Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Unterschied Li-Ion Balancer und Laderegler


von ArduinoFan (Gast)


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Hallo Technikfreunde,

Ich muss nun doch Mal einen Beitrag eröffnen da ich irgendwie nicht das 
richtige Verständnis für eine Ladeschaltung bekomme.

Ich möchte gerne einen Audioverstärker inkl Bluetooth Empfänger 
(~12V-18V) mit einem Li-Ion Akku betreiben. Das Netzteil soll ggf. 
Dauerhaft angeschlossen sein. Bei Bedarf abgezogen werden und per Akku 
weiter betrieben werden.

Ich hatte dann bereits gelesen, dass bei einer 4S Konfiguration die 
Zellen ausbalanciert werden sollten. Ich habe dann nach einem Balancer 
Board geschaut, da ich für das kleine Projekt nichts selbst 
zusammenlöten möchte.

Nun schrieben aber welche zu folgendem Board: Zkee Shop 4S 12V-14.8V 30A 
Lithium Battery 18650 Charger Protection Board Balance Module
Zu finden hier: 
https://www.amazon.de/Zkee-Shop-4S-30A-Protection/dp/B073MJDWC5/ref=mp_s_a_1_1?keywords=li-ion+balancer+4s&qid=1584199095&sr=8-1

.....dass so ein Balancer keine Ladefunktion hat bzw keine Laderegler. 
Was genau ist da der Unterschied? Ich dachte, dass ein Balancer quasi 
für mich das BMS ist und Ladung/Entladung/Überladeschutz etc bietet. 
(Warum eigentlich Entladen?)

Ist so eine 4S Balancer Platine für meinen Einsatzzweck geeignet?

Vielen dank.

von Dieter (Gast)


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von Dieter (Gast)


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Schutzschaltung+Balancer müssen abgestimmt sein auf das Ladegerät.

von Kai S. (kai1986)


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Hallo,

zuerst brauchst du eine Schutzbeschaltung, die im optimaler Weise 
Spannung (für jede Zelle einzeln), Strom und Temperatur überwacht. Hier 
sind die zulässigen Parameter für Laden und Entladen unterschiedlich. 
Die Parameter zum Laden sind üblich deutlich kleiner als die zum 
Entladen. Kritische Parameter sind:
- Unterspannung (beim Entladen)
- Überspannung (beim Laden)
- Überstrom (unterschiedlich beim Laden und Entladen)
- Kurzschluss (wird oft getrennt ausgeführt, da die Ströme dabei so hoch 
sind, das sie den Überstromschutz zerstören würden bevor dieser auslöst)
- Untertemperatur (hauptsächlich beim Laden)
- Übertemperatur (unterschiedlich beim Laden und Entladen)

Als weiteres Teil gibt es Balancer, der Ladungsunterschiede der Zellen 
ausgleicht, womit die Lebensdauer des Akkupacks verlängert wird.

Das BMS enthält üblicherweise Schutzbeschaltung und Balancer und fügt 
Zusatzfunktionen wie beispielsweise eine Ladezustandsanzeig und 
Kommunikationsschnittstellen hinzu.


Zum Betrieb der Batterie musst du zusätzlich sicherstellen, das die 
zulässigen Parameter eingehalten werden, da vorhergehendes nur als 
Sicherheitsmaßnahmen dienen. Beim Entladen des Akkupacks wird das 
üblicherweise über die Auslegung gemacht (Last zieht weniger Strom als 
der Pack liefern kann). Zum Laden wird bei Li-Ion das CC-CV Verfahren 
(constant current - constant voltage) angewendet, sprich es wird zuerst 
mit einem konstanten Strom (CC) geladen bis der Pack die 
Ladeschlussspannung erreicht. Danach wird die Spannung konstant gehalten 
(CV) bis der Strom auf einen festgelegten Wert abgesunken ist. Dieses 
Verhalten übernimmt der Laderegler. Würdest du einfach ein Netzteil 
anschließen, dann würde entweder der Netzteilausgang überlastet oder die 
Schutzschaltung des Akkus würde abschalten, oder irgend ein Gemisch 
daraus, was manchmal so aussieht, als würde das Laden funktionieren aber 
hochgradig riskant ist.

Gruß Kai

von Oliver S. (oliverso)


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Ein Balancer gleicht unterschiedliche Zellenspannungen aus, ein 
Ladegerät lädt. Balancer gibt es einzeln oder in Kombination mit 
Ladegerät.

Was allerdings diese Begriffe in Angeboten mit maschinell aus dem 
Chinesischen übersetzten Fantasiebeschreibungen dann bedeuten sollen, 
weiß wohl nicht mal der Autor. Da muß man halt aus der Beschreibung 
raten, was das alles sein soll.

Oliver

von Armin X. (werweiswas)


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Der Laderegler regelt, solange die Akkuspannung noch niedrig ist, 
zunächst den Strom auf einen voreingestellten Maximalwert.
Wenn die Spannung des Packs die Maximalspannung erreicht hat reduziert 
der Regler den Strom soweit, dass die Spannung nicht weiter ansteigt.

Das BMS überwacht dabei lediglich dass keine der Zellen unzulässig hoch 
geladen wird und schaltet ggf ab.
Selbiges auch in Entladerichtung.

von ArduinoFan (Gast)


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Wow. Vielen Dank für die hilfreichen Erklärungen. Dann wird mir einiges 
klarer.
Ich hatte unter Balancer dann etwas falsches verstanden (dass dieser 
auch regelt)!

Gut dass ich nochmal nachgefragt habe. Ich lese mich noch mehr in das 
Thema ein.

Tendenziell würde ich dann nach einem BMS schauen. Kennt da jemand gute 
Platinen im möglichst kleinen Format? Mir geht es nicht um eine schnelle 
Ladung sondern eher um einen Platzsparenden Einbau.

Bzgl CC-CV hatte ich auch schon Mal etwas gelesen. Auch dass es aktives 
und passives Balancing gibt. Mir würde erstmal passives reichen. Bei 
meinem nächsten Projekt würde ich mich dann ggf Mal mit aktivem 
Balancing beschäftigen.

PS: auf was für Werte sollte man bei einem Laderegler / Balancer achten 
um 4x 18650 mit ca 3Ah zu laden? Meine Verbraucher ziehen etwa im 
Durchschnitt 750mA.

Grüße ArduinoFan.

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