Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 4 Lithium Ionen Akkus BMS und Lademodul geeignet?


von Reinhard T. (reinhard_t884)


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Hallo,

ich habe hier 4 gebrauchte Akkus INR-20700A und möchte die verwenden. 
Der Strom, der maximal entnommen wird beträgt ca. 1A.
Ich habe mich mit der Materie noch nicht beschäftigt, weiß nur das ein 
BMS, ein Balancer und natürlich ein Lademodul erforderlich ist.
Wäre diese Module geeignet:
https://www.amazon.de/dp/B08QVG1QR6/

https://www.amazon.de/dp/B0976Y99V1/ oder
https://www.amazon.de/dp/B09FSLVR7G/

Gruß Reinhard

von Ralf X. (ralf0815)


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Reinhard T. schrieb:
> Wäre diese Module geeignet:

Das erste garantiert nicht, dass ist lediglich ein Stepup, um von 5V/USB 
ein 4s LiIonakku zu laden, aber ohne jede Überwachung ausser der 
gesamten Endspannung.
Das dritte ist in meinen Augen nicht für Zellbalancing geeignet, beim 
zweiten hast Du die grössten Chancen.

: Bearbeitet durch User
von Markus (me293)


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Doch, auch das dritte Teil geht. Das geht aus dem abgebildeten 
Schaltbild hervor.

von H. H. (hhinz)


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Ralf X. schrieb:
> beim
> zweiten hast Du die grössten Chancen.

Macht ebenfalls kein Balancing.

von Reinhard T. (reinhard_t884)


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Ralf X. schrieb:
> Das erste garantiert nicht, dass ist lediglich ein Stepup, um von 5V/USB
> ein 4s LiIonakku zu laden, aber ohne jede Überwachung ausser der
> gesamten Endspannung.

Das hatte ich als Lademodul im Auge. Ich würde eine Raspberry 4 Netzteil 
mit USB-C nutzen.

H. H. schrieb:
> Macht ebenfalls kein Balancing.

Steht allerdings in der Beschreibung, muß aber nicht stimmen.

von Ralf X. (ralf0815)


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H. H. schrieb:
> Ralf X. schrieb:
>> beim
>> zweiten hast Du die grössten Chancen.
>
> Macht ebenfalls kein Balancing.

OK, dann doch keine Chance.. :-)

von Markus (me293)


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H. H. schrieb:
> Ralf X. schrieb:
>> beim
>> zweiten hast Du die grössten Chancen.
>
> Macht ebenfalls kein Balancing.

Auch hier ein Schaltbild mit Balanceanschluss. Steht auch so in der 
Beschreibung zum Artikel.
An was erkennst du, dass dieses Board kein Balancing kann?

von J. S. (pbr85)


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Markus schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Ralf X. schrieb:
>>> beim
>>> zweiten hast Du die grössten Chancen.
>>
>> Macht ebenfalls kein Balancing.
>
> Auch hier ein Schaltbild mit Balanceanschluss. Steht auch so in der
> Beschreibung zum Artikel.
> An was erkennst du, dass dieses Board kein Balancing kann?

Weil dort überhaupt keine Werte dazu stehen, welcher Strom bei welcher 
Spannungsdifferenz. Und das was du meinst ist kein Balance-Anschluss, 
sondern schlicht weg der für die Überwachung der Spannung jeder 
einzelnen Zelle.

Aber aktive Balancer kann man sich ja günstig kaufen: 
https://de.aliexpress.com/item/1005006748730546.html

von Reinhard T. (reinhard_t884)


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J. S. schrieb:
> Aber aktive Balancer kann man sich ja günstig kaufen:
> https://de.aliexpress.com/item/1005006748730546.html

Eilig habe ich es nicht, aber ich hatte mal gelesen, das viele BMS einen 
Balancer dabei haben.
Hast du einen Tipp für so ein Modul, sollte bloß nicht zu groß sein.

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


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Reinhard T. schrieb:
> Eilig habe ich es nicht, aber ich hatte mal gelesen, das viele BMS einen
> Balancer dabei haben.

Hier wären einige BMS mit Balancer:
https://enerprof.de/BMS-PCM/Li-Ion/

Das Ladegerät muss aber auch das Balancieren unterstützen.

: Bearbeitet durch User
von J. S. (pbr85)


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Dieter D. schrieb:
> Reinhard T. schrieb:
>> Eilig habe ich es nicht, aber ich hatte mal gelesen, das viele BMS einen
>> Balancer dabei haben.
>
> Hier wären einige BMS mit Balancer:
> https://enerprof.de/BMS-PCM/Li-Ion/
>
> Das Ladegerät muss aber auch das Balancieren unterstützen.

Sind aber schon ziemlich "fette Viecher" für 4 kleine Zellen. Oben habe 
ich einen Aktiv-Balancer verlinkt, der arbeitet etwa bis 50mV genau.

: Bearbeitet durch User
von Ralf X. (ralf0815)


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Dieter D. schrieb:
> Reinhard T. schrieb:
>> Eilig habe ich es nicht, aber ich hatte mal gelesen, das viele BMS einen
>> Balancer dabei haben.
>
> Hier wären einige BMS mit Balancer:
> https://enerprof.de/BMS-PCM/Li-Ion/
>
> Das Ladegerät muss aber auch das Balancieren unterstützen.

Dass es viele Quellen gibt, wo man sowas eventuell bekommen kann, ist 
Reinhard durchaus bekannt.
Wenn auch nicht alle, die ChatGPT Dir ggf. aufs Tablett schmiert.

von Markus (me293)


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J. S. schrieb:
> Weil dort überhaupt keine Werte dazu stehen, welcher Strom bei welcher
> Spannungsdifferenz. Und das was du meinst ist kein Balance-Anschluss,
> sondern schlicht weg der für die Überwachung der Spannung jeder
> einzelnen Zelle.

Vielen Dank für die Erklärung 👍🏼.

von Reinhard T. (reinhard_t884)


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Das könnte doch was sein. Hat eine Balance Funktion und da steht was von 
symmetrischer Strom 60mA. Was meint ihr?
https://www.amazon.de/Akozon-Batterie-Module-Lithium-Gleichgewicht/dp/B07H1NLHTZ/ref=sr_1_11

von Peter M. (r2d3)


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Hallo Dieter D.,

Dieter D. schrieb:
> Das Ladegerät muss aber auch das Balancieren unterstützen.

kannst Du das genauer erklären, was Du damit meinst?

von H. H. (hhinz)


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Reinhard T. schrieb:
> Das könnte doch was sein. Hat eine Balance Funktion und da steht
> was von
> symmetrischer Strom 60mA. Was meint ihr?
> 
https://www.amazon.de/Akozon-Batterie-Module-Lithium-Gleichgewicht/dp/B07H1NLHTZ/ref=sr_1_11

Kann deine Zellen nicht vor Überstrom schützen.

von Reinhard T. (reinhard_t884)


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H. H. schrieb:
> Kann deine Zellen nicht vor Überstrom schützen.

Dann nehme ich diese Kombination:
https://www.ebay.de/itm/275704056858
https://www.amazon.de/dp/B0976Y99V1/

Sollte doch jetzt passen.

von H. H. (hhinz)


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Reinhard T. schrieb:
> Dann nehme ich diese Kombination:
> https://www.ebay.de/itm/275704056858
> https://www.amazon.de/dp/B0976Y99V1/
>
> Sollte doch jetzt passen.

Sollte.

Diesen Balancer kenne ich nicht, den Protector schon.

von Reinhard T. (reinhard_t884)


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H. H. schrieb:
> Sollte.
>
> Diesen Balancer kenne ich nicht, den Protector schon.

Danke!

von H. H. (hhinz)


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Reinhard T. schrieb:
> https://www.ebay.de/itm/275704056858

H. H. schrieb:
> Diesen Balancer kenne ich nicht,

Ist ja eh für LiFePO4, also für deine Zellen ungeeignet.

von Reinhard T. (reinhard_t884)


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Die Balancer die ich mir angesehen habe sind scheinbar alle für mehrere 
Akkutypen geeignet, wie dieser zB:
https://www.ebay.de/itm/175871337359

Bei dem, den ich ausgesucht hatte steht in der Beschreibung Li-ion und 
unten im Text: Lithium iron phosphate, ternary lithium universal

: Bearbeitet durch User
von Thomas R. (thomasr)


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Dann sollte dort aber auch stehen wie man die auf den jeweiligen 
Zellentyp einstellt. Sonst schaltet der eventuell eine LFP erst bei den 
4,25Volt für LiIon ab und dann ist es zu spät.

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


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Peter M. schrieb:
> Hallo Dieter D.,
>
> Dieter D. schrieb:
>> Das Ladegerät muss aber auch das Balancieren unterstützen.
>
> kannst Du das genauer erklären, was Du damit meinst?

Dazu kann ich Dir nur ein Beispiel liefern, wo das nicht zusammenpasst. 
Was hier liegt wäre ein Akkupack, der rund 20mA passiv balancieren 
würde. Das zugehörige Ladegerät mit 2A Ladestrom, schaltet jedoch 
zwischen 50 bis 100mA ab. Der Balancer hat gar keine Chance zu arbeiten.

von Ralf X. (ralf0815)


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Thomas R. schrieb:
> Dann sollte dort aber auch stehen wie man die auf den jeweiligen
> Zellentyp einstellt. Sonst schaltet der eventuell eine LFP erst bei den
> 4,25Volt für LiIon ab und dann ist es zu spät.

Es könnte sein, dass dieser Balancer durchgängig von 2 bis 4,5 V 
Zellspannung versucht zu balanzieren.

: Bearbeitet durch User
von Thomas R. (thomasr)


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Ralf X. schrieb:
> Thomas R. schrieb:
>> Dann sollte dort aber auch stehen wie man die auf den jeweiligen
>> Zellentyp einstellt. Sonst schaltet der eventuell eine LFP erst bei den
>> 4,25Volt für LiIon ab und dann ist es zu spät.
>
> Es könnte sein, dass dieser Balancer durchgängig von 2 bis 4,5 V
> Zellspannung versucht zu balanzieren.

Stimmt! Das ist ja ein EINZELNER Balancer und arbeitet dann mit dem BMS 
zusammen das die Abschaltung ggf. vornimmt.

von Peter M. (r2d3)


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Dieter D. schrieb:
> Peter M. schrieb:
>> Hallo Dieter D.,
>>
>> Dieter D. schrieb:
>>> Das Ladegerät muss aber auch das Balancieren unterstützen.
>>
>> kannst Du das genauer erklären, was Du damit meinst?
>
> Dazu kann ich Dir nur ein Beispiel liefern, wo das nicht zusammenpasst.
> Was hier liegt wäre ein Akkupack, der rund 20mA passiv balancieren
> würde. Das zugehörige Ladegerät mit 2A Ladestrom, schaltet jedoch
> zwischen 50 bis 100mA ab. Der Balancer hat gar keine Chance zu arbeiten.

Ein passiver Balancer bildet eine Stromsenke ab Erreichen der 
Schwellwertspannung, gleichgültig ob zu diesem Zeitpunkt ein Ladegerät 
aktiv ist oder nicht - oder siehst Du das anders?

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


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Peter M. schrieb:
> Ein passiver Balancer...

Funktioniert halt nicht, weil kurz nach dem Einsetzen die 
Abschaltschwelle erreicht wird, dann die Spannung gleich wieder faellt, 
der Balancer abschaltet und das Ladegeraet den DCDCWandler ausgeschaltet 
laesst.

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


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In dem Thread ist ein passiver Balancer, der besser funktioniert, also 
zu Peters Beispiel passt und mit den meisten heute üblichen Ladegeraeten 
funktioniert:
Beitrag "BMS/Balancer mit BM3451TNDC"

Thomas R. schrieb:
> Dann sollte dort aber auch stehen wie man die auf den jeweiligen
> Zellentyp einstellt.

Mögliche Varianten waeren Loetbruecke oder dieser balanciert erst unter 
3,0V und über 3,8V. Letzteres ist auch nicht wirklich zu empfehlen. 
Aktive Balancer sind im Leerlauf nicht ganz so sparsam, wie passive 
Balancer. Wobei aktive Balancer eine schwaechere Zelle entlasten 
wuerden.

von Peter M. (r2d3)


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Hallo Dieter D.,

Dieter D. schrieb:
> Funktioniert halt nicht, weil kurz nach dem Einsetzen die
> Abschaltschwelle erreicht wird, dann die Spannung gleich wieder faellt,

"gleich" verstehe ich nicht. Der Schwachstrombalancer mit einem Strom 
von <100mA braucht doch viel mehr Zeit (Faktor 10) um das zu Entladen, 
was ein Ladestromquelle (z.B. 1A) vorher geladen hat.

> der Balancer abschaltet und das Ladegeraet den DCDCWandler ausgeschaltet
> laesst.

Welcher "DCDCWandler"?

LiIo- und LiFePO4-Ladegeräte sind nach meinem Verständnis 
spannungsbegrenzte Stromquellen. Einmal angeschaltet schützt nur das BMS 
vor Überschreiten der maximal zulässigen Spannung einer einzelnen Zelle 
indem es das Ladegerät von dem Akku elektrisch trennt.

Nach meinem Verständnis sind beim Akkuladen nur drei Komponenten im 
Spiel:

1. Ladegerät (Nach Einschalten am 230V-Netz sekundärseitig dauerhaft 
eingeschaltet => das Ladegerät ist vollkommen passiv!)
2. BMS (Immer aktiv, trennt Ladegerät auf der "low side" wenn nötig)
3. Mehrzellenakku
4. passiver Balancer (dauernd mit Akku verbunden, immer eingeschaltet, 
arbeitet autonom dann, wenn erforderlich).

von Reinhard T. (reinhard_t884)


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Ich hatte das BMS und das Ladegerät angeschlossen und soweit hat das 
funktioniert.
https://www.amazon.de/dp/B08QVG1QR6/
https://www.amazon.de/dp/B0976Y99V1/
Wenn der erste Akku eine Spannung von 4,25V hat, schaltet sich das 
Ladegerät ab.

Heute ist der Balancer gekommen.
https://www.ebay.de/itm/116299789388

Leider scheint der für meine Anwendung unbrauchbar zu sein. Im 
Ruhezustand tut sich gar nichts, wenn das Ladegerät angeschlossen ist, 
dann wird er ziemlich warm und versucht den Strom mit dem die fast 
vollen Akkus geladen werden zu begrenzen.
Allerdings beträgt der Ladestrom ja 500mA und er kann nur 100mA. Deshalb 
schaltet das Netzteil dann ab.
Die Akkus haben eine Spannung von 3,75, 4,19, 4,18, 4,04V.

Ich hätte vorher mal lesen sollen, wie ein passiver Balancer 
funktioniert und auf die Daten achten sollen.

Hat jemand eine Empfehlung? Ein Passiver der mehr Strom abkann, oder ein 
Aktiver?

von Peter M. (r2d3)


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Hallo Reinhard T.,

Reinhard T. schrieb:
> Ich hatte das BMS und das Ladegerät angeschlossen und soweit hat
> das
> funktioniert.
> https://www.amazon.de/dp/B08QVG1QR6/
> https://www.amazon.de/dp/B0976Y99V1/
> Wenn der erste Akku eine Spannung von 4,25V hat, schaltet sich das
> Ladegerät ab.

Nein, nicht ganz. Das BMS trennt Dein Ladegerät vom Akku. Dein Ladegerät 
ist eingeschaltet aber ausgangsseitig von Deinem Akku getrennt.
Dein Ladegerät ist vermutlich nur eine Stromquelle mit 
Spannungsbegrenzung, die vielleicht bei Unterschreiten eines bestimmten 
Stroms auch abschaltet.

>
> Heute ist der Balancer gekommen.
> https://www.ebay.de/itm/116299789388
>
> Leider scheint der für meine Anwendung unbrauchbar zu sein. Im
> Ruhezustand tut sich gar nichts,

Dein Balancer entspricht vermutlich näherungsweise vier parallel 
geschalteten Power-Z-Dioden, die bei Erreichen einer bestimmten 
Schwellwertspannung an dem jeweiligen Akku, wahrscheinlich 4,25 Volt, 
einschalten und so 100mA durch Eigenverbrauch am Akku vorbeilenken.

> wenn das Ladegerät angeschlossen ist,
> dann wird er ziemlich warm

So sollte es sein!

> und versucht den Strom mit dem die fast
> vollen Akkus geladen werden zu begrenzen.

Nein. Der Ladestrom bleibt überall bei 500 mA. Nur dort, wo der 
jeweilige Balancer durchschaltet, wird er um den Balancerstrom von 100 
mA verringert.

Durch den Akku mit 4,25 Volt Spannung fließen dann 400 mA und am Akku 
vorbei durch den Balancer 100 mA.
Das BMS bemerkt die Überspannung dieses einen Akkus und trennt den 
gesamten Ladekreis.

> Allerdings beträgt der Ladestrom ja 500mA und er kann nur 100mA. Deshalb
> schaltet das Netzteil dann ab.

Nein, das tut das BMS.

> Die Akkus haben eine Spannung von 3,75, 4,19, 4,18, 4,04V.
>
> Ich hätte vorher mal lesen sollen, wie ein passiver Balancer
> funktioniert und auf die Daten achten sollen.

Noch ist Polen nicht verloren! :)

>
> Hat jemand eine Empfehlung? Ein Passiver der mehr Strom abkann, oder ein
> Aktiver?

Wenn Du über ein strombegrenzbares Labornetzteil verfügst, könntest Du 
die Spannung dort auf 4 x 4,2 Volt = 16,8 Volt einstellen und einen 
Strom von z.B. 90 mA (100 mA minus Sicherheitsmarge) einstellen.

Dann verheizen die Balancer dort die 90 mA, wo die Zellschlussspannung 
erreicht ist und der Ladevorgang wird fortgesetzt.

von Reinhard T. (reinhard_t884)


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Hallo Peter,

alle Fragen beantwortet, vielen Dank.
Das mit dem Netzteil ist eine gute Idee, werde ich machen.

Ich habe schon überlegt, ob sich im Laufe der Zeit nach etlichen Lade- 
und Entladevorgängen die Spannung angleichen würde. Die mit der größeren 
Ladung werde ja zum Schluß doch immer etwas ausgebremst und bekommen nur 
400mA. Glaube allerdings, das diese Phase zu kurz ist um etwas zu 
bewirken.

Das scheint aber das Richtige zu sein, oder übersehe ich wieder etwas?
https://www.roboter-bausatz.de/p/aktiver-equalizer-balancer-4s-fuer-18650-lithiumbatterien-1.2a

Gruß Reinhard

: Bearbeitet durch User
von Peter M. (r2d3)


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Antwort folgt morgen!

von Reinhard T. (reinhard_t884)


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Läuft alles Prima!
Habe die Zellen mit 80mA geladen und die mit der geringen Ladung wurde 
voll aufgeladen ohne daß das BMS abgeschaltet hat.
Dann habe ich die Zellen mit 0,5A entladen, bei ungefähr 2,9V hat das 
BMS abgeschaltet. Die Zellen haben noch eine Kapazität von ca. 2,5Ah, 
was für meine Zwecke völlig ausreicht.
Nach der anschließenden Ladung mit dem Lademodul betrug die maximale 
Abweichung der Spannungen 20mV.

Vielen Dank für eure Hilfe und ein schönes Wochenende!

Gruß Reinhard

von Peter M. (r2d3)


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Hallo Reinhard,

ja, so einen Balancer kannst Du auch verwenden.

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