Lipo-Ladeelektronik

Hallo zusammen,
ich habe einen technisch guten Akku-Handstaubsauger, der jetzt schon das zweite Akkupack verschlissen hat (hohe Selbstentladung). Ob es sich vom
Preis her lohnt, ist fraglich, aber dennoch interessiert mich der Gedanke, ihn mit Lipos auszustatten. Praktisch wäre u.a., das vorhandene Netzteil, das für 2s genug Spannung hätte, weiterzuverwenden. Die Frage: Gibt es für einen solchen Zweck eine fertige Elektronik (Bausatz?) zu kaufen, die quasi in einem Ladeelektronik, Balancer und Tiefentladungsschutz ist? Oder fertig konfektionierte Akkuspacks? Ich habe schon gegoogelt, aber auf die schnelle nichts geeignetes gefunden...
Patrick
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Da dein Netzteil zum Laden von 7.2V NiCd ausgelegt war, also eine Strombegrenzung hat (und hoffentlich einer Kontroll-LED die anzeigt, wann Strom fliesst), ersetzt du einfach die NiCd-Zellen durch ein 2-zelliges LiIon Akkupack mit elektronischer Schutzschaltung (also wie ueblich, und nicht wie die Modellbauer machen). Die Schutzschaltung kuemmert sich um alles, klemmt den Akku ab, wenn er voll ist, klemmt ihn ab, wenn er leer ist, und gleicht vielleicht auch den Ladezustand der Zellen aus, wenn in ihr ein 'besserer' IC ist wie MC33351 oder so.
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Hallo,
Achtung: Da der OP auch in eine Modellbaugruppe gepostet hat, ist wohl die Annahme nicht ganz unrealistisch, dass er einen LiPo-Akku aus dem Modellbausegment verwenden will.
Und da sind Schutzschaltungen bzw. eingebaute Ladecontroller höchst *un*üblich.
Also bitte nicht direkt den LiPo ans NiXX-Netzteil klemmen, außer der OP wünscht seine Bude abzufackeln.
vg, Wolfgang
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Hallo zusammen,
danke schon mal für die ersten Tips!

Ja, ich bin Modellbauer und hatte das u.a. in Betracht gezogen, eben mit zusätzlicher Schutzschaltung.

Das weiß ich, und ich weiß auch, daß es Lipos mit Schutzschaltung gibt. Ich habe bisher aber keinen Händler gefunden, der so was (für die Stromstärken, die ich brauche) vertreibt. Wen gibt's da so alles?
Patrick
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Hamm' die Ansmann-Lipos nicht eingebaute Schutzschaltungen??? http://cgi.ebay.de/Ansmann-LiPo-Akku-7-4-V-2200-mAh-20C-167000010_W0QQitemZ280125828022QQihZ018QQcategoryZ74311QQrdZ1QQcmdZViewItem
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Have a nice day! kkn

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Hallo Patrick!
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Die Diskussion hatten wir hier schon mal, Manfred. Diese Schutzschaltungen sind *nicht* dafür gedacht, eine korrekte Ladeschaltung zu ersetzen. Die sollen lediglich den schlimmsten Schaden an Akku und Umgebung verhindern. Dementsprechend ist deren Abschaltschwelle auch ca. 100 mV (pro Zelle, zuzüglich Toleranz) über der eines Ladereglers. Ein Dauer-Missbrauch als Laderegler kann die Lebensdauer durchaus auf 50 % oder so verkürzen. Bitte empfehle also den hier Hilfe Suchenden den Einsatz eines ordentlichen Ladereglers *und* einer Schutzschaltung.
Laderegler für eine Zelle gibt's von den gängigen Verdächtigen wie LT, Maxim etc. hinreichend, bei 2 Zellen in Reihe muss man wohl mal ein wenig gucken. Zur Not kann man das auch prima selbst bauen, sofern man sich halt an die Grenzwerte des Zellenherstellers hält. Geladen wird mit Konstantspannung (meist 4,2 V pro Zelle, aber besser ins Datenblatt gucken) und Strombegrenzung (Größenordnung 1C, d. h. wenn die Zellen 1 Ah haben, liegt die Begrenzung bei 1 A, aber auch hier ist die Datenblattangabe die bessere Wahl). Die Spannungen werden typischerweise mit einer Toleranz von ±50 mV angegeben, also entsprechend genaues Messgerät nehmen und auf den Temperaturgang achten bei Eigenbau-Reglern.
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cheers, J"org .-.-. --... ...-- -.. . DL8DTL

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Ja.
Das ist deine Meinung, ich hab da eine andere und auch schon ausreichend Geraete gesehen, die das so nutzen.

Es gibt einen Maximalwert fuer die Akkuzellen vom Hersteller, und eine Schutzschaltung macht keinen Sinn, wenn sie erst oberhalb des Maximalwerts abschaltet. Akkus MUESSEN und DUERFEN bis zu diesem Maximalwert geladen werden.

Und da 0.1V ca. 10% der Kapazitaet ausmachen, wird dann also der Akku nur zu 90% ausgenutzt. Kann man machen, verlaengert vielleicht sogar die Lebensdauer, aber warum dann nicht 0.2V weniger und noch mehr Lebensdauer gegen noch weniger Kapazitaet ? Dein Argument ist also haltlos.

"Kann" ist zwar ein dehnbares Wort, deine Aussage ist damit auch dann richtig wenn es statt 50% nur 0.5% sind, aber man nennt so eine Aussage "Bloedsinn", "unbegruendete Panikmache" oder so.

Ein Laderegler ist spaetestens bei mehr als einer Zelle vollkommen unnoetig und unsinnig, denn in eine LiIon-Akkuzelle darf nicht mehr geladen werden, wenn sie ihre Ladeschlusspannung (frueher sicherheitshalber meist 4.2V, heute oft mit 4.3V angegeben) erreicht, und das kann eine Ladekontroller von aussen gar nicht messen, denn er sieht nur die Gesamtspannung. Hat die zweite Zelle nur ein paar Prozent mehr Kapzitaet oder schlechteren Ladewirkungsgrad und daher nut 0.1V weniger aktuelle Spannung als die andere Zelle, wuerde die schon volle Zelle gnadenlos ueberladen. Es KANN nicht funktionieren, daher ist der externe Laderegler UEBERRFLUESSIG. Ausserdem muesste er bei Akkupacks mit Schuatzschaltung den Rdson der SchutzMOSFETs einkalkulieren, und auch das kann er nicht, aber die Schutzschaltung im Akkupack kann sehr wohl exakte (Kelvin)-Verbindungen zu den Zellen haben, oder 0.05V mehr tolerieren weil sie die Innenwiderstaende kennt, aber gerade dieser Schaltungstrick erzwingt es sogar, das nicht mit zu keinem Strom geladen wird. Es DARF also kein zu geringer Ladestrom verwendet werden, wenn der Protection-IC die Kontaktierungswiderstaende mit einem Spannungsaufschag ausgleicht, ein extern runterrgelndes Ladeschaltung waere also toedlich fuer den angeblich geschuetzten Akku.

wurden nicht gefragt, aber NCP800 tut's.
Also, egal wie oft du deine Meinung wiederholst (bei der du uebrigens die Argument bisher nie wiederlegt hast): Ich vertrete eine andere Meinung. Schutzschaltungeh sollten eine Hysterese haben, damit ein voller Akku nicht nach Verlust von 0.1% schon wieder aufgeladen wird, und nicht jede Schutzschaltung ist gut (weil manche z.B. keinen Balancer enthalten) aber jede Schutzschaltung ist besser als ein externer ladecontroller.
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Nicht nur, auch andere haben dich schon drauf hingewiesen, dass beide Schaltungen getrennt werden.

Sie tun es aber.

Nein, die Ladeschaltung hält die Spannung auf dem Sollwert des Herstellers, während die Schutzschaltung 100 mV (pro Zelle) drüberliegt.
Sieh dir bitte die Datenblätter sowohl der Schutzschaltungs-ICs einerseits als auch der Laderegler andererseits an.

Warum gibt's dann diese ICs für mehr als eine Zelle mit separater Messung usw. usf.?

Als Schutzschaltung. Genau dafür ist er konzipiert, so steht es auch im Produknamen. Schaltet bei (4,35 ± 0,05) V ab. Der Wert ist nicht einstellbar. Die Ladespannung liegt bei (4,2 ± 0,05) V (für die meisten Zellen, es gibt wohl auch welche mit 4,1 V, habe ich aber gerade keine Referenz).

Du bist so versessen in deine Idee, dass du nichtmal merkst, dass es mehr als einer ist, der hier deiner Meinung widerspricht.

Dann lass ich sie Pansonic widerlegen. Kurzes Gugeln bringt z. B.:
http://www.panasonic.com/industrial/battery/oem/images/pdf/Panasonic_LiIon_Charging.pdf
Gleich auf der ersten Seite hast du die Funktion der Sicherheitsschaltung sowie der Ladeschaltung in einem Bild recht deutlich voneinander abgetrennt dargestellt, einschließlich der Spannungsniveaus.
Genügt das als Gegenbeweis für deine These?
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http://www.panasonic.com/industrial/battery/oem/images/pdf/Panasonic_LiIon_Charging.pdf
Hast du die Hinweise darin nicht gelesen ? Bezieht sich ausschliesslich auf Einzelzellen, und selbst dann 'contact Panasonic when actually using this circuit'.

Klar, du kriegst die Chips von 4.1 bis 4.4 V in 5mV Abstufungen: http://www.bfe.com/BM102%20Datasheet%20Rev1.3.pdf sollen ja zum Akku passen, und manche Hersteller geben halt 4.1V an, die meisten 4.23V, manche 4.35V.
Siehe http://pdfserv.maxim-ic.com/en/an/AN3607.pdf "Newer, higher capacity cells are being marketed with voltages in the 4.3V to 4.4V range." Du bist einfach auf einem alten Stand.
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Nun, dann melde dich doch mal bei Panasonic und frag sie, was sie über Batterien aus mehreren Zellen zu schreiben haben.
Ist dir schon mal aufgefallen, dass du hier der Einzige bist, der die ganze Zeit lang den Missbrauch der Schutzschaltung als Laderegler propagiert?
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Hallo Jörg,

Da ist Manfred lernresistent. Ich hatte mich ja schon ausgiebig mit ihm auseinandergesetzt. Da blieb auch keines seiner Argumente undiskutiert. Alle Hersteller unterscheiden zwischen Schutzschaltung und Laderegler, aus gutem Grund. Wenn jemand auch nur einmal in seinem Leben eine Risikoanalyse verantwortungsbewusst gemacht hat, dann ist auch ganz schnell klar, warum dies bei Litiumzellen zweistufig geschert zu sein hat.
Ich hoffe, dass die Leser das inzwischen bemer´kt hatten. Manfred werden wir beide nicht überzeugen können, auch nicht, wenn es noch viele andere versuchen.
Marte
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Immerhin, das waere mal ein Argument fuer die unlogisch-aufwaendige doppelte Grenze der Ladespannung, aber demnach waeren alle diese ICs verantwortungslos, weil bei ihnen kein 2-stufiger Schutz der Ladespannung vorhanden ist:
http://www.st.com/ (L6924) http://www.intersil.com/ (ISL6298) (es gibt noch dutzende mehr...)
Dein Wissensstand ist veraltet. Aber am Anfang von neuer Technik gibt es immer Bedenkentraeger.
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MaWin schrieb:

Und was soll das beweisen? Das kein Hersteller so blöd ist eine zusätzliche Schutzschaltung auch noch in den Ladecontroller zu packen weil sie ohnehin nötig ist und unabhängig vom Lader arbeiten muss? Nahezu alle Hersteller dieser Chips bieten auch eine ganze Palette an Protection- ICs an. Noch nirgends habe ich ein All-In-One Teil gesehen, in keinem Datenblatt die Aussage das soetwas nicht nötig wäre. Die Aussage das es nötig ist allerdings schon öfter. Auch wenn die in Deinen Beispielen fehlen sollte heisst das erstmal gar nichts.
Auf der grottigen ST-Seite rumzusuchen spar ich mir, Bei Intersil kannst Du dir ja mal die Application Block Diagrams im Product Folder Deines Beispielchips anschauen. Bis auf den Bluetooth Headset wirst Du bei allen einen entsprechenden Protection Chip aufgelistet finden, wenn nicht schon ein rotes Kästchen "Battery Safety" neben dem des Akkus und des Chargers zu sehen ist.
Aber wahrscheinlich ist es nur eine Verschwörung der Hersteller die uns das Geld aus der Tasche ziehen wollen. Selbst dafür hab ich ein Gegenbeispiel parat: Mindestens ein Hersteller rückt nicht mal Muster raus, bevor Du nicht detailliert Deine Applikation beschrieben und die Zellen genannt hast mit denen Du die Teile zu verwenden gedenkst. Ich glaube es war Seiko.
Jörg.
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Natuerlich, frueher war man sich bei LiIon noch unsicher, vor ein paar Jahren gab es noch nicht mal rohe LiIon-Zellen weil die Hersteller Akkuzellen ohne eingebate Protection nicht rausrueckten, heute wird im Modellbau nichts anderes als rohe Zellen mehr verwendet. Ich sagte ja, du bist nicht auf dem neueren Stand, irritiert durch die fruehere Bedenkentraegerei.

Guck ich mir gern an, Intersil hat 4 Protection-ICs: ISL9200, 9212, X3100, X3101 Die Applikationen zeigen ein Blockdiagramm und eine Liste moeglicher zu verwendender Chips als Alternativen fuer den jeweiligen Block.
Bluetooth: Keine Protection im Diagramm, keine Protection-ICs im Angebot, aber 6 verschiedene Ladecontroller Fingerabdruck: Charging Safety VOR Charging Controller im Blockdiagramm, 10 Ladecontroller, 4 Protection ICs zur Auswahl Digitalkamera: Keine Protection im Diagramm, 1 protection Chip in Angebot neben 16 verschiedenen Ladecontrollern Infusionspumpe: Hat Protection im Blockdiagramm, 5 Lade-ICs, 2 Protection-ICs zur Auswahl MP3-Player: Keine Protection im Diagramm, 9 Lade-ICs und 1 Protection-IC zur Auswahl Medical Telemetry: Protection im Diagramm, 10 Lade-ICs und 2 Protection-ICs zur Auswahl, 11 Lade.ICs und 1 Protection-IC zur Auswahl PDA: Kein Protection im Blockdiagramm, 11 Lade-CIs und 3 Protection-ICs zur Auswahl medizinisches Ultraschallgeraet: Protection im Blockdiagramm, 11 Lade-ICs und 3 Protectio-ICs zur Auswahl VoIP: Keine Akku und keine protection im Diagramm, keine Protection-ICs in Auswahl
Also wenn ich das so sehe: Akku-Protection nur in medizinischen Anwendungen im Blockdigramm aufgefuehrt, bei den anderen ist sogar unklar, ob der Protection-IC nicht als Alternative zum Ladecontroller gemeint ist, wenn sie ueberhaupt noch genannt werden, im Blockdiagramm taucht er nicht auf.
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Ich muss MaWin schon rechtgeben. Bei den heute erhältlichen LiPo's ("Suppentüten") passiert nicht mehr viel. Sie blähen sich zwar auf, aber explodieren nicht und es entsteht auch kein besonders gut brennendes reines Lithium mehr. Man kann sie sogar an die Wand nageln, ohne das was passiert (zumindest sollte nix passieren, hängt vom Hersteller ab und ob irgendwelche Metallspäne vergessen wurden ...).
M.
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Bitte auf snipped-for-privacy@pentax.boerde.de antworten.

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Matthias Weingart schrieb:

Was soll an einer nackten "Suppentüte" auch schon gross explodieren, da würde es eher eine Stichflamme geben. Ob und in welcher Menge Lithium ensteht, wie schnell das zum abfackeln führt, oder bei entsprechendem Gehäuse zur Explosion und welche Stoffe dabei entstehen hängt vom Aufbau ab. Dabei geht es meist darum die Zellen für bestimmte Anwendungen zu optimieren. Kann ja sein und wäre wünschenswert das die für jedermann erhältlichen Zellen (Modellbau) da eher in Richtung "passiv" entwickelt werden.
Daraus abzuleiten eine Schutzschaltung wäre generell überflüssig halte ich für gefährlichen Unsinn.
Eine kleine Story dazu was von plakativen "Tests" zu halten ist:
Ein chinesischer Hersteller meinte auch mal seine Zellen wären sicher, neben vielen Tests hätte Cheffe auch mal mit einer .38er drauf geschossen. Wäre natürlich nichts passiert. Vor kurzem sind die gleichen Zellen bei vermutlich etwas detaillierteren Tests einer Behörde den Leuten dann doch um die Ohren geflogen.
Zu dem Nagel: Entweder entsteht ein innerer Kurzschluss oder nicht, kann auch sein das er nur kurz anhält bis eine kleine Brücke weggeschmort ist. Wenn er anhält wird die enthaltene Energie umgesetzt, ob man will oder nicht. Für einen Brand kann das immer reichen. Gerade das zeigt doch die Metallspanstory.
Übrigens das erwähnte Loch im 1,5mm Alublech in meinem Posting von eben: Verursacher war eine Stichflamme aus einer solchen LiPoly "Suppentüte".
Aber mal ganz weg vom Sicherheitsaspekt: Bevor ich mir einen (oder mehrere) teuren Akkusatz ruiniere, leg ich doch lieber ein paar Euro für die einmalige Anschaffung einer Schutzschaltung drauf.
Jörg.
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MaWin schrieb:

Ich arbeite seit einigen Jahren ausschliesslich mit rohen Zellen. Überladene Zellen fliegen Dir -je nach Typ mehr oder weniger heftig- immer noch um die Ohren oder fackeln zumindest ab. Genauso bei Kurzschluss, oder allgemein wenn der Separator aus irgendeinem Grund nicht mehr separiert. Das kann richtig spektakulär werden. Schonmal ein Loch in 1,5mm Alublech durch eine abgerauchte Zelle gesehen?
Was ist für Dich so schwer daran zu verstehen das eine defekte Ladeschaltung genau das auslösen kann?
Wer sowas ohne unabhängige Schutzeinrichtung ( _DAS_ ist der Stand der Technik) baut, damit andere gefährdet, kann ja im Schadensfall meinetwegen dem Staatsanwalt erzählen das irgendwelche Modellbaubastler und ein Herr Winterhoff das nicht für nötig erachtet haben. Kommt Gutachter mit Verweisen auf zig Publikationen die das genaue Gegenteil behaupten.
Belege Deinen angeblich neueren Stand, diesmal bitte mit Textstelle und nicht mit Auslassungen oder fehlenden Hinweisen in irgendwelchen Datenblättern oder Blockschaltbildern. Bitte in genau der Allgemeinheit die Du hier vertrittst, also komm nicht mit irgendwelchen speziellen Zellen. Denn eins ist klar: Irgendwo wird es recht unkritische Zellen geben bei denen man vielleicht auf 2. protection verzichten kann, nur trifft das eben auf die meisten aktuellen noch nicht zu.

Ich glaube Du ziehst Dir Deine Rechtfertigung einfach aus dem Hintern, zeig mir doch bitte ein Zitat aus seriöser Quelle das Deine Ansicht untermauert. Solange sehe ich deinen Standpunkt als verantwortungsloses Geschwätz an.
Jörg.
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Hallo Jörg,
Jörg Schneider schrieb:

Dann sollten das aber noch Zellen aus den ersten Generationen sein. Ich kenn es von den Saehan, der letzten Serie, aus eigener Erfahrung. Da brennt nix und in die Luft gehen die auch nicht. Die werden beim Entblättern schön langsam schwarz. Selbst ein Nagel als Kurzschlußquelle quer durch die Lagen, entlockt der Zelle nur ein seichtes Zischen.
Grüße Thomas -- DRMM-Treffen vom 29.06 bis 01.07. bei den Leipziger Ackerfliegern www.ackerflieger.de
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Thomas Brandt schrieb:

Mit wievielen hast Du das denn getestet?
Aber um das mal klar zu stellen: Mir ist Wurscht was Modellbauer da so treiben, die meisten werden sich den Problemen die auftreten können bewusst sein und nicht das erste Mal mit den Teilen hantieren. Was mich stört ist die allgemeine Aussage das Schutzschaltungen für LiIon nicht nötig seien oder gar als Laderegler taugen. Der Bastler ohne Vorwissen oder gar ein "Geschäftsideenhaber" könnte ja auf die Idee kommen das dem tatsächlich so ist.
Jörg.
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