Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Akkupack mit Schutzschaltung laden?


von Björn M. (dunuin)


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Hallo,

Ich möchte gerne meinen RasPi mit USB-Hub, Display, Lautsprecher etc 
unterwegs benutzen und mir daher ein Akkupack selbst zusammenbauen, da 
die Modellbau-Akkupacks so teuer sind und ich auch keine so hohen Ströme 
brauche.

Ich würde mir dazu gerne einen neuen Laptop-Ersatzakku kaufen (4S3P 
18650er Zellen mit 98Wh für 28€) und dort dann neue Kabel (und evtl. 
eine neue Schutzschaltung) dranlöten.
Zum Laden hätte ich hier noch einen guten Modellbau-Lader der bis 6S 
balancen kann.

Ich bin da nur gerade etwas überfragt, was für eine Schutzschaltung ich 
da nehmen müsste.

Ich brauche keine Schutzschaltung mit Balancer Funktion (wie z.B. so 
eine: https://de.aliexpress.com/item/32988561037.html), wenn der Lader 
schon Balancing kann?

Wenn ich eine 4S Schutzschaltung ohne Balancing-Funktion (wie diese 
hier: https://www.aliexpress.com/item/32846757831.html) verwenden würde, 
kommt sich die dann mit dem Modellbaulader in die Quere, wenn ich noch 
einen Satz Kabel zum Laden zwischen allen Zellen abzweige?
All die Schutzschaltungen scheinen immer vorzusehen, dass man die nur 
direkt mit 16,8V über den Anschluss für die Last oder einen einzelnen 
extra Ladeanschluss läd. Extra Anschlüsse für einen externen Balancer 
habe ich da nie gesehen.

Kann mir da vielleicht jemand ein günstiges Schutzschaltungsmodul 
empfehlen, bei dem es auch möglich ist mit einem Modellbaulader per 
Balancing zu laden? Die Last würde wohl bei 4 Zellen in Reihe nie 4A 
überschreiten.

von Ben (Gast)


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Ein Laptop Akku kommuniziert über einen Daten Bus mit dem Laptop und 
wird sich daher ohne Laptop nicht aufladen lassen, es sei denn du willst 
nur die Akku Zellen aus dem Akku ausschlachten.

Wie lange soll der RPi denn unterwegs laufen? Ggf. reicht dafür auch 
eine Powerbank aus.

Ben

von Timo N. (tnn85)


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Björn M. schrieb:
> Hallo,
>
> Ich möchte gerne meinen RasPi mit USB-Hub, Display, Lautsprecher etc
> unterwegs benutzen und mir daher ein Akkupack selbst zusammenbauen, da
> die Modellbau-Akkupacks so teuer sind und ich auch keine so hohen Ströme
> brauche.

Wie schon geschrieben wäre vielleicht eine Powerbank das Richtige für 
dich. Allerdings muss sie dann den Maximalstrom vom Pi liefern können, 
der ja sogar die meisten Handyladegeräte ins Schwitzen bringt (aktueller 
Rasbpi 4 von 2,5A bis 3A). Außerdem gibt's doch bei Hobbyking günstige 
Modellbau-Akkus, oder? Sind die nichts?


> Ich würde mir dazu gerne einen neuen Laptop-Ersatzakku kaufen (4S3P
> 18650er Zellen mit 98Wh für 28€) und dort dann neue Kabel (und evtl.
> eine neue Schutzschaltung) dranlöten.


Die alte Schutzbeschaltung im Akku muss dann tatsächlich ab, da du kaum 
wissen wirst, wie über SMBus mit dem Akku zu kommunizieren wäre.

> Zum Laden hätte ich hier noch einen guten Modellbau-Lader der bis 6S
> balancen kann.
> Ich bin da nur gerade etwas überfragt, was für eine Schutzschaltung ich
> da nehmen müsste.
>
> Ich brauche keine Schutzschaltung mit Balancer Funktion (wie z.B. so
> eine: https://de.aliexpress.com/item/32988561037.html), wenn der Lader
> schon Balancing kann?

Wenn der Lader schon Balancing kann, brauchst du die Balancing-Funktion 
nicht extra.

> Wenn ich eine 4S Schutzschaltung ohne Balancing-Funktion (wie diese
> hier: https://www.aliexpress.com/item/32846757831.html) verwenden würde,
> kommt sich die dann mit dem Modellbaulader in die Quere, wenn ich noch
> einen Satz Kabel zum Laden zwischen allen Zellen abzweige?
> All die Schutzschaltungen scheinen immer vorzusehen, dass man die nur
> direkt mit 16,8V über den Anschluss für die Last oder einen einzelnen
> extra Ladeanschluss läd. Extra Anschlüsse für einen externen Balancer
> habe ich da nie gesehen.

Wenn der Balancer schon auf der Platine sitzt, braucht es ja auch keinen 
Anschluss mehr für einen externen Balancer im Ladegerät. Wenn es aber 
nur eine Überstrom/Ladeschluss/Entladeschluss/eventueller noch 
Temperatur-Schutzschaltung ist, dann kannst du ja nur mit deinen Kabeln 
von den Zellen zu deinem Ladegerät balancen. Die Schutzbeschaltung ist 
am Balancen ja nicht beteiligt. Durchschleifen würde da ja nichts 
bringen. Allerdings bestimmt die Schutzbeschaltung durch ihre 
Einstellung dann auch einfach die Ladeschlussspannung und nicht dein 
Ladegerät.
Vielleicht ist das sogar gut, da du LiIon an nem eigentlich für 
LiPoly-Akkus gedachtem Ladegerät lädst und vielleicht bei deinem 
Ladegerät die Ladeschlussspannung etwas zu hoch für deine 18650er sind 
(0,1V oder so).

Bei dem von dir verlinkten Produkt (zweiter Link) sehe ich aber 
Anschlüsse für jede Zelle, was auf Balancing hinweisen würde.
Habs zwar im Datenblatt des verbauten ICs nicht gefunden, aber sonst 
würde es keinen Sinn machen.
https://www.mouser.de/datasheet/2/360/S8254A_E-1365929.pdf


> Kann mir da vielleicht jemand ein günstiges Schutzschaltungsmodul
> empfehlen, bei dem es auch möglich ist mit einem Modellbaulader per
> Balancing zu laden? Die Last würde wohl bei 4 Zellen in Reihe nie 4A
> überschreiten.

Hm. Bei 4A wirds natürlich knapp mit ner Powerbank. Wenn alle 
Verbraucher mit 5V laufen. Bei 4A am Eingang kommt von deinem 
Spannungs-Regler auch am Ausgang n ordentlicher Strom zusammen. Was 
brauchst du denn da, was so viel verbraucht?

von Dieter (Gast)


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Ggf waere der StromPi 2s4p eine Loesung.
Und zwei Schutzschaltungen.
https://www.elv.de/lithium-polymer-lipo-schutzschaltung-fertiggeraet.html

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Ben schrieb:
> Ein Laptop Akku kommuniziert über einen Daten Bus mit dem Laptop und
> wird sich daher ohne Laptop nicht aufladen lassen, es sei denn du willst
> nur die Akku Zellen aus dem Akku ausschlachten.

Nö, das ist nicht richtig. Der Controller ist zwar praktisch zum 
Abfragen von Ladestrom, Kapazität und diverser andere Dinge, aber zum 
Laden wird er nicht benötigt. 95% der Notebook Akkus werden ganz normal 
mit CCCV Charakteristik an den Hauptanschlüssen aufgeladen. Erst wenn 
die Not-Tiefentladungsschutzschaltung angesprochen hat und die Zellen 
vom Ausgang getrennt hat, ist laden nicht mehr möglich.

Bin hier gerade mit einem SMBus Battery Diagnose Projekt mit AVR 
beschäftigt und weiss das daher recht gut. Wertet man die Daten des 
Batteriecontrollers aus (z.B. mit dem o.a. RPi), weiss man auch gut über 
den Zustand der Zellen Bescheid und braucht keine zusätzliche 
Schutzbeschaltung, da der RPi dann selbst abschalten kann.

Timo N. schrieb:
> da du kaum
> wissen wirst, wie über SMBus mit dem Akku zu kommunizieren wäre.

Das ist kein Hexenwerk, sondern überall nachzulesen. Langsames I²C zur 
Kommunikation und so gut wie alle Batteriecontroller antworten auf 
Adresse 0x16.

: Bearbeitet durch User
von Björn M. (dunuin)


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Ben schrieb:
> Ein Laptop Akku kommuniziert über einen Daten Bus mit dem Laptop und
> wird sich daher ohne Laptop nicht aufladen lassen, es sei denn du willst
> nur die Akku Zellen aus dem Akku ausschlachten.
Deshalb dachte ich auch da dann vielleicht nur die Zellen zu verwenden. 
Die sind ja schon fest als 4s3p im Akku verbaut. Die originale 
Schutzschaltung von dem Akku wird dann doch auch irgendwie mit Balancing 
laden müssen, also sollten da dann doch schon Kabel zwischen allen 
Zellen zur Elektronik abgehen. Sah jedenfalls beim zerlegen von anderen 
Akkupacks auf Youtube so aus. Ich würde da dann die Kabel an der Platine 
abtrennen, durchmessen welches Kabel wie an den Zellen hängt und dort 
dann die neue Schutzschaltung anbringen, sowie gleich Kabel für den 
Modellbaulader anbringen und ein paar dünne Kabel um den Akku per 
Arduino zu überwachen. Damit würde ich dann auch gleich das Problem 
umgehen, dass die originale Schutzschaltung vielleicht zu früh auslösen 
sollte.

Ben schrieb:
> Wie lange soll der RPi denn unterwegs laufen? Ggf. reicht dafür auch
> eine Powerbank aus.
Gerne so lange wie möglich. Ich hatte damals schon eine 10000mAh 
Powerbank für einen RasPi besorgt, welche ich als USV nehmen wollte, da 
diese sich selbst an/ausschaltet wenn ein Verbraucher anliegt und auch 
geladen werden kann während Last anliegt. Ich habe aber persönlich noch 
keine Powerbank finden können welche mehr als 2,4A pro USB-Port ausgeben 
kann, was für den neuen RasPi4 und ggf. zukünftige Upgrades schon etwas 
zu schwach ist. Auch hätte ich eigentlich gerne mehr als 5V 
Versorgungsspannung. Wenn ich z.B. 8V hätte, dann könnte ich ein 
Steckernetzteil parallel zum Akkupack schalten und die beiden 
Stromquellen dann per Dioden trennen, dass da das Netzteil nicht den 
Akku läd. Dann könnte ich die Akkuversorgung per Schalter nach belieben 
hinzu- und wegschalten, um den Akku etwas im Netzbetrieb zu schonen. Im 
Internet habe ich recht günstige 9A Buck-Converter 
(https://de.aliexpress.com/item/32807052041.html) gefunden, welche mit 
über 20V Eingangsspannung umgehen können und die ich 5,0 oder 5,1V 
ausgeben lassen könnte.
Ich dachte mir das etwa so wie beim Bild im Anhang.

Timo N. schrieb:
> Außerdem gibt's doch bei Hobbyking günstige Modellbau-Akkus, oder? Sind die 
nichts?
Die großen LiPos dort kosten trotzdem leider noch so ca das doppelte.

Timo N. schrieb:
> Bei dem von dir verlinkten Produkt (zweiter Link) sehe ich aber
> Anschlüsse für jede Zelle, was auf Balancing hinweisen würde.
> Habs zwar im Datenblatt des verbauten ICs nicht gefunden, aber sonst
> würde es keinen Sinn machen.
> https://www.mouser.de/datasheet/2/360/S8254A_E-1365929.pdf
Ich dachte die Anschlüsse für jede Zelle wären einfach nur dafür da, 
dass die Schutzschaltung auch die Spannung der einzelnen Zellen auslesen 
kann, anstatt nur die Gesamtspannung, um ggf. den Akku zu trennen, wenn 
da eine Zelle zu tief entladen wurde, weil sie z.B. defekt ist oder so.

Timo N. schrieb:
> Hm. Bei 4A wirds natürlich knapp mit ner Powerbank. Wenn alle
> Verbraucher mit 5V laufen. Bei 4A am Eingang kommt von deinem
> Spannungs-Regler auch am Ausgang n ordentlicher Strom zusammen. Was
> brauchst du denn da, was so viel verbraucht?
Naja ein Raspi4 wäre ja schon mit bis zu 3,5A bei 5V angegeben. Dann 
habe ich noch ein 7" IPS-Display, 2x 3W Verstärker für kleine 
Lautsprecher, 2A für den USB Hub, ggf noch Aufladen von 2 
Funk-Spiele-Controllern und einer GPS-Maus, einen Arduino wo noch 
einiges an Kleinkram dranhängt, Lüfter, USB-SSD, Travelrouter ... da 
kommt dann doch schon einiges zusammen.

Dieter schrieb:
> Ggf waere der StromPi 2s4p eine Loesung.
> Und zwei Schutzschaltungen.
> https://www.elv.de/lithium-polymer-lipo-schutzschaltung-fertiggeraet.html
Nach den RasPi USVs hatte ich damals auch schon geguckt. Die Sprengen 
aber leider total mein Budget wenn so ein StromPi schon 40€ ohne 
irgendwelche Zellen kostet. Und ich glaube das wäre auch nicht wirklich 
das richtige, da ich ja noch so viel anderes neben dem Pi mit Strom 
versorgen will.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Björn M. schrieb:
> Die originale
> Schutzschaltung von dem Akku wird dann doch auch irgendwie mit Balancing
> laden müssen, also sollten da dann doch schon Kabel zwischen allen
> Zellen zur Elektronik abgehen.

Jo, dem ist so. Man kann vom Batteriecontroller die Spannung jeder 
Einzelzelle abfragen, dazu führt von jeder Anzapfung der Zellen ein 
Kabel zum Controller. Das bedeutet nicht, das Balancing stattfindet. 
Aber die in einem Notebook Akku verbauten Zellen sind recht gleichförmig 
und laufen deswegen nur wenig auseinander.

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