Ich frage mich wie ein Akku, beispielsweise in einer Powerbank absolut sicher gegen Über- und Unterladung sowie gegen Kurzschlüsse geschützt wird. In der Regel befindet sich ja ein BMS direkt am Akku des Gerätes welches diesen unter anderem gegen Über- und Unterladung sowie gegen Kurzschlüsse schützt.
Meine Frage ist, ob dies die einzige Schutzvorrichtung für den Akku ist oder ob (um absolute Sicherheit gewehrleisten zu können) es auf der Steuerungsplatine eine weitere (hardwareseitig redundante) Schutzvorrichtung gibt?
Ebenfalls frage Ich mich ob vor dem Eingreifen des hardwareseitigen Unterladungsschutzes eventuell bereits softwareseitig irgendetwas passiert bevor hardwareseitig eingegriffen wird und falls was passiert, was genau und wieso?
Hat da irgendwer Erfahrungswerte oder weiß von einem passenden Beitrag?
Gute Elektrowerkzeuge haben im Akku ein BMS mit Unter- und Überspannungsabschaltung. Zusätzlich dann im Gerät und im Ladegerät eine vorher greifende weitere Schaltung.
Meine Frage ist, ob dies die einzige Schutzvorrichtung für den Akku ist
oder ob (um absolute Sicherheit gewehrleisten zu können) es auf der
Steuerungsplatine eine weitere (hardwareseitig redundante)
Schutzvorrichtung gibt?
Im Prinzip ja.
Naturlich soll die Ladeschaltung ein 8berlafen verhindern in dem sie mit der Spannung unterhalb der Schutzschaltungsspannung bleibt, aber die Schuzzschaltung ist genau dafür da, dass die Ladeschaltung (z.B. TP4054) spinnt.
Auch erwartet der Akku, dass das Gerät sich schon deutlich vor Tiefentladung meldet und wieder aufgeladen werden will oder zumindest doch abgeschaltet, aber wenn niemand das tut muss halt die Schutzschaltung her.
In beiden Fällen haben externe (Lader, Verbraucher) es aber schwer aus der Spannung was zu schlussfolgern wenn der Akku aus mehr als 1 Zelle besteht, denn Zellen können unterschiedliche Spannung haben. Nur die Schutzschaltung weiss, wann die erste Zelle garantiert voll bzw. leer ist.
Gegen Kurzschluss und den daraus folgend hohen Strom und danach Erwärmung des Alkus hilft die Schutzschaltung, obwohl die Akkuzellen selbst ein absichtlich dünnen Blechstreifen drin haben, der bei Kurzschluss als Sicherung wirkt - dann aber ost der Akku kaputt, besser also die Schutzschaltung aufpassen lassen.
Bei Li-Akkus mit Nennwert von 3,7 V hilft das BMS recht gut gegen Überspannung, oder Tiefentladung der Akku-Zellen.
Hast du mehr, als 3,7 V sind wahrscheinlich Li-Akku-Zellen in
Reihe geschaltet. Wenn dann BMS, aber nichts von PMS draufsteht, wird
nicht überwacht, ob einzene Zellen in der Reihe überlastet / tiefentladen
werden. Nur die Summenspannung wird überwacht, was bei Zellen aus
dem gleichen Fertigungslos meist ganz gut klappt. - Absolute Sicherheit
gibt das aber nicht.
Bei einer einzelnen schwachen Zelle in Reihe mit mehr als 2 Zellen in
Reihe lässt sich das nicht einfach von außen beherrschen. Eine gut angekoppelte Stromkreis-unterbrechende Thermosicherung wäre noch ein Notnagel.
obwohl die Akkuzellen
selbst ein absichtlich dünnen Blechstreifen drin haben, der bei
Kurzschluss als Sicherung wirkt - dann aber ost der Akku kaputt
Wo hast Du das aufgeschnappt?
Natürlich sind die Anoden- und Kathodenfolien über Metallstreifen angeschlossen, aber wer sagt, dass diese als Sicherung fungieren sollen und können?
Bei Li-Akkus mit Nennwert von 3,7 V hilft das BMS recht gut gegen
Überspannung, oder Tiefentladung der Akku-Zellen.
Hast du mehr, als 3,7 V sind wahrscheinlich Li-Akku-Zellen in
Reihe geschaltet. Wenn dann BMS, aber nichts von PMS draufsteht, wird
nicht überwacht, ob einzene Zellen in der Reihe überlastet /
tiefentladen
werden. Nur die Summenspannung wird überwacht, was bei Zellen aus
dem gleichen Fertigungslos meist ganz gut klappt. - Absolute Sicherheit
gibt das aber nicht.
Bei einer einzelnen schwachen Zelle in Reihe mit mehr als 2 Zellen in
Reihe lässt sich das nicht einfach von außen beherrschen. Eine gut
angekoppelte Stromkreis-unterbrechende Thermosicherung wäre noch ein
Notnagel.
Ganz schön Bullshit auf einem Haufen.
Es gibt diverse LiIontechniken mit ganz unterschiedlichen Werten für Nennspannung und untere und obere Grenzspannungen.
3,7V ist eine Nennspannungsangabe, die ein Hinweis ist, dass die obere Grenzspannung ggf. höher ist, als bei "sogenannten" 3,6V Zellen.
Wo die liegen, steht im Datenblatt des Herstellers.
Ein BMS kann eine minimalistische und völlig ungenügende Technik beinhalten oder alles, was die technische Entwicklung menschenmöglich macht.
Ein PMS kann da enthalten sein, genauso kann es ausgelagert sein.
Und ein Vorhandensein oder nicht sagt bezüglich der Sicherheit nichts aus, wenn man dessen Qualität und Funktionsumfang nicht kennt, ader auch den genauen Anwendungszweck des Akkupacks.
Hast Du mal auf einer USB-Powerbank Werkzeugakku den Aufdruck PMS gesehen?
Wer glaubst Du, begrenzt bei halbwegs guter Qualität idR den Lade- und Entladestrom?
Willst Du sicher nicht bezahlen/spazieren tragen; denn möglichst sicher beinhaltet natürlich neben redundanten Schutzschaltungen natürlich eine feuer- u. hitzeresistente Umhüllung.
Für so sicher, wie unter wirtschaftlichen und praktischen Gesichtspunkten mit vertretbarem Aufwand machbar:
Nimm LiFePO - Zellen! Dadurch vermeidest Du die wirklich ernsthaften Gefahren (Brand, Explosion) bereits an der Wurzel, nämlich durch eine gutmütigere Zellchemie.
Ich verwende aktuell ein 1S4P Li-Ion Akkupack (Datenblatt 18650 Akkuzellen siehe Anhang1) mit 5A BMS (Datenblatt siehe Anhang2) von DNK Power.
Aktuell wird nach unten hin softwareseitig beim Unterschreiten von 20% eine rote LED eingeschalten und hardwareseitig greift dann das BMS am Akkupack (Datenblatt siehe Anhang2) beim Unterschreiten von 2.5V ein.
Nach oben hin schaltet softwareseitig der Ladevorgang bei 4.07V ab, redundant dazu würde der TP4056 (Datenblatt siehe Anhang3) bei 4.2V abschalten und als aller letztes würde dann das BMS am Akkupack (Datenblatt siehe Anhang2) bei 4.3V greifen.
Wie würdet ihr die Maßnahmen einschätzen beispielsweise anhand eines Vergleichs zu einem Gerät mit CE-Zertifizierung?
obwohl die Akkuzellen selbst ein absichtlich dünnen Blechstreifen
drin haben, der bei Kurzschluss als Sicherung wirkt -
Das gibt es bei Akkuzellen, aber wenn es nicht im Datenblatt steht, dann nie damit rechnen. Manchmal sind das die sandgefüllten "Fake"-Zellen, in denen der dünne Streifen durch den Sand zum Batteriepol geführt wird.
Hersteller, für die der dünne Blechstreifen wichtig ist, prüfen das gleichzeitig bei der Inspektion und Analyse des Anodenüberhangs der Zellen während der Massenproduktion automatisiert.
Andernfalls sind diese Dünnstellen zwischen Verbindern extern von den Zellen ausgeführt. Das soll verhindern, dass eine Zelle mit internen Kurzschluss von den parallelen Zellen mit sehr hohem Strom zusätzlich noch befeuert werden. Bis zu welcher Anzahl auf so etwas verzichtet werden kann, habe ich keine Literatur, jedoch 5...6 Zellen 18650 habe ich meistens ohne so etwas verbaut gesehen.
obwohl die Akkuzellen selbst ein absichtlich dünnen Blechstreifen
drin haben, der bei Kurzschluss als Sicherung wirkt -
Das gibt es bei Akkuzellen, aber wenn es nicht im Datenblatt steht, dann
nie damit rechnen.
Es ist mir tatsächlich einmal widerfahren: Eine China-18650 in einer Powerbank. Dank mechanisch blöder Konstruktion wurde die Zelle kurzgeschlossen, wurde sehr warm und ist seitdem unterbrochen.
Aber Du hast vollkommen recht: Es ist kein Verlass darauf !
In einem Gerät mit einer 18650 habe ich ein China-Board TP4056 mit Schutz DW01. Der µC überwacht aber zusätzlich die Spannung, warnt mich "bald leer" und schaltet sich später selbst stromlos, bevor die Schutzschaltung es tun würde.
