Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Einfache Schutzschaltung 2 Li-Ion Akkus in Reihe


von Sebastian V. (sebi_s)


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Für ein Bastelprojekt würde ich gerne mal was Akkubetriebenes probieren. 
Ich brauche am Ende etwa 700mA bei 12V, deshalb würde ich zwei Zellen in 
Reihe schalten und mit einem Boost Converter auf 12V bringen. Leider ist 
der Platz sehr begrenzt daher nur 2 Zellen und vermutlich in der Größe 
18350.

Jetzt habe ich mich schon etwas informiert und möchte eine vernünftige 
Schutzschaltung einbauen. Ich habe auch schon nach Bauteilen gesucht und 
ein paar Sachen gefunden. Allerdings habe ich noch keine komplette 
Schaltung gefunden. Man scheint fast für jedes Feature einen speziellen 
IC zu brauchen und häufig findet man auch Chips die für >10 Zellen sind. 
Ich bin mir auch unsicher was das Cell Balancing angeht. Bei 
Reihenschaltungen scheint dies durchaus angebracht oder kann man sich 
das bei nur 2 Zellen sparen?

Gefunden habe ich z.B. den BQ29209-Q1 von TI. Dieser bietet Schutz für 
Überspannung und gleicht die  Spannungen der Zellen aus. Allerdings 
intern nur mit 15mA was mir etwas wenig vorkommt. Unterspannung und 
Überstrom kann er auch nicht und braucht man noch wieder mehr. Ich habe 
noch den recht interessanten Artikel [1] gefunden. Hier ist zumindest 
von der Schutzschaltung alles drin aber es fehlt das Balancing.

Ich hoffe jemand hat noch Anregungen für Chips oder einfache 
Schaltungen.


[1] 
https://forum.digikey.com/t/simple-undervoltage-and-overcurrent-protection-for-lithium-ion-and-lithium-polymer-batteries/13123

: Verschoben durch Moderator
von Franko P. (sgssn)


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Hallo
12 Volt und 700mA ist ganz schön viel. Deine 18350-Akku werden da nicht 
lange halten, da die so im Schnitt 1Ah haben.
Und wenn da noch ein uC im Spiel ist, könntest du Balancen und Lade- 
Entladeschluss doch selber machen. Wäre doch ne Idee?!

Gruß
Gerhard

von Georg G. (df2au)


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Wenn du ohnehin einen Stepup Wandler brauchst, warum dann nicht die 
beiden Zellen Parallel schalten? Damit ersparst du dir alle Balancing 
Verrenkungen. Die Überwachung auf Ladeende und Entladeschluss übernimmt 
dein uC, alternativ nimmst du Zellen mit ein(an)gebauter 
Schutzschaltung.

von Sebastian V. (sebi_s)


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Ja ist mir schon klar, dass es nicht besonders lange läuft. Die 700mA 
werden nicht immer gebraucht aber wenn es ~45min läuft reicht es mir.

Ein µC ist auch mit dabei. Also du meinst das Balancing und grobe 
Überwachungen der Spannungen über den µC und für den Fehlerfall wenn der 
µC hängen bleibt oder falsch programmiert ist noch eine Hardware 
Schaltung wie in meinem Link oben?

Georg G. schrieb:
> Wenn du ohnehin einen Stepup Wandler brauchst, warum dann nicht die
> beiden Zellen Parallel schalten?

Könnte man auch machen. Ich dachte mir das wird problematisch wegen den 
hohen Strömen. Ich werde mal die Effizenz vom Step-Up Converter 
durchspielen bei 3.7V Versorgung.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Sebastian V. schrieb:
> Ich hoffe jemand hat noch Anregungen für Chips oder einfache
> Schaltungen.

Ohne Balancing

https://www.ebay.de/itm/123894471867

http://www.hycontek.com/wp-content/uploads/DS-HY2120_EN.pdf

http://www.microchip.com/ MCP73213 2-Zellen linear Lade-IC ohne 
Balancing

Ablic http://www.seiko.co.jp/ S8242 S8232

inkl. Balancing

http://www.analog.com.tw/ (LiIonProtection AIC1802 SO8 2 cell incl. 
balancing/1803/1804/1821)

Balancer

https://www.ablic.com/en/doc/datasheet/battery_protection/S8209A_AN_E.pdf 
(kaskadierbarer single cell balancer)
https://www.hycontek.com/wp-content/uploads/DS-HY2212_EN.pdf 
https://www.hycontek.com/wp-content/uploads/DS-HY2213_EN.pdf 
(kaskadierbarer single cell balancer)

von Sebastian V. (sebi_s)


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Danke werde ich mir mal anschauen. Mal sehen wie es da mit der 
Beschaffbarkeit aussieht. Am liebsten wären mir ICs die man bei den 
üblichen Distributoren (Mouser/Digikey) kriegt.

von Kruse (Gast)


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MaWin schrieb:
> Ebay-Artikel Nr. 123894471867

Die Schaltung geht auch auf die Mittelanzapfung zwischen den Akkus, das 
sieht mir schon nach Balancing aus.

von Bernd S. (Firma: Anscheinend Corner-Cases ;-)) (bernd_stein)


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Kruse schrieb:
> Die Schaltung geht auch auf die Mittelanzapfung zwischen den Akkus, das
> sieht mir schon nach Balancing aus.
>
Wahrscheinlich eine bessere Schutzschaltung, da jede Zelle einzeln 
überwacht wird. Man weiß halt nicht welcher IC verbaut ist, aber 
höhstwahrscheinlich ein HY2120 Derivat.

Würde weil sie flacher sind diese empfehlen. Die 12A-Version hat 
dummerweise das Mittelanzapfungspad nur auf einer Seite, sowie auch die 
P+/P- Anschlüße.
Die 5A-Version dummerweise die P+/P- nur auf einer Seite, könnte aber 
weniger Probleme machen wie der "BM-Fehler" bei der 12A-Version.

https://www.ebay.de/itm/191957870994?hash=item2cb194a992:g:JXoAAOSwknJXxZSj

https://www.ebay.de/itm/2S-8A-7-4V-8-4V-Li-ion-18650-LiPo-Lithium-Battery-Packs-BMS-Protection-PCB-Board-/272842889337

https://www.ebay.de/itm/191993706114

Ich befasse mich zur Zeit auch damit und mich stört ....

Beitrag "Handakkustaubsaugerplatine"


Bernd_Stein

: Bearbeitet durch User
von Bernd S. (Firma: Anscheinend Corner-Cases ;-)) (bernd_stein)


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Der Tp4056 wird ja meistens ohne Temperaturüberwachung betrieben und der 
Pin1 ( TEMP ) dann mit GND verbunden.

Ich habe einen 10k-NTC, welcher bei 49°C ca. 4k1 Ohm, bei 45°C ca. 6k0 
Ohm und bei 40°C ca. 6k2 Ohm hat.

Die Schutzschaltung soll bei ca. <= 5°C und bei ca. >= 42°C ansprechen.

Welche Werte müssen dann die einzelnen Widerstände ( R1 & R2 ) haben ?

Und warum entfällt nicht einfach R2 und der NTC nimmt dafür seinen Platz 
ein und wird stattdessen zu diesem parallel geschaltet ?

Bei kleiner ca. 45% der 5V-Versorgungsspannung, also 2,25V, wird der 
Akku als zu heiß zum weiterladen erkannt und bei 80%, also 4,00V, wird 
der Akku als zu kalt zum Laden erkannt.

TEMP(Pin 1) :
Temperature Sense Input Connecting TEMP pin to NTC thermistor’s output 
in
Lithium ion battery pack. If TEMP pin’s voltage is below 45% or above 
80% of supply voltage VIN for more than 0.15S, this means that battery’s 
temperature is too high or too low, charging is suspended. The 
temperature sense function can be disabled by grounding the TEMP pin.




Bernd_Stein

: Bearbeitet durch User
von Jack V. (jackv)


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Ich frag‘ mich ja immer wieder, was an:
1
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
2
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
3
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.
unklar oder missverständlich sein könnte. Warum holen Leute längst 
vergangene Threads wieder hoch, indem sie einen Beitrag reinschreiben, 
der keine Antwort auf die Ausgangsfrage beinhaltet? Oder, wie in diesem 
Fall, nicht einmal einen Bezug dazu hat? Was bezweckt man damit? 
Ärgert’s dich so sehr, warum keiner auf dein Geschreibsel in deinen 
Threads anspringt, dass du zu solchen Maßnahmen greifen musst?

OT: Könntest du dann wenigstens mal konsistent plenken, also den 
Schreibfehler auch in kopierten Text übertragen, Bernd?

: Bearbeitet durch User
von Bernd S. (Firma: Anscheinend Corner-Cases ;-)) (bernd_stein)


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Jack V. schrieb:
> Ich frag‘ mich ja immer wieder, ...
>
Du sollst nicht fragen, sondern antworten ;-)

Ich weiß, dies ist gar nicht so einfach für die meisten, aber irgend 
jemand wird doch dazu in der Lage sein.



Welche Werte müssen dann die einzelnen Widerstände ( R1 & R2 ) haben ?

Und warum entfällt nicht einfach R2 und der NTC nimmt dafür seinen Platz
ein und wird stattdessen zu diesem parallel geschaltet ?


Bernd_Stein

von Jack V. (jackv)


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Bernd S. schrieb:
> Ich weiß, dies ist gar nicht so einfach für die meisten

Für dich vielleicht. Aber du hast ja schon mit den simpelsten Dingen 
Probleme – etwa der Benutzung von Foren. Sehr viel anders ist’s nicht zu 
erklären, dass du deinen Kram wahlfrei in zufällige Threads kippst und 
dann noch annimmst, dass das so richtig und sinnvoll wäre.

Bernd S. schrieb:
> Du sollst nicht fragen, sondern antworten

Mach ich. Sobald du anfängst, dich an Konventionen, Hinweise und Regeln 
zu halten, und deinen Kram nicht in fremde, tote Threads kippst, die gar 
nichts mit dem Thema zu tun haben. Dein Zug.

: Bearbeitet durch User
von Enrico E. (pussy_brauser)


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Bernd S. schrieb:
> Und warum entfällt nicht einfach R2 und der NTC nimmt dafür seinen Platz
> ein und wird stattdessen zu diesem parallel geschaltet?

Ganz einfach, um damit die Gewichtung des NTC, durch das 
Parallelschalten von R2 etwas abzumildern.

von Bernd S. (Firma: Anscheinend Corner-Cases ;-)) (bernd_stein)


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Enrico E. schrieb:
> Ganz einfach, um damit die Gewichtung des NTC, durch das
> Parallelschalten von R2 etwas abzumildern.
>
Wahrscheinlich muss man es als belasteten Spannungsteiler sehen.
Da der NTC auch eine gekrümmte Kennlinie hat, wird dies wahrscheinlich 
verstärkt und der Spannungsabfall an R2 wird so beschleunigt.
Das heißt die 2,25V Marke wird schneller unterschritten.



Bernd_Stein

: Bearbeitet durch User
von Bernd S. (Firma: Anscheinend Corner-Cases ;-)) (bernd_stein)


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So, da ich nicht in der Lage bin den Spannungsteiler zu berechnen, habe 
ich ein 250k Poti genommen und so lange daran rumgedreht bis bei ca. 
43°C die LED's ausgingen.

Habe den Akku mit einem Heißluftfön erwärmt und zur Temperaturmessung 
das im Link gezeigte DIY Temperaturmesssystem verwendet.

Da hat R2 220k gehabt und R1 3k9. Dies passte seltsamerweise bei der 
Benutzung von 1%igen Festwiderständen dann doch nicht so.

Schließlich war mit R2 = 220k, was einem Spannungsabfall von 2,45V 
entsprach, und      R1 = 4k7   bei einer Versorgungsspannung von 5,34V 
vom Steckerschaltnetzteil alles i.O.


Beitrag "Temperaturmesssystem Sensormodul 2 mit ATmega 8 in AVR-ASM"



Bernd_Stein

: Bearbeitet durch User
von Bernd S. (Firma: Anscheinend Corner-Cases ;-)) (bernd_stein)


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Die Widerstände sind SMD Baugröße 0805, die mit Sekundenkleber fixiert 
sind und der Drahtdurchmesser ist 0,2mm.


Bernd_Stein

: Bearbeitet durch User
von Bernd S. (Firma: Anscheinend Corner-Cases ;-)) (bernd_stein)


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Der Widerstandsteiler variert von Platine zu Platine.
Jetzt brauchte ich 5k6 und 220k.



Bernd_Stein

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