Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Li-Ion Akku an NiMH-Laderegler in Toniebox


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von Nekké N. (scilor)



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Ich habe kürzlich einen vermeintlichen NiMH Akku für die Toniebox bei 
Amazon erworben. (Auf dem Bild in Blau, der andere Akku ist ein echtes 
NiMH Akkupack für die Toniebox)
Doch scheinbar verwendet der Akku statt wie üblich drei in Reihe 
geschaltete 1,2V NiMH AA Zellen, drei parallel geschaltete Li-Ion Zellen 
ohne weitere Bezeichnung.

Auf der Platine des Li-Ion-Akkupacks sind folgende Chips verbaut:
8205A (Links) DW01A (rechts)
https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/1810151911_Guangdong-Hottech-8205A_C181100.pdf
https://hmsemi.com/downfile/DW01A.PDF

Bei dem einen Chip handelt es sich also um einen Akku-Schutz IC, der die 
Spannung bei ca 4.3V abregelt.
Der NTC wurde komplett durch einen normalen Widerstand ersetzt.

Die Toniebox verwendet einen BQ24400.
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq24400.pdf?ts=1700736438142&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252Fde-de%252FBQ24400
Nach Messungen geht die Spannung auf bis ca. 4,5V hoch, wenn eine NiMH 
Zelle voll geladen ist. Das Verhalten des Li-Ion-Akkus habe ich nicht 
ausprobiert.

Ich bin technisch nicht so tief in der Materie, aber für mich ist es 
kritisch, dass nur der Schutz-IC den Akku vor Überladung schützt. Oder 
ist das total unkritisch?

Weitere Informationen zum Toniebox Akkupack
https://toniebox-reverse-engineering.github.io/docs/wiki/general/battery-power-supply/

: Verschoben durch Moderator
von Uli S. (uli12us)


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Schick das Teil zurück und beschaff dir aus vertrauenswürdiger Quelle 
den passenden Akku. China gehört da nicht dazu, selbst wenn das Toni 
Dingens daher stammen sollte.

von Nekké N. (scilor)


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Mir geht es nicht um das Zurückschicken. Ich habe genug funktionierende 
hochwertige Akkus... Mir geht es darum zu verstehen, was an diesem 
Produkt genau falsch ist um meinen Wissenshorizont zu erweitern...

: Bearbeitet durch User
von Oliver S. (oliverso)


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Nekké N. schrieb:
> Ich bin technisch nicht so tief in der Materie, aber für mich ist es
> kritisch, dass nur der Schutz-IC den Akku vor Überladung schützt. Oder
> ist das total unkritisch?

Irgend ein Bauteil muß das halt machen. Funktionieren wirds.

Oliver

von Michael B. (laberkopp)


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Der bq24400 lässt bis 6V am Akku zu, der DW01 verträgt nach Abschaltung 
bis 10V, der MOSFET am Gate auch, im Prinzip klappt das also. Der 
bq24400 schaltet sogar nach einiger Zeit ab, ist also kein Dauerlader. 
Es gibt zwar keinen doppelten Schutz vor Überladung, wenn die 
Akkuschutzschaltung kaputt geht wird der Akku also überladen, aber der 
DW01 verhindert sogar eine Tiefentladung, was bei NiMH nicht realisiert 
war.

Geht also, ist aber nicht so sicher wiesn bei Kinderspielzeug gerne 
hätte, auch im Handy gibt es ja doppelten Schutz, im Modellbau jedoch 
nicht.

von Nekké N. (scilor)


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Danke für die Erklärung Michael. Existiert irgendeine Norm, Empfehlung 
oder ähnliches wie ein Li-Ion Akku geschützt werden sollte? Daher ggbfs. 
etwas, auf dem man den Hersteller oder Amazon hinweisen könnte?

PS: Der NiMH in der Box war eine bewusste Designentscheidung vom 
Hersteller, um genau die Gefahren durch den Akku zu minimieren.

von Uli S. (uli12us)


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Das Problem ist halt die Spannungslage, NiMh hat relativ lange ca3,6V 
bis dann plötzlich ein starker Abfall folgt. Li-ion fällt halbwegs 
linear von 4,2 bis 3V ab. Wenn das Teil die 4,2V verträgt, dann wärs 
recht simpel.  Da wär einfach eine Lade/entladeschaltung ausreichend, 
die den maximalen Ladestrom begrenzt falls überhaupt nötig, bei voll und 
bei zu niedriger Entladespannung abschaltet.
Wenn nen Spannungswandler dann besser von 2S aus, dann muss der nur 
abwärts regeln.

von Oliver S. (oliverso)


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Nekké N. schrieb:
> Daher ggbfs.
> etwas, auf dem man den Hersteller oder Amazon hinweisen könnte?

Ach du Schxxx...

Wenn du alle Hersteller oder Amazon auf jedes Produkt hinweisen 
möchtest, welches nicht so ganz deine persönlichen oder auch nur 
allgemein gültigen Sicherheitsstandards einhält, reicht ein Leben nicht 
aus.
Das das den Angesprochenen dann noch völlig am Arxx vorbeigeht, kommt 
noch dazu.

Spar die die Mühe.

Oliver

von Oliver S. (oliverso)


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Nekké N. schrieb:
> PS: Der NiMH in der Box war eine bewusste Designentscheidung vom
> Hersteller, um genau die Gefahren durch den Akku zu minimieren.

Quark. Der einzige Grund ist "billigst".

Oliver

von Manfred P. (pruckelfred)


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Uli S. schrieb:
> Das Problem ist halt die Spannungslage, NiMh hat relativ lange ca3,6V
> bis dann plötzlich ein starker Abfall folgt. Li-ion fällt halbwegs
> linear von 4,2 bis 3V ab. Wenn das Teil die 4,2V verträgt,

Ich habe eine Handlampe von 3xNiMH auf 1xLiIon umgerüstet, das passt. 
Frisch geladen bzw. mit angeschlossenem Ladegerät kommen NiMH über 1,2 
Volt, das Gerät muß bis 5 Volt vertragen.

NiMH wird bis 1,0 oder gar 0,8 V entladen, auch das passt sauber zum 
Verlauf einer LiIon.

Ich bin der gleichen Meinung:
Michael B. schrieb:
> Geht also, ist aber nicht so sicher ...

von Uli S. (uli12us)


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In einer Lampe ist nochmal welche Art von komplizierter Elektronik 
enthalten?

von Manfred P. (pruckelfred)


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Uli S. schrieb:
> In einer Lampe ist nochmal welche Art von komplizierter Elektronik
> enthalten?

Was hast Du nicht verstanden?

Drei NiMH können frisch geladen 4,2V erreichen, mit angeschlossenem 
Ladegerät bis 5 Volt.

Entladen dürfen sie bis mindestens 3 Volt herunter werden.

Ein LiIon-Akku erreicht voll maximal 4,3 Volt und wird bis 3 Volt 
entladen.

Damit ist es egal, wie das Gerät aussieht, die Spannungslage des LiIon 
ist im zulässigen Bereich.

von Uli S. (uli12us)


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Dein Ton muss nicht sein.

Ich geb nur zu bedenken, dass es nicht sicher ist, dass die Elektronik 
mit der wenigstens theoretisch höheren Spannung der Akkus zurechtkommt.
Es gibt ja auch noch den Innenwiderstand. Auch wenns nicht sehr 
wahrscheinlich ist, aber wer weiss denn, wie eng auf Kante die 
Elektronik in dem Ding gestrickt ist.

von Ralf X. (ralf0815)


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Uli S. schrieb:
>
> Ich geb nur zu bedenken, dass es nicht sicher ist, dass die Elektronik
> mit der wenigstens theoretisch höheren Spannung der Akkus zurechtkommt.
> Es gibt ja auch noch den Innenwiderstand. Auch wenns nicht sehr
> wahrscheinlich ist, aber wer weiss denn, wie eng auf Kante die
> Elektronik in dem Ding gestrickt ist.

Da die Box über das Stecker-NT mit 9V beschickt/geladen wird, muss 
zwischen Buchse und Akkupack zwingend eine erste Spannungsbegrenzung 
vorhanden sein.
Anders als beim NiMh-Pack, hat das LiIon-Pack zusätzlich eine eigene 
Schutzplatine.
Man es mit den Bedenken auch übertreiben.

von Nekké N. (scilor)


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Uli S. schrieb:
> Dein Ton muss nicht sein.
>
> Ich geb nur zu bedenken, dass es nicht sicher ist, dass die Elektronik
> mit der wenigstens theoretisch höheren Spannung der Akkus zurechtkommt.

Wieso höhere Spannung? Der li-ion geht nicht über 4.3V, beim NiMh 
Akku-Pack hast du 4.5V beim Ladevorgang der Box.

: Bearbeitet durch User
von Nekké N. (scilor)


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Oliver S. schrieb:
> Nekké N. schrieb:
>> PS: Der NiMH in der Box war eine bewusste Designentscheidung vom
>> Hersteller, um genau die Gefahren durch den Akku zu minimieren.
>
> Quark. Der einzige Grund ist "billigst".
>
> Oliver


Warum ist das billigste Akkupack auf Amazon für die Box dann ein Li-Ion?

von Manfred P. (pruckelfred)


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Ralf X. schrieb:
> Da die Box über das Stecker-NT mit 9V beschickt/geladen wird, muss
> zwischen Buchse und Akkupack zwingend eine erste Spannungsbegrenzung
> vorhanden sein.

Oder auch nicht?

> Anders als beim NiMh-Pack, hat das LiIon-Pack zusätzlich eine eigene
> Schutzplatine.
> Man es mit den Bedenken auch übertreiben.

Das ist ein interessanter Einwurf, der evtl. das K.O. für den Lithium 
ist.

Der Ladestecker liefert begrenzten Strom für die drei NiMH, seine 
Leerlaufspannung ist unbekannt. Solange die NiMH Strom ziehen, sorgen 
diese dafür, dass die Spannung nicht über ca. 5 Volt kommt.

Jetzt einen LiIon-Akku mit Schutzschaltung rein, wird diese bei 4,3 Volt 
den Akku abtrennen.

Das bedeutet, dass die Elektronik dann die volle Spannung des 
Ladesteckers sieht, welche evtl. zu hoch ist.

Bei einem, mir detailliert bekannten, DECT-Telefon mit NiMH-Akku liegt 
parallel zum Ladeanschluß eine Z-Diode. Die klemmt die Spannung auf 
einen unkritischen Wert, falls das Gerät ohne Akkukasette ins Ladefach 
kommt.

von Nekké N. (scilor)


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Der Lade IC der Toniebox ist auf iFixit genannt. Daher existiert eine 
eigene Ladeschaltung für den NiMH Akku. Der Spannungseingang wird in 
mehreren Stufen auf 5V/3.3V heruntergeregelt.

Das Netzteil ist ein einfaches 9V 2A Gleichstrom Netzteil, wobei die Box 
auch mit niedrigeren Spannungen klar kommt.

: Bearbeitet durch User
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