Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Li Ion Akkus in Reihe schalten


von Ronny K. (ronnykreuzberg)


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Hallo,
ich habe ein altes Tauchlampengehäuse und da mir meine alte Lampe 
verlorengegangen ist, möchte ich das gehäuse nutzen um mir selbst einen 
schönen Strahler günstig zu bauen.

DA hier immer wieder gewarnt wird das man mit Li ion akkus einiges 
falsch machen kann wollte ich wissen ob ich guten gewissens 8 oder unter 
umständen 10  18650 akkus in reihe schalten kann. Ich würde es wohl mit 
batteriehaltern machen sodass ich jede zelle ienzeln entnehmen und laden 
kann.

Die andere Frage ist, wenn ich geschützte zellen nehmen, laufe ich 
trotzdem gefahr das sie mir kaputt gehen?

Vielen Dank erstmal soweit

von Εrnst B. (ernst)


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Ronny Kreuzberg schrieb:
> Die andere Frage ist, wenn ich geschützte zellen nehmen, laufe ich
> trotzdem gefahr das sie mir kaputt gehen?

Wenn du geschützte Zellen in Betracht ziehst, kontrollier vor dem Kauf 
ob die auch mit 10 Zellen in Serie betrieben werden dürfen.
Grund: Wenn die Schutzbeschaltung abschalten will, liegt die volle 
Spannung über dem offenen FET. Dafür ist der nicht unbedingt ausgelegt.

von Oliver S. (oliverso)


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Wofür brauchst du 10 Zellen in Reihe? Das ergibt ja nun um die 37V. Was 
für ein Leuchtmittel willst du da dran hängen?

10 Zellen einzeln laden geht zwar prinzipiell, klingt aber arg 
umständlich. Und wenn du keine 10 Ladegerate hast, dauert es auch noch 
furchtbar lange.

Besser wäre da ein Batterieaufbau mit Balanceranschlüssen, und dazu ein 
Ladegerät, was 10-Zeller laden kann. Ersteres erfordert einiges an 
Bastelgeschick, letzteres ist teuer.

Was alles wieder zur Frage von oben führt...

Oliver

von Ronny K. (ronnykreuzberg)


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Ich habe mir Leds rausgesucht die ca. 12V brauchen, davon 2 oder 3 in 
Reihe, dafür brauche ich halt 8 oder 10 der oben genannten Akkus.
Habe mal einen Onlineakkushop angeschrieben und der meinte das die 
geschützten nicht für Reihenschaltung ausgelegt sind.
Wenn ich 8 Zellen habe und ein 4er Ladegerät passt doch oder nicht?
Bzw. kaufe ich 16 sodass ich immer gleich Ersatz habe.

von Εrnst B. (ernst)


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Ronny Kreuzberg schrieb:
> Ich habe mir Leds rausgesucht die ca. 12V brauchen, davon 2 oder 3 in
> Reihe,

Nimm die nicht in Reihe, sondern Einzeln.

Mit vier Zellen in Serie liegt der "Entlade-Ende-Punkt" bei ca 3V*4=12V, 
darunter ist eh kaum noch Energie vorhanden.
Würde also gut passen.

"4S"-LiPo-Akkupacks gibts als Modelbau-Akku fertig konfektioniert, 
Ladegeräte incl. Balancer dazu auch.

Step-Down-KSQs für LEDs gibts auch fertig für diesen Spannungsbereich, 
z.B. eBay 271195951442 (geht auch Billiger mit Versand aus China)

: Bearbeitet durch User
von Carsten R. (kaffeetante)


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Bei 10 Zellen in Reihe war mein erster Gedanke:

Laserschwert? :D

Ich sehe es auch so. 4 Zellen in Reihe halte ich hier für sinnvoll. Die 
18650 sollten auch 3 Stränge versorgen können, auch wenn du den LED-Typ 
nicht genannt hast. Oder willst Du damit eine Flutlicht bauen?

: Bearbeitet durch User
von Ronny K. (ronnykreuzberg)


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Ich dachte an eine Cree MK-R die bei 1200mA ca 12V brauchen.
Ich habe halt auch nur begrenzt Platz.
Mein Gehäuse ist ca. 5,5cm im Durchmesser und etwa 15cm lang, das wäre 
der Platz für Akku und Elektronik. Einen Lampenkopf mit LEDs und Kühlung 
würde ich extra anbringen.
Ich bin auch kein Elektroikgenie. Hab mich bisher nur eine bissel 
eingelesen.
Da ich begeisterter nachttaucher bin hätte ich halt schon gerne ein 
vernünftiges Licht das ca. 1,5 bis 2 Stunden durchhält.

von Carsten R. (kaffeetante)


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OK,

das ist ein Laserschwert. Das wären ca 45 Watt LED-Leistung. 
Allerdings bin ich auch kein Taucher. Ob du wirklich immer soviel 
brauchst unter Wasser weiß ich nicht.

Mein Vorschlag wäre, da Du damit tauchen willst.

Nimm nicht die billgen hochgezüchteten Teile mit erlogener extragroßer 
Kapazität 3000 mAh. Da ist die reale Kapazität schwer vorhersagbar. Ich 
nehme an, daß dir Verläßlichkeit unter Wasser wichtiger ist als 
eventuell ein paar Minuten länger Licht zu haben und eventuell auch 
nicht oder sogar weniger zu haben. Nimm lieber ehrliche 2000 bis 2200 
mAh oder Werzeugakkus. Letztere haben weniger Kapazität, aber lachen 
über die Strombelastung und verlieren bei Hochstrom keine Reichweite, 
jedenfalls nicht Nennenswert bei dieser Last. Deren Leuchtdauer ist dann 
am Besten vorhersagbar.

Ich würde die Lampe mit 2-3 Stufen ausstatten, z.B. mit den im Shop 
angegeben Strömen 350, 700 und 1250 mA pro LED, immer alle 3 an. Alle 3 
mit 350 mA bringt mehr Licht bei weniger Strom als eine LED auf Maximum. 
Und schonender wäre das auch für die Lampe. Damit wären mit 4 Zellen 
oder 4 Paaren, je nach Nutzungsprofil, in Reihe die 1-2 Stunden möglich 
und Du hast die Leistung die Du brauchst.

Du weißt hoffentlich daß die per Strom geregelt werden. Einfach Spannung 
anlegen geht nicht lange gut. Bei 3 Zellen in Reihe läßt die Helligkeit 
schnell nach. Bei 4 Zellen in Reihe ist es sehr hell und dann bald ganz 
dunkel. ;-)

Mit einer geeigneten Elektronik (Konstantstromquelle) davor ist die 
Lichtleistung über die Nutzugsdauer fast bis zum Schluß konstant. Je 
nach geforderter Laufleistung könnte ein Schaltregler Sinn machen. Dann 
hast Du länger Licht. Aber auch hier würde ich erst einmal mit einer 
analogen Konstantstromquelle arbeiten. Das ist einfacher für den 
Einstieg. Nicht daß Du unter Wasser plötzlichm Dunkeln bist. Verbessern 
kann man später immer noch wenn man mehr Reichweite will. Natürlich ann 
man auch gleich die Vollversion bauen. Aber das als Einstieg für eine 
Taucherlösung?

von Carsten R. (kaffeetante)


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Ach ja, vergiß nicht daß die Dinger gekühlt werden müssen, erst recht 
wenn du die mit Maximalstrom betreiben willst. Du wärst nicht der Erste 
bei dem sich die Dinger von selbst wieder auslöten weil nicht an die 
Kühlung gedacht wurde. Eine gute thermische Anbindung an das Gehäuse und 
du hast eine Wasserkühlung. ;-)

von Ronny K. (ronnykreuzberg)


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Das die gekühlt werden müssen weiss ich schon. Gibts es was zu beachten 
wenn ich NiMH parallel schalte?

von Carsten R. (kaffeetante)


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Generell bei Parallelschaltungen:

Bleiben die Dauerhaft parallel? Wenn nicht ist darauf zu achten, daß 
beim Verbinden bzw. durch das Verbinden keine hohen Ausgleichsströme 
entstehen. Also muß die Spannung der Zellen nahe beieinander liegen, 
gemessen am Innenwiderstand der Zellen. Also muß man zuvor die Spannung 
entsprechend ausgleichen.

Beispiel für 2 einzelne Zellen:
24 mV Differenz bei 12 Milliohm Innenwidertand pro Zelle ergäben 
theoretisch einen Ausgleichsstrom von 1 A, da die beiden Zellen aus 
Sicht des Ausgleichsstromes in Reihe liegen. In der Praxis ist das dann 
aber weniger, weil die Spannungen sich unter Last angleichen und weil 
die Schaltung nicht 100% Symetrisch ist und daher das Angleichverhalten 
auch nicht. Man hat nie Zellen mit 100% identischen Eigenschaften.

Oder man schaltet sie parallel wenn sie leer sind und daher ohnehin 
keine hohen Ströme liefern können. Bei NiMH ist es kein Problem 
einzelne Zellen soweit zu entladen das selbst der Kurzschlußstrom 
unkritisch wäre. Mit einer Reihenschaltung sollte man solche 
Tiefentladungen nicht machen! Danach dann gemeinsam parallel aufladen.

: Bearbeitet durch User
von Ronny K. (ronnykreuzberg)


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Dauerhaft parallel währen sie wohl nicht wenn ich sie zum Laden wieder 
entnehmen muss oder?

von Carsten R. (kaffeetante)


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Wenn Du sie nicht parallel lädst, richtig.

Mit derartigen Gedankenspielchen um die Grenzen auszuloten habe ich mich 
nie befaßt. Das war mir zu hampelig. Ich bevorzuge es entweder die Packs 
als Pack zu lassen oder gleich größere Zellen zu nehmen. In deinem 
Gehäuse müßte doch genug Platz für D-Zellen (Mono) sein, oder?

Woher kommt eigentlich gerade der Sinneswandel weg von Lithium?

von Ronny Kreuzberg (Gast)


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Bei Li Ion akkus hab ich irgendwie Angst das ich sie zu sehr entlade und 
billig sie janicht gerade..
Und mir ein Ladegerät für ein Pack selber zu bauen bin ich auch noch 
nicht schlau genug.

von Carsten R. (kaffeetante)


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Ok, verständlich. Aber keine Sorge, das wäre machbar. Aber man muß sich 
ja nicht in alles reinfuchsen wenn es auch einfacher geht. ;-) Für NiMH 
bekommt man ja überall Ladegeräte nachgeschmissen, mal bessere, mal 
schlechtere.

Hast Du einen Link vom Gehäuse oder ist das eins, daß du einfach da 
hast? Ich frage mich das gerade, weil es ja wasserdicht und mit einem 
Bedienelement sein muß.

von Ronny Kreuzberg (Gast)


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Ich habe ein Gehäuse da, dass kein Innenleben mehr hat.
Der An und Ausschalter ist einfach ein Rädchen, das sich von Außen 
drehen lässt und mal da war um das Licht stufenlos zu dimmen. Nach innen 
geht einfach ein Metallstift der sich mitdreht...

Das Gehäuse ist wie gesagt ca 15cm lang und hat einen Innendurchmesser 
von 5,4cm

von Carsten R. (kaffeetante)


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Ronny Kreuzberg schrieb:
> ein Rädchen, das sich von Außen
> drehen lässt ... Nach innen
> geht einfach ein Metallstift der sich mitdreht...

Und DAS ist wasserdicht? Ich frage weil mir das am ehesten Sorgen 
bereitet. Oder war das zuvor auch ein tauchtaugliches Gerät?

von Bastler (Gast)


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Achtung, die MK-R hat zwar sehr hohe Effizienz, die wird aber durch 
bescheidene Farbwiedergabe erkauft. 65 Ra sind nun wirklich nicht das. 
Gelbe vom ei, da sind die meisten Leuchtstoffröhren schon besser.

Aber wenn du nur hell brauchst, sind die genau das richtige.

von Ronny Kreuzberg (Gast)


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Das Gehäuse ist Wasserdicht, ich hatte es schon mit auf 50m Tiefe und da 
war kein tropfen drinnen!!

von Carsten R. (kaffeetante)


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Gut zu wissen,

dann könntest Du diesen Ring als Bedienelement nutzen um verschiedene 
Helligkeiten einzustellen.

von Ronny K. (ronnykreuzberg)


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Ich weiss, dass ich das könnte, aber das ist alles zu kompliziert.
Ich will erstmal mit einem einfachen Projekt beginnen und vll. baue ich 
später noch ne bessere Lampe.

Muss ich wenn ich ein BMS benutze die akkus fest miteinander verlöten 
oder kann ich einfach ein Metallstück dazwischen klemmen an dem das BMS 
die Spannungen kontrolliert?

Und kontrolliert ein BMS wie z.b. das 
https://www.akkuteile.de/schutzelektronik/s4-bms/ auch die Spannung der 
Reihenschaltung oder nur der einzelnen Zellen beim entladen.
Weniger kompliziert. Kann ich das BMS anschließen und trotzdem 14,8 V 
bei $ zellen in Reihe bekommen.

Vielen Dank für eure vielen Kommentare soweit!!

von Kniep (Gast)


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Zu kompliziert? Alles, was du brauchst ist ein NE555 als Taktgeber, 
einen Transistor als Leistungstreiber und einen Esslöffel voll 
Widerstände und Kondensatoren. Dazu ein Potentiometer für deinen Ring.

von Carsten R. (kaffeetante)


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Du brauchst nicht viel mehr als einen Poti an den Ring zu machen oder 
sonstwie einen Widerstand zu ändern, stufig ginge auch. Das reicht schon 
um damit eine Konstantstromquelle zu steuern.

Ok, nun ist also Lihium doch wieder im Rennen. Wenn Du ohnehin extern 
separat lädst, kannst Du Dir in diesem Fall das BMS sparen wenn du 
geschützte Zellen nimmst.

Das Parallelschalten der vollen Zellen zeitnah nach dem Laden sollte 
kein Problem darstellen, da volle Zellen kaum Strom aufnehmen und daher 
die Ausgleichsströme begrenzt sein werden. Beide Zellen voll oder beide 
Zellen leer geht relativ gut. Unterschiedlich (teil)geladen / 
(teil)entladen ist das Problem.

Die Sache der Schutzschaltung zu überlassen ist zwar nicht maximal 
akkuschonend, da eine recht weite Tiefentladung möglich ist, aber wenn 
es nicht kompliziert sein darf ( und später eventuell noch verbssert 
werden soll), so kann man das so machen.

Da wäre hier die Frage mit der Stromregelung oder wenigstens Begrenzung 
interessanter. 4 volle Zellen haben über 16 Volt. Wenn die CREE 
überleben soll, so muß da der Strom begrenzt werden, sonst stellt der 
LED-Verschleiß den Akku-Verschleiß sprichwörtlich in den Schatten ;-)

Analog aufgebaut wären bei vollen Akkus (4,2 Volt Zellspannung, 16,8 
Volt Akkupack) bei vollem Strom (1250 mA pro Cree bei 12,2 Volt) über 17 
Watt nur für die Stromregelng zu verbraten, zuzüglich der Abwärme der 3 
LEDs kommt da einiges zusammen. Daher wäre ein Schaltregler interessant, 
entweder 3 kleine die parallel laufen oder ein großer der alle 3 CREEs 
parallel versorgt. Parallelschaltung der LED-Module sollte in diesem 
Falle möglich sein. Sollte dann aber eine CREE ausfallen verteilt sich 
der Strom anders.

Eine Alternative, wenn auch eine Hausnummer kleiner, könnte eventuell 
dieses Modul sein.

http://www.led-tech.de/de/High-Power-LEDs-Cree/CREE-Module/3-x-CREE-XR-E-R2-auf-Rund-Platine-mit-KSQ-LT-1544_120_117.html

Bis Du Dir sicher daß du die maximale Leistung der 3 großen CREEs 
willst/brauchst?

Auch wenn man es nicht direkt vergleichen kann.

Das kleine Modul liegt in der Leuchtkraft in etwa zwischen den alten 40 
und 60 Watt Glühbirnen. Die 3 großen CREEs liegen bei Vollast in etwa 
auf dem Niveau eines 300 Watt Halogenstrahlers mit dem man den Hinterhof 
erhellt.

: Bearbeitet durch User
von Ronny Kreuzberg (Gast)


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Also,
ich werden 4 Li Ion Akkus paralell schalten und nicht das maximum aus 
den LED`s holen. Wenn ich nen Step up wandeler und eine 
Konstantstromquelle benutze, wie muss ich die zusammenschalten?

von Ronny Kreuzberg (Gast)


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Ich könnte 4 26500 Akkus unterbringen.
Wenn ich folgende LED

http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Chip-On-Board-LEDs/Nichia-Chip-on-Board-Modul-NSCWJ216A-4230lm-weiss.html

bei ca. 1A betreibe hätte ich fast 1,5 Stunden Licht, was mir reicht und 
es wäre echt hell!!

Könnt ihr einen DC converter empfehlen der aus meinen 3,7V 36V macht?

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