Li-Ion LiFePo4 BMS (Laderegler, Balancing, Tiefentladungsschutz) 2-4s: günstig o. opensource gesucht

[Tobias K. (bias)]

Hallo,

ich bin, wie so viele, zur Zeit auf der Suche nach einer günstigen, 
kompakten, zuverlässigen, zellfreundlichen Methode Schaltungen über Akku 
zu versorgen.

Die Akkus sollen mit den 2-4 in Serie geschalteten A123 LiFePo4 Zellen 
(26650 und 18650) aufgebaut werden. Einsatz z.b. für Messverstärker, 
Datenlogger, Bordnetz ele. Rennfahrzeug.

Was fehlt ist: Ladesteuerung, Balancing, und Tiefentladungsschutz. Ziel 
ist es die Schaltung an ein normales Festspannungsnetzteil 
anzuschließen, dass die Schaltung versorgt und die Akkus für den 
nächsten netzlosen Einsatz läd.

Bei meiner Suche bin ich auf einige spezial ICs gestoßen, die das 
gewünschte zwar teilweise lösen, aber leider nur für LiPo/Li-Ion oder 
mit Packages die nur mit Reflowofen gelötet werden können.

Sehr interesant fand ich einige Atmel Produkte: wie ATMEGA406, 
ATMEGA32HVB 
(http://www.atmel.com/products/microcontrollers/avr/battery_management.aspx), 
womit wohl auch eine SOC-Berechnung möglich ist.

Meine Frage:
Gibt es opensource Projekte, fertige Schaltungen, etc die obiges mit 
(möglichst wenig Komponenten) für 15-20€ tun? Oder bin ich einfach nur 
zu blöd zum Suchen ;-)?

viele Grüße
Tobi

[MaWin (Gast)]

Was willst du mit einem Microcontroller bei der Akkuladeverwaltung ? 
Beim Absturz des uC gehen die Akkus in Ruach auf ? Das taugt noch 
nichts.

Warum steht in der Überschrift LiIon, wenn du von LiFePo4 Zellen redest, 
die deutlich einfacher zu laden sind ? Möchtest du dir durch ungenannte 
Anforderungen zusätzliche Probleme einhandeln ?

Eigentlich ist eine Ladeschaltung mit Überladeschutz und 
Tiefentladeschutz ( und Balancing falls notwendig) supereinfach, es tut 
ein ICL7665 und n-1 ICL7660, wenn man statt eine Festspannungsnetzteil 
(welches möglichst nicht überlastet werden soll) eine Stromquelle hat 
die von selbst den Strom begenzt, beispielsweise eine Solarzelle. 
Schaltung:

               Diode
      +------+--|>|------+----------+--------+---+---+-----+
      |      |           |          |        |   |   |     |
      |      |          R12         |       R23 10k  |     |
      |      |           |     +---------+   |   |   |     |S
      |      |           +-R13-|Out2 Out1|---)---+---(----|I P-MOSFET
      |      | N-MOSFET  |     |         |   |       |     |
   +  |      I|----+-----(-----|Hys2 Hys1|---+       |     |
 Solarmodul S|     |     |     |         |   |       | +   |
   -  |      |     |     |     | ICL7665 |  R22     Akku   |
      |      |     |     |     |         |   |       | -   |
      |      |    10k    +-----|Set2 Set1|---+       |     |
      |      |     |     |     +---------+   |       |     | +
      |      |     |    R11         |       R21      |  Verbraucher
      |      |     |     |          |        |       |     | -
      +------+-----+-----+----------+--------+-------+-----+

Balancer

   +----------+
   |          |
Zelle1   +----8----+
   |  +--2 ICL7660 3--+
   +--+  | LTC660  |  C
   |  +--4 MAX660  6--+
Zelle2   +----5----+
   |          |
   +----------+

Aber du redest von einem Festspannungsnetzteil. Das macht die
Sache schwieriger. Man kann einen L200 verwenden, wenn das 
Festspannungsnetzteil immer ein paar Volt mehr hat als der Akku, denn 
beim L200 kann man problemlos die vom Akku vertragene Spannung und Strom 
einstellen, genau genug für LiFePo4 Akkus.

            +------+5        1N5401
           1|      |--0R47--+--|>|--+
 7-25V --+--| L200 |   2W   |       |
         |  |      |--------+       |
         |  +------+2               |
         |   3|  |4                 |
         |    |  |                  |
        10u   |  +-------R1---------+
         |    |  |                  | +
         |    | 8k2           LiFePo4 Akku
         |    |  |                  | -
 Masse --+----+--+------------------+

Die Schaltung hat aber den Nachteil, bei Ausfall der Spannung den Akku 
über die 8k2 + R1 langsam zu entladen. Eine pragmatische Möglichkeit ist 
es, den Akku per Relais abklemmen wenn die Netzspannung ausfällt.

[AG (Gast)]

MaWin schrieb:
> Was willst du mit einem Microcontroller bei der Akkuladeverwaltung ?
> Beim Absturz des uC gehen die Akkus in Ruach auf ? Das taugt noch
> nichts.

Zahlreiche kommerzielle Systeme beweisen das Gegenteil.
Sind aber alle nicht opensource ;-)

> für 15-20€ tun?

Nur direkt vom Chinamann wenn überhaupt.

[Max C. (max_der_bastler)]

Hallo alle miteinander,

der Thread ist fuer mich sehr interessant, da ich mich mit dem selben 
Thema beschaeftige.
Ich habe allerdings eine Frage: Die Beschaltung des ICL7660 als 
Balancer, ist die so korrekt? Ich habe das Datenblatt gewaelzt und kann 
den Aufbau nicht ganz nachvollziehen, da z.B. der LV-Pin mit dem 
Kondensator verbunden ist...

Bitte klaert mich auf ;)

[MaWin (Gast)]

Hier
http://www.intersil.com/content/dam/Intersil/documents/fn30/fn3072.pdf
in Figure 21 sind 2/4 und 3/6 vertauscht, und das ist wohl richtig.

[Max C. (max_der_bastler)]

Hallo, ich bin's nochmal ;)

Ich habe inzwischen mit dem ICL7660 als Balancer aufgebaut und an zwei 
in Reihe geschaltete LiIon Zellen aus einem alten Notebook-Akku 
geschaltet.
Die Zellen haben eine Spannung von 3,55V und 3,70V. Als Elko für den 
ICL7660 habe ich einen 1000µF Elko von einem alten Mainboard genommen.
Der Umladestrom beträgt trotz der doch großen Zellendifferenz lediglich 
ca. 1,5mA. Ich finde diesen Wert sehr niedrig, ist er so o.k.?
Hat ansonsten jemand die oben genannte Balancer-Schaltung aufgebaut und 
getestet?

Gruß,
Max

[Heisenberg (Gast)]

Lohnt sich da eine Eigenentwicklung wenns für 20 Euro sowas gibt:

http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__7028__Turnigy_Accucel_6_50W_6A_Balancer_Charger_w_accessories.html

[Max C. (max_der_bastler)]

Heisenberg schrieb:
> Lohnt sich da eine Eigenentwicklung wenns für 20 Euro sowas gibt:

Ja, da es mir vorallem auf das "Selbermachen" ankommt. Außerdem muss die 
Schaltung in ein vorgegebenes Gehäuse, welches sich zum Laden nicht 
öffnen lässt. Die Balancierung muss also permanent am Akku angeschlossen 
bleiben.

[Astro (Gast)]

LiFePo4 Rundzellen kann man nahezu nicht überladen. Auch brauchen sie 
keinerlei Balancer, denn, wie bei NiCd, wird überschüssige Energie in 
Druck und Wärme umgesetzt.

Also nur eine Festspannung von 3,6V pro Zelle und eine Strombegrenzung. 
Fertig.

[Hias (Gast)]

"LiFePo4 Rundzellen kann man nahezu nicht überladen. Auch brauchen sie
keinerlei Balancer, denn, wie bei NiCd, wird überschüssige Energie in
Druck und Wärme umgesetzt."

also das stimmt nicht!!!! für Lithium eisenphosphat Zellen ist das 
überladen viel kritischer als für NMC Zellen.
Beim überladen werden die Batterien heiß ja das stimmt. An der Anode 
kommt es zum sogenannten Lithium Plating, bei dem sich Metallisches 
Lithium auf der Grapihtoberfläche abscheidet.

das passiert übrigens auch wenn die Zellen lange an einer hohen Spannung 
liegen oder im Vollgeladenen Zustand gelagert werden.

will man möglichst viele Zyklen mit den Batterien schaffen, >1000 so 
sollte man sie nicht immer komplett volladen sondern nur z.B. jedes 10. 
mal (wegen Balancing).

[Ralf (Gast)]

Hi
hab ein vergleichbares Problem
Blancer wird der hier
http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=261243017312

auf die 4x 18650 er Akkus mit Tab warte ich noch
nach dem Steckernetzteil soll ein kleines Schaltregler Modul mit LM2596
falls es noch was vergleichbares gibt - bei ähnlichen Preis/Leistungs 
Verhältis
wäre für Tips dankbar