Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Li-Io Balancer charger - Funktionsweise


von Tino K. (blumengiesser)


Lesenswert?

Wenn 4 Li-Io Akkus in Reihe geschaltet sind und per Ladegerät geladen 
werden sollen können sie um die Überladung einzelner Zellen zu 
vermeiden, per balancer geladen werden. Meine Frage: Wie funktioniert 
das Balancing eigentlich? Die Gesamtspannung wird ja eingestellt und an 
die Zellen gelegt, der Strom fließt dann durch jede und läd sie auf. 
Jetzt ist eine Zelle voll und das wird detektiert über die Spannung des 
Akkus. Was aber passiert jetzt? Wird die einzelne Zelle abgeschaltet? 
Oder wird ein Widerstand parallel geschaltet? Oder wird gar jede Zelle 
einzeln aufgeladen? Wer weiß was...!?

: Verschoben durch Admin
von Karl H. (kbuchegg)


Lesenswert?

Wenn die Zellen beim laden unterschiedliche Zellenspannungen aufweisen, 
wird der Zelle im Prinzip ein Widerstand parallel geschaltet, der einen 
Teil des Stromflusses über diese Zelle aufnimmt. Dadurch sinkt die 
Spannung über der Zelle selber. Auf die Art gelingt es, mehrere Zellen 
in der Spannungslage während des Ladens fast exakt auf gleich zu 
bringen.

von Tino K. (blumengiesser)


Lesenswert?

Ahh.. Soll nicht aber die Methode CC-CV sein? Danach müßte ja die 
Spannung am Eingang sich ändern? Denn die anderen Zellen werden mit 
n*4.2 V gespeist und eine ist raus und durch den wiederstand fällt 
weniger ab und dann passt doch die gesamtspannung nicht mehr!?

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

> Die Gesamtspannung wird ja eingestellt und an die Zellen gelegt

Ne.

Dann platzt was.

Ein Ladegerät ist kein Netzteil.

Ein Ladegerät versucht nicht wie ein Netzteil auf Teufel komm raus die 
Spannung zu halten, sondern geht mit der Spannung runter wenn zu viel 
Strom fliessen würde.

Es gibt verschiedene Balancer.
Ein Balancer leitet den Strom um eine volle Zelle drumrum, dazu muss er 
aber sehr kräftig sein und produziert ggf. viel Verlustleistung (voller 
Ladestrom * 4.2V)
Ein anderer entlädt die vollere Zelle langsam, hat also beim laden keine 
Wirkung sondern macht seine Arbeit beim rumliegen.
Und der dritte übeträgt eine Ladung von einer Zelle in einen andere, so 
lange sie abweichen, und schafft das auch nicht während des Ladens 
sondern nur im Laufe der Zeit.

Daher sollte man beim Laden aufhören, SO BALD die erste Zelle 4.2V hat 
und damit voll ist. dazu muß man Zellen einzelen überwachen. Daher 
funktionieren Ladegeräte icht, die glauben, man könnte mehrzellige LiIon 
Akkus aufladen in dem man nur die Spannung an den Enden kennt. Nur die 
Akku-Schutz-Elektronik kann wissen, wann die erste Zelle voll ist.

von torwin (Gast)


Lesenswert?

CC-CV(constant current constant voltage) ist eine Lademethode für die 
wiederaufladbare Zellen. Die Zellen werden zuerst mit constantem 
Ladestrom geladen, bis die maximale Spannugs an den Zellen erreicht ist, 
anschließend wird mit dieser Spannung weiter geladen, während der 
Ladestrom absinkt.
Beim pasiven Ballancing wird die Spannung der Zellen miteinander 
verglichen, bei den Zellen mit der größeren Spannung wird ein Teil des 
Ladestroms an einem parallel angeschlossenem Wiederstand "verbrannt", so 
dass diese Zellen langsammer geladen werden. Man kann die Zellen auch 
ohne eines Ladevorgangs balansieren, sie werden dann alle auf den 
gleichen Spannungspegel gebracht.

von Karl H. (kbuchegg)


Lesenswert?

Tino Kühn schrieb:
> Ahh.. Soll nicht aber die Methode CC-CV sein?

Ist es ja auch. Am Anfang wird ein konstanter Strom durchgepumpt. Dabei 
werden die Zellenspannungen verglichen. Ist eine vorraus wird ein Teil 
des Stroms der eigentlich über die Zelle fliessen sollte an ihr vorbei 
geleitet. Die Spannung über der Zelle sinkt oder was gleichbedeutend 
ist: Ihr ganz persönlicher Ladestrom ist etwas geringer als der der 
anderen Zellen, wodurch sie etwas langsamer geladen wird so dass die 
anderen Zellen 'wieder aufholen können'.

> Danach müßte ja die
> Spannung am Eingang sich ändern? Denn die anderen Zellen werden mit
> n*4.2 V gespeist und eine ist raus

Moment!
Ich hab nicht gesagt: eine ist raus.

Da handelt es sich um ein paar Zehntel Volt, um die die Ladespannung 
einer oder mehrerer Zellen abgesenkt werden. (*)

> weniger ab und dann passt doch die gesamtspannung nicht mehr!?

Das Balancing findet schon statt, ehe die Phase der konstanten Spannung 
erreicht wird. Während der CC Phase hast du ja sowieso nicht n mal die 
Zellenspannung sondern weniger, weil du ja den Stromfluss regulieren 
musst.

Hängst du eine einzelne 'leere' Lipo an ein Ladegerät, dann beginnt der 
Ladevorgang mit (Hausnummer) 3.7V oder was eben notwendig ist um einen 
Ladestrom von 1C zu erreichen. Und erst im Laufe der Zeit nähert sich 
die Ladespannung den berühmten 4.124V und erst ab dann wird diese 
Spannung konstant gehalten. Ein guter LiPo Balancer lässt ganz sicher 
nicht zu, dass die Spannung an seiner Zelle über diesen Grenzwert 
steigt. Und wenn er dazu einen Bypass (ähnlich einer Z-Diode) aufmachen 
muss um die Zelle zu schützen.

(*) Edit:
wenn ich mir das so überlege ist diese Aussage eigentlich Quatsch. Der 
Ladestrom wird für diese Zelle verringert.

von Tino K. (blumengiesser)


Lesenswert?

OK, jetzt bin ich schonmal deutlich schlauer. Es ist von eurer 
Sichtweise wohl deutlich besser ein fertiges Ladegerät mit Balancing zu 
kaufen als in einem Gerät dann die Ladeschaltung samt 
Einzelzellenüberwachung + Lade balancing zu bauen!? Ich wollte 5 Li-Io 
Akkus in eine Fahrradlampe einbauen und war mir nicht sicher, wie die 
dann geladen werden sollen.

Zusatzfrage: Reicht es aus, den Akkupack per Gesamtspannung zu 
überwachen? Oder muß man dort jede einzelne Zelle anschauen? Entladen 
wird mit 0.5C...

von Karl H. (kbuchegg)


Lesenswert?

<blockquote>
deutlich besser ein fertiges Ladegerät mit Balancing zu
kaufen als in einem Gerät dann die Ladeschaltung samt
Einzelzellenüberwachung + Lade balancing zu bauen!?
</blockquote>

Auf jeden Fall. Akku Lader gibt es im Modellbau wie Sand am Meer. Alles 
was in diesen Stückzahlen hergestellt wird, kannst du unmöglich selber 
um den Preis bauen. Meistens ist es so, dass dir alleine das Gehäuse 
samt Kleinteile schon teurer kommt als ein günstiges Fertiggerät. Und da 
hast du die Elektronik noch gar nicht bezahlt. Deren Kosten setzen sich 
wiederrum aus den Bauteilen und dem Fertigen der Platine zusammen. Wenn 
du mit Kostenwahrheit rechnest, kommst du nie auf den Preis. Ausser für 
Hi-End Lader, bei denen eine Menge Know-How drinnen steckt und die 
Spezialprogramme beinhalten. Aber einen günstigen LiPo Lader aus dem 
Modellbau wirst du kostenmässig nicht schlagen können.

> Oder muß man dort jede einzelne Zelle anschauen?

Ein Balancer schaut auf jede Zelle wenn der komplette Pack geladen wird. 
Das ist ja der Sinn der Sache. Wenn man Zellen einzeln lädt, braucht man 
auch nicht balanzieren.

Oder meinst du beim Entladen?
Da reicht es die Gesamtspannung anzusehen. Wenn dir eine Zelle hops 
geht, merkst du das ganz schnell.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Na ja, gerade die Modellbaubranche lebt von der
Unkenntnis der Kunden die über den Tisch gezogen werden.

Da kostet das meiste schon mal 3 mal so viel bloss
weil Modellbau drauf steht.

von Karl H. (kbuchegg)


Lesenswert?

MaWin schrieb:
> Na ja, gerade die Modellbaubranche lebt von der
> Unkenntnis der Kunden die über den Tisch gezogen werden.
>
> Da kostet das meiste schon mal 3 mal so viel bloss
> weil Modellbau drauf steht.

Aber einen LiPo Lader um 30 bis 40 Euro (mit allem Drum und Drann) 
kriegst du im Selbstbau nicht hin.

http://www.der-schweighofer.at/artikel/85412/ladegeraet_ac_lipo_charger_2s
http://www.der-schweighofer.at/artikel/78642/ladegeraet_ac_dc_lipo_balance_2-3s
http://www.der-schweighofer.at/artikel/83151/ladegeraet_dc_li-charger_4_plus_graupner
...
Für einen günstigen Lader, der auch noch 5 Zellen kann, müsste ich jetzt 
weiter suchen.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Ein 7.2V (also 2 Zellen) Ladegerät mit nur 2 (plus und minus) 
Anschlüssen ?

Wie soll das funktionieren ?

Das kann sowieso nur funktionieren, wenn der Überladeschutz im Akku ist, 
also Akkus mit eingebauter protection PCB Eleketronik, was ja für 
Modellbau eher unüblich ist.

Ansonsten wäre das Teil kriminell.

Was natürlich für 40 EUR geht.

Wenn man bloss Strom in die Akkus kriegen will, weil sie sich dank 
Elektronik selbst abschalten, tut es
http://www.pollin.de/shop/dt/ODIxOTQ2OTk-/Stromversorgung/Ladegeraete/Spezielle_Lader/Lade_Set_TC_809A.html
Die Akkus und das Headset kann man ja wegschmeissen wenn man es nicht 
braucht.

95 cent sind also genau so gut wie 30 EUR bei Robbe, na ja, fast genau 
so gut, bringen nur den halben Strom also doppelte Ladezeit.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.