Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Li-Ion Adapter für NiMH Akkus


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von Edwin (Gast)


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Hallo

Ich habe kürzlich entdeckt, dass es Li-Ion-Ersatzakkus für NiMH mit 
eingebauter Ladeschaltung bzw. Logik gibt, Bsp:
https://www.amazon.de/Lithium-Ionen-Akku-4400mAh-Ersatzakku-passend-Beispiel/dp/B01AGDZ6IG

Leider habe ich aber keine fertigen Schaltungen als Adapter zwischen 
Li-Ion und NiMH gefunden, darum habe ich überlegt, wie sich das 
realisieren lässt.
Ich hätte an einen Strombegrenzten Step-Down-Wandler als Ladeschaltung 
gedacht und zwei Mosfets zum Umschalten zwischen Laden und Entladen, die 
mittels Komparator nur bei angelegter Ladespannung vom ursprünglichen 
Ladegerät gesteuert werden.

Kennt jemand fertige Schaltungen zu dem Thema? Bzw. hat jemand einen 
besseren Lösungsweg für mich?

Danke im Voraus, mfg Edwin

von Motor (Gast)


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Deine Fragestellung ist unlogisch.
Dein Link zeigt, dass der Akku nur 1:1 ausgetauscht wird, ohne 
Modifikation.
Der Akku selbst enthält die notwendige Elektronik.
Was willst Du mit dem Akku betreiben?

von Helge (Gast)


Angehängte Dateien:

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Ähnliches Produkt, anderer Hersteller. Schutz gegen überladen und 
tiefentladen, sonst nix. Nicht mal Zellenausgleich.

von Edwin (Gast)


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Hallo

Danke für die Rückmeldungen.

@ Motor: Der Akku vom Link hat mich nur auf die Idee gebracht, dass es 
einen einfachen Lösungsweg geben müsste, um Geräte mit NiMH ohne Umbau 
auf Li-Ion umzurüsten.
Ich will nicht diesen Akku einsetzen, sondern vielmehr die Logik 
dahinter kennen und für eigene Projekt einsetzen. Wenn es dazu fertige 
Schaltungen gibt (z.B. BMS mit integrierter Ladeschaltung) würde das 
natürlich vieles vereinfachen.

@ Helge: Aber das wäre doch genau das was ich suche? Eine Schaltung, 
welche die Ladespannung bzw. Strom begrenzt. Ich würde halt noch ein BMS 
nachschalten, damit die einzelnen Zellen überwacht werden und ein 
Ladeausgleich stattfindet.
Hast du ein paar Infos für mich über die Platine? Wie nennt man diese, 
bzw. Hersteller?

Danke im Voraus, mfg Edwin

von MaWin (Gast)


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Edwin schrieb:
> hat mich nur auf die Idee gebracht, dass es einen einfachen Lösungsweg
> geben müsste, um Geräte mit NiMH ohne Umbau auf Li-Ion umzurüsten

Wieso kommst du darauf, dass alles was es angeboten gibt, so einfach in 
der Herstellung ist, dass du es leicht auch selber machen kannst ?

Edwin schrieb:
> Eine Schaltung, welche die Ladespannung bzw. Strom begrenzt.

Genau das ist da nicht drin. Das Akkupack mit seiner LiIon 
Schutzschaltung setzt voraus, dass die vorhandene NiMH Ladeschaltung des 
Geräts eine CCCV Strom- und Spannungsbegrenzung hat, deren 
Strombegrenzung nicht nur für NiMH sondern auch LiIon verträglich ist 
und deren Spannungsbegrenzung nicht die Maximalspannung der 
Schutzelektronik übersteigt.

Ein gutes Ersatzakkupack wird dann noch dafür sorgen, dass die 
Ladeelektronik des Geräts ebenso wie bei NiMH erkennt, wann der Alku 
voll ist, auf welche Art auch immer die Ladeschaltung das ermittelt 
(Temperaturanstieg, Spannungsabfall, Zeit).

Dazu wird in dem Akkupack ein LiIon Protection Chip mit Balancer sein 
und ein kleiner Mikrocontroller der den Ladevorgang überwacht und ggf. 
dem Lader auf welche Art auch immer (passend zum Gerät, nicht auf jedes 
übertragbar)  signalisiert wann der Akku voll ist.

Natürlich kann man das nachbauen, aber offensichtlich ist der Nachbau 
nicht so einfach, als dass du ihn durchführen könntest.

Besonders einfach geht das natürlich bei Geräten, deren Ladeschaltung 
sowieso schon mit einem Multichemistry-Lade-IC ausgestattet ist.

von Edwin (Gast)


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Hy

MaWin schrieb:
> Wieso kommst du darauf, dass alles was es angeboten gibt, so einfach in
> der Herstellung ist, dass du es leicht auch selber machen kannst ?
Naja, es geht um einen Ladeadapter und keine Raketenwissenschaft.

MaWin schrieb:
> Genau das ist da nicht drin. Das Akkupack mit seiner LiIon
> Schutzschaltung setzt voraus, dass die vorhandene NiMH Ladeschaltung des
> Geräts eine CCCV Strom- und Spannungsbegrenzung hat, deren
> Strombegrenzung nicht nur für NiMH sondern auch LiIon verträglich ist
> und deren Spannungsbegrenzung nicht die Maximalspannung der
> Schutzelektronik übersteigt.
Strombegrenzung bringen die meisten NiMH Lader schon mit, aber wieso 
sollte ein Hersteller bei einem Gerät, das mit NiMH betrieben wird, die 
Ladespannung so auslegen,  dass diese Li-Ion nicht überschreitet? Und 
dadurch die NiMH nie voll laden - macht doch keinen Sinn...

Aber zurück zum eigentlichen Thema. Wieso würdest du einen µController 
einsetzen? Ich dachte an eine einfache Umschaltung mittels Komparator, 
bin aber natürlich für bessere Lösungen zu begeistern.

Danke im Voraus, mfg Edwin

von MaWin (Gast)


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Edwin schrieb:
> wieso sollte ein Hersteller bei einem Gerät, das mit NiMH betrieben
> wird, die Ladespannung so auslegen,  dass diese Li-Ion nicht
> überschreitet?

Versuche einfach mal korrekt zu lesen und keine Märchen zu erfinden:

MaWin schrieb:
> deren Spannungsbegrenzung nicht die Maximalspannung der Schutzelektronik
> übersteigt.

Es geht um die Maximalspannung der Schutzelektronik, nicht des LiIon.

Da du nicht mal lesen kannst, wird das mit dem 'einfachen Selbstbau' 
nichts. Du überschätzt deine Fähigkeiten.

von Helge (Gast)


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Die NiCd/NiMH-Lader, die ich kenne, sind meistens ziemlich dumm. Da 
kommen im Leerlauf 22-26V raus, der Strom begrenzt auf das, was der 
Trafo (oder Schaltregler) hergibt, geladen wird bis der Akku 
ausschaltet. Manche brauchen einen NTC oder PTC im Akku, manche reden 
mit einem Baustein im Akku. Das ist immer proprietäres Zeugs, nix 
irgendwie standardisiertes.

Die Verbraucher (Staubsauger, Akkuschrauber, Heckenschere usw.) entladen 
bis nix mehr kommt, die nicht ganz so schlechten haben 
Unterspannungsabschaltung und die etwas besseren reden halt auch mit dem 
Baustein im Akku.

Für die ganz-billig-Standardtechnik reicht einfache Massenware-BMS, 
gibts ab einsfuffzig. Beispiel 
https://de.aliexpress.com/item/32839442621.html

Die sollten bei voll das aufladen unterbrechen und bei leer das 
entladen.

Schwierig bis unmöglich wirds, wenn Lader und Verbraucher mit einem 
Baustein im alten Akku reden wollen.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Edwin schrieb:
> Leider habe ich aber keine fertigen Schaltungen als Adapter zwischen
> Li-Ion und NiMH gefunden,

Das liegt auch daran, das eine solche Schaltung mit wenig Aufwand nur 
für den Ersatz von genau 3 oder 6 NiMH, die im Akkufach nebeneinander 
plaziert sind, möglich wäre.

von bianchifan (Gast)


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Edwin schrieb:
> Kennt jemand fertige Schaltungen zu dem Thema?
Ich nicht, da ich NIMH Akkus nur als einzelne Rundzellen in den Größen 
AA und AAA kenne.
In allen meinen Nicht-Rundzellen-Geräten saßen NICd Akkus.

Helge schrieb:
> Schutz gegen überladen und
> tiefentladen, sonst nix. Nicht mal Zellenausgleich.
Du wirst lachen, aber ist ist bei allen mir bekannten Akkus für Pedelecs 
im mittleren 4stelligen €-Bereich genau so.

Helge schrieb:
> Die NiCd/NiMH-Lader, die ich kenne, sind meistens ziemlich dumm. Da
> kommen im Leerlauf 22-26V raus, der Strom begrenzt auf das, was der
> Trafo (oder Schaltregler) hergibt, geladen wird bis der Akku
> ausschaltet.
Bei mir hat noch kein solcher Akku ausgeschaltet.
Ladezeit 12h -18h, in einer Bedienungsanleitung stand tatsächlich was 
von Wecker stellen...

Edwin schrieb:
> Wenn es dazu fertige
> Schaltungen gibt (z.B. BMS mit integrierter Ladeschaltung) würde das
> natürlich vieles vereinfachen.
ES gibt unzählige fertige Schaltungen für alle erdenklichen 
Einsatzgebiete. Niemand, jedenfalls ich nicht, kann sich das aus der 
Nase saugen.

Ich kann nur davon berichten, was ich bislang gemacht habe bei insgesamt 
drei Akkuschraubern mit intern fest verbautem Akku, einmal 7,2V B&D von 
mir und zweimal 12V von Bekannten. Der Aufbau war prinzipiell gleich, 
Ladebuchse, Widerstand plus LED Als Ladeanzeige. Die 12V Geräte hatten 
noch eine Schutz- bzw. Gleichrichtungsdiode, genau kann ich mich nicht 
mehr erinnern.
Ich hhabe den Cadmium Prömpel entfernt und 2 bzw. 3 Konion-Zellen 
(18650) miteinander verlötet, ein Balancerkabel vorgesehen und den 
ganzen Kram samt Füllmaterial im Gehäuse verbuddelt. Als Ladegerät wurde 
ein Imax B6 vorgesehen.
Kürzlich hatte ich meinen B&D mal geöffnet, nachdem der Saft am Ende 
war. Die Zellen hatten exakt die gleiche Spannung! Beim anschließenden 
ausnahmsweise überwachten Laden wichen sie für max. 2sec um 0,01 Volt 
ab.
Den eigentlich geplanten Einbau eines BMS habe ich ausfallenlassen und 
die Schaltung zurück in die Schublade verfrachtet.

In naher Zukunft werde ich die Wechselakkus meines Billigst-Akkubohrers 
umrüsten, entrümpelt sind sie schon, was für ein Dreck.
Das Ladegerät war hochintelligent, zwei Kondensatoren, zwei Dioden, ein 
Widerstand plus LED zur Betriebsanzeige, Das ganze dann über einen 
dünnen Draht (vermutlich Schmelzsicherung) direkt ans Stromnetz.

Die vorgesehenen BMS sind vorgestern bei mir eingetroffen..

Zurück zum Thema..
Wir schreiben das Jahr 2021.
Die Zeiten, als man mit MC und zugehöriger Peripherie da was 
zusammenfrickeln musste, sind vorbei. In China gibt es fertige 
Ladecontroller für wenige Cent und ebenfalls komplette Module, notfalls 
muss ma 2 PCBs kombinieren.
Man sollte natürlich wissen, was man will.

von Edwin (Gast)


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Hallo

Vielen Dank erstmal für die informativen Antworten.

Helge schrieb:
> Die NiCd/NiMH-Lader, die ich kenne, sind meistens ziemlich dumm. Da
> kommen im Leerlauf 22-26V raus, der Strom begrenzt auf das, was der
> Trafo (oder Schaltregler) hergibt, geladen wird bis der Akku
> ausschaltet. Manche brauchen einen NTC oder PTC im Akku, ...

Ist bei meinen bisherigen Erfahrungen ebenso, darum wird ein einfaches 
BMS nicht ausreichen. Das von dir verlinkte BMS verträgt zwar mehr 
Ladespannung, aber bei 22V ist da auch Schluss.

Deshalb würde ich ja über einen Mosfet umschalten.


bianchifan schrieb:
> In China gibt es fertige
> Ladecontroller für wenige Cent und ebenfalls komplette Module, notfalls
> muss ma 2 PCBs kombinieren.

Fertige Ladecontroller schon, aber ich möchte nicht umschalten müssen 
beim laden. Der Controller sollte erkennen, ob geladen wird und dann die 
Ladespannung anpassen, oder entladen wird.

Danke im Voraus, mfg Edwin

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Edwin schrieb:
> Fertige Ladecontroller schon, aber ich möchte nicht umschalten müssen

Da musst Du jetzt aber schon genauer werden. Es gibt drei Fälle:

a) U_LiAkku < U_Gerätenennspannung
b) U_LiAkku > U_Gerätenennspannung
c) U_LiAkku ~ U_Gerätenennspannung
d) mehrere Li-Zellen in Reihe u. Fall a) bis c)

Dh ein Gerät mit wievielen AA...AAA Zellen soll durch wieviel Li-Zellen 
ersetzt werden. Je nach dem gibt es einfache Lösungen mit fertigen 
Ladecontrollern oder nicht.

von Edwin (Gast)


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Hy

Es ist Fall c), ein Gerät mit 18V Nimh (15 Zellen) soll durch einen 18V 
Li-Ion (5 Zellen) ersetzt werden. Aber die Spannung des Ladegeräts hat 
ca. 24V, daher benötige ich eine Schaltung, welche erkennt, wann der 
Ladespannung anliegt und diese reduziert.
Bei Systemen, welche die Ladeschaltung integriert haben (z.B. 
Saugroboter, Mähroboter, usw.) muss die Platine nicht verändert werden. 
Beim Akkuschrauber kann man NiMH und Li-Ion im gleichen System 
verwenden.

Danke, mfg Edwin

von Joachim B. (jar)


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Edwin schrieb:
> benötige ich eine Schaltung, welche erkennt, wann der
> Ladespannung anliegt und diese reduziert.

bitte sehr, Umbau
https://www.youtube.com/watch?v=N27MOdjCV0Q
Ladeschaltung soll noch kommen?

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Edwin schrieb:
> ein Gerät mit 18V Nimh (15 Zellen) soll durch einen 18V
> Li-Ion (5 Zellen) ersetzt werden.

Also Fall d) & Unterfall c) liegt vor.
Unterspannung 15V, Ladeschlussspannung 21V.
Vorhandenes Ladegerät habe 24V.
Wurde die Spannung im Leerlauf gemessen?
Wieviel Strom liefert das Ladegerät, wenn der Akku 15V, 18V und 21V hat?

von bianchifan (Gast)


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Edwin schrieb:
> ein Gerät mit 18V Nimh (15 Zellen) soll durch einen 18V
> Li-Ion (5 Zellen) ersetzt werden
Das ist die erste Angabe, mit der man was anfangen kann.

Edwin schrieb:
> Bei Systemen, welche die Ladeschaltung integriert haben (z.B.
> Saugroboter, Mähroboter, usw.) muss die Platine nicht verändert werden.
???

Edwin schrieb:
> Beim Akkuschrauber kann man NiMH und Li-Ion im gleichen System
> verwenden.
Wenn Du von Wechselakkus sprichst und davon, dass man sowohl LiIon und 
Nickel je nach Gusto reinklemmen darf, dann ist ziemlich sicher die 
gesamte Ladeelektronik im LiIon Akku untergebracht.

Da ich Deine gesammelten Äußerungen nicht wirklich nachvollziehen kann, 
kann ich nur ganz allgemein von den o.a. 5S ausgehen.

1. Ich würde 5(5S1P) oder 10(5S2P) KOnion Zellen miteinander verbinden 
und ein 5S BMS vorsehen. Wichtig: Ein echtes BMS!
Also Laderegelung, Spannungs- und Stromüberwachung, 
Zellspannungsausgleich(Balancing  bzw. Equalizing).
Leider wird alles mögliche unter dem Begriff BMS verhökert, da muss man 
schon sehr aufpassen und genau hinschauen.
Ob ein Balancing vorhanden ist oder nicht kann man recht leicht 
erkennen, eine Laderegelung dagegen nicht.

Von daher rate ich, auf das vorhandene Ladegerät zu pfeifen und 
zusätzlich ein 21V/5S LiIOn-Ladegerät zu verwenden, damit bist Du auf 
der sicheren Seite.

Du müsstest dann entweder den Wechselakkis eine passende Buchse 
verpassen oder der Ladestation und deren Innereien still legen.
Für 1S reichen 2A, für die neueren Konion(3AH) sind 3A besser.
Bei 2S darf man bedenkenlos 5A einsetzen.

Ein paar Beispiel aus meiner Chinamerkliste...

2A:
https://www.aliexpress.com/item/4000286214376.html?algo_pvid=1810fdd6-fcba-4719-b038-64dd4c09f23d&algo_expid=1810fdd6-fcba-4719-b038-64dd4c09f23d-5&btsid=2100bdf116201168023884616e10a1&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_,searchweb201603_
https://www.aliexpress.com/item/4000879513120.html?algo_pvid=1810fdd6-fcba-4719-b038-64dd4c09f23d&algo_expid=1810fdd6-fcba-4719-b038-64dd4c09f23d-4&btsid=2100bdf116201168023884616e10a1&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_,searchweb201603_

3A:
https://www.aliexpress.com/item/32981243912.html?gps-id=pcDetailBottomMoreThisSeller&scm=1007.13339.169870.0&scm_id=1007.13339.169870.0&scm-url=1007.13339.169870.0&pvid=99c4b4aa-eb52-4172-bc32-a84f220e3aed&_t=gps-id:pcDetailBottomMoreThisSeller,scm-url:1007.13339.169870.0,pvid:99c4b4aa-eb52-4172-bc32-a84f220e3aed,tpp_buckets:668%230%23131923%2330_668%230%23131923%2330_668%23888%233325%2316_668%23888%233325%2316_668%232846%238111%231996_668%235811%2327180%2341_668%232717%237563%23532_668%231000022185%231000066058%230_668%233468%2315612%23396_668%232846%238111%231996_668%235811%2327180%2341_668%232717%237563%23532_668%233164%239976%23381_668%233468%2315612%23396

Luxusversion 3A:
https://www.aliexpress.com/item/32882259056.html?algo_pvid=e07d8bc3-b2d4-43b9-a9a1-fd37198ccd43&algo_expid=e07d8bc3-b2d4-43b9-a9a1-fd37198ccd43-0&btsid=2100bb5116201169050117499e0456&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_,searchweb201603_

5A:
https://www.aliexpress.com/item/32777292263.html?gps-id=pcDetailBottomMoreThisSeller&scm=1007.13339.169870.0&scm_id=1007.13339.169870.0&scm-url=1007.13339.169870.0&pvid=3fa36f6d-8ec4-4910-a787-ecae93911fe6&_t=gps-id:pcDetailBottomMoreThisSeller,scm-url:1007.13339.169870.0,pvid:3fa36f6d-8ec4-4910-a787-ecae93911fe6,tpp_buckets:668%230%23131923%2311_668%230%23131923%2311_668%23888%233325%2316_668%23888%233325%2316_668%232846%238111%231996_668%235811%2327180%2341_668%232717%237563%23532_668%231000022185%231000066058%230_668%233468%2315615%23667_668%232846%238111%231996_668%235811%2327180%2341_668%232717%237563%23532_668%233164%239976%23381_668%233468%2315615%23667

von Helge (Gast)


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bianchifan schrieb:
> das vorhandene Ladegerät
kenne ich ja nicht. Was zu tun ist, hängt vom Lader und vom Verbraucher 
ab.

von Edwin (Gast)


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Hallo

Vielen Dank für die Antworten.

@ Joachim B.: Danke, ich habe auch vor mit einem Step-Down-Wandler zu 
laden. Aber ich möchte eben nicht das Ladegerät umbauen, sondern die 
Ladeschaltung (Step-Down-Wandler) im Akku verbauen. z.B. beim 
Saugroboter oder Mähroboter müsste man sonst die Ladeschaltung auf der 
Platine ändern, was ich vermeiden möchte.

@ Dieter D.: Danke, ja die Spannung wurde im Leerlauf gemessen, werden 
morgen nochmal unter den einzelnen Lastzuständen messen und dann 
berichten.

@ bianchifan: Vielen Dank für die Infos, BMS mit Ladeschaltung habe ich 
schon entdeckt, aber bei diesen ist beim 5S bei 22,5V ebenfalls Schluß - 
oder kennst du BMS, die höhere Ladespannungen zulassen?
Ich möchte eben nicht unbedingt, die Platine im Gerät verändern, sondern 
die Ladeschaltung bzw. Umschaltung zwischen Laden und Entladen im Akku 
unterbringen. Und um die Umschaltung zwischen Laden und Verbrauchen geht 
es mir - dafür hab ich noch keine "schöne" Lösung.

Danke, mfg Edwin

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