C, wie z.B. für Quadrokopter oder Akkuschrauber.
Bei deinen 400mA wird die Schutzschaltung nicht wegen Überstrom
zumachen, also nimmt man einen Akku mit Schutzschaltung. GERADE wenn du
deinen Lader selber baust.
Peter schrieb:> Kannst du mal einen Typ nennen? Mir wäre die geschützte Variante lieber,> ich habe aber keinen geschützten Akku gefunden, der die gleichen> Abmessungen wie ein ungeschützter hat und damit in eine handelsübliche> Halterung passt.
Hmm. Jetzt wo du das sagst, finde ich auch keine. Vielleicht erinnere
ich mich ja falsch, aber ich glaube ich hätte mal eine 18650er mit
Schutzschaltung und ~65mm Länge (ca. weil nur mit dem Lineal und nicht
mit dem Meßschieber gemessen - aus offensichtlichen Gründen) von Pollin
gehabt.
Axel S. schrieb:> Kibo schrieb:>> Kann mir noch jemand sagen, wie der DW01A den over current erkennt?>> Über den Spannungsabfall am On-Widerstand (R_ds_on) des MOSFET. Der> äußert sich als positive Spannung an CS (gegenüber GND).
Danke für die Erklärung!
Axel S. schrieb:> Ich würde in jedem Fall zu einer Zelle mit eingebauter Schutzschaltung> raten. Die Schutzschaltung schützt nur, wenn sie mit der Zelle verbunden> ist und nichts zwischen Zelle und Schutzschaltung passieren kann.
Ja direkt an der Zelle ist natürlich das Sicherste, da stimme ich dir
zu.
Michael B. schrieb:> Du hast keinen Grund, eine Zelle zu nehmen, die NICHT geschützt wäre.
... nur der Preis. Ungeschützt gibt es den Sony Konion schon ab 3 Euro.
Geschützt hab ich jetzt die 'Trustfire 18650 2400mAh 3,7V geschützt'
gefunden für 5,25 Euro. Ich schätze mal dann werde ich die nehmen.
> Du hast keinen Grund, eine Zelle zu nehmen, die NICHT geschützt wäre.
Dann versuch doch mal, geschützte Zellen von den Markenherstellern zu
bekommen (Sony/Samsung/LG/Sanyo). Die geschützen sind doch durch die
Reihe von Taschenlampenhersteller u.ä. rewrappte Zellen und du weißt
nie, was drin ist. Die kosten dann gern auch mal das doppelte von
Markenzellen.
Hier herrscht mal wieder diese Übervorsicht - ich kanns nicht genau
abschätzen, also mind eine Größenordnung mehr als wirklich nötig. Es
spricht nichts dagegen, den Schutz auch direkt auf dem Board zu
erledigen - entweder durch diskrete Hardware oder durch Software. Die
Dampfen (E-Zigaretten) kommen damit sehr gut zurecht.
Axel S. schrieb:> Die Behauptung, Zellen mit Schutzschaltung wären länger und würden nicht> in Halterungen passen, kann ich nicht bestätigen.
Deine Aussage kann ich nicht bestätigen, in Daten sehe ich immer 70mm
Länge.
Kibo schrieb:> Trustfire 18650 2400mAh
Finger weg von allen Chinesen und "..fire", das ist durchweg Müll. Halte
Dich an die bekannten vier Namen, die foobar genannt hat.
foobar schrieb:> Dann versuch doch mal, geschützte Zellen von den Markenherstellern zu bekommen
Gibt es, aber deutlich teurer als ungeschützt:
https://www.reichelt.de/industriezelle-li-ion-18650-3-6-v-2600-mah-button-top-sanyo-18650-pcb-p118280.html?
Batteriehersteller stellen keine geschützten Zellen her.
Es sind davon unabhängige Hersteller, die Zellen kaufen und dann mittels
dieser und einer Schutzelektronik eine geschützte Zelle herstellen (und
dann unter eigenen Label verkaufen).
foobar schrieb:> entweder durch diskrete Hardware oder durch Software. Die Dampfen> (E-Zigaretten) kommen damit sehr gut zurecht.
Naja ;-) Die 80 Watt Dämpfe wird die Spannung so weit hochsteppen das
der entsprechende Strom fließt.
Steckt der Nutzer dort eine ungeeignete Zelle rein (keine high drain),
oder eine high drain die altersbedingt die A nicht mehr liefert... Dann
kann das Zeug auch abfackeln.
Das ist das Problem wenn man ein Produkt mit Akkufach für 18650er hat.
Hier ist dann der Anwender in der Verantwortung.
Und geschützte Zellen vorzusehen hilft nicht, der Nutzer kann hier
jederzeit eine ungeschützte einsetzen. Oder die geschützte am Ende ihrer
Lebenserwartung fackelt halt ab ;-)
