Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Selbstbau Akkusystem - Strombegrenzung zwischen Modulen?


von Nils O. (320pilot)


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Hallo zusammen,

also konkret geht es darum, dass ich mir ein Akkusystem zur mobilen 
Versorgung eines Displays bauen möchte. In meiner Frage geht es um den 
Ladevorgang der Akkus.

Herzstück sind zwei in Serie geschaltete 18650 Li-ion Akkus, welche so 
zu einer Ladeschlussspannunung von 8,4V kommen. Die will ich mit einem 
2S BMS laden und überwachen. Das Gerät selbst soll per USB(5V) geladen 
werden können, daher ist es mein Ansatz, einen Boost-Converter zur 
Spannungserhöhung zu verwenden.

Folgendes ziehe ich in Erwägung (bitte entschuldigt die langen Links):

Akkus: 
https://www.conrad.at/de/p/samsung-inr18650-29e-spezial-akku-18650-flat-top-hochtemperaturfaehig-li-ion-3-6-v-2900-mah-2239492.html

Boost-Converter: 
https://www.amazon.de/gp/product/B07BVWV74J/ref=crt_ewc_img_dp_2?ie=UTF8&psc=1&smid=A3BI8G9NTBZUKM

2S BMS: 
https://www.amazon.de/TECNOIOT-Li-Ion-Bater%C3%ADa-18650-protecci%C3%B3n/dp/B07T2WJR61/ref=sr_1_5?__mk_de_DE=%C3%85M%C3%85%C5%BD%C3%95%C3%91&dchild=1&keywords=2s+bms&qid=1634307205&qsid=262-9707760-5057661&sr=8-5&sres=B07T2WJR61%2CB07T2WKQSQ%2CB0976X33CJ%2CB07T1VVNM5%2CB07SZRJHW3%2CB08KH81Y81%2CB07SFGLJBM%2CB08BP89W91%2CB08C2S72S8%2CB09632LM53%2CB07T3Y8BLD%2CB08HCMTH5J%2CB07V688S9G%2CB07Q3Q1X83%2CB07VK9BCDH%2CB07XG8FS68%2CB09BN377JY%2CB07V66GW6X%2CB07VT9M1Q7%2CB0752H8Q2R

Laut Tests schafft der Boost Converter maximal 3A, das BMS kann aber 8A. 
Jetzt will ich aber nicht, dass das BMS in Versuchung kommt, so viel 
Strom zu ziehen. Daher müsste ich den Ladestrom irgendwie beim BMS 
einstellen können, oder ich begrenze den Strom einfach zwischen 
Boost-Converter und BMS?

Da der USB-Port (aber auch nicht jeder) 2A schafft, habe ich ebenso 
Sorge, diesen zu überlasten, oder haben alle USB-Ausgänge bereits eine 
interne Strombegrenzung?

Ich bedanke mich schon jetzt für eure Hilfe...

Liebe Grüße, Nils

von Dieter (Gast)


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CCCV Ladeverfahren erfordert eine Strombegrenzung. USB Anschluesse haben 
keine verwendbare Strombegrenzung.

Welche Spannung braucht das Display?

von Nils O. (320pilot)


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Also das Display selbst braucht 5V (würde 7805 verwenden). Habe ein 
GPS-Modul und ein Accelerometer in Verwendung, die kann ich auch mit 5V 
versorgen. Als Mikrokontroller will ich einen Arduino MEGA 2560 
verwenden, ob ich den mit 5V versorge weiß ich noch nicht, immerhin soll 
er ja mit mindestens 6V versorgt werden (würde daher den Arduino direkt 
mit dem Ausgang des BMS versorgen). Insgesamt wird das Gerät im Betrieb 
maximal ca. 700mA von den Akkus brauchen...

Okay, aber kann das BMS die Akkus nicht entsprechend Ladeverfahren mit 
einer internen Strombegrenzung aufladen? Habe nur Sorgen bezüglich der 
Belastung von Boost-Converter und USB-Port....

von Rüdiger B. (rbruns)


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Für den Arduino git es einen Battery Shield:
https://www.ebay.de/itm/401601604146

von Rudi Ratlos (Gast)


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Nils O. schrieb:
> Also das Display selbst braucht 5V

Warum kaufst --stattdessen-- nicht einfach eine USB-Powerbank ?
Für dieses viele Geld (Links) kriegst eine Menge Reserve-Batterien .
Bei Buck/Boost-Convertern mußt auch aufpassen welcher
Spannungs-Unterschied (min. 1,5V+) zum Betrieb erforderlich ist. 
Booster sind zudem sehr teuer. Vielleicht nimmst lieber 
Step-Down-Converter, die gibts 'recht günstig' auch mit Strombegrenzer 
und sogar Display.

Die Ladeschlußspannung von 8,4V erreichst mit einem Spannungsbegrenzer, 
den max. Ladestrom mit einem Strombegrenzer.

NiMH hab ich schon mehrfach mit bloßen 1,2V geladen...zuerst ziehen sie 
-kurz- viel Strom, der aber rasch abfällt. Es geht also auch ohne 
'Lade'-gerät .Mit LiIon habe ich keine Erfahrungen.

Mir erscheint dein Ansinnen etwas "mit der Kirche um den Berg"

von Peter M. (r2d3)


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Hallo Nils O.,

Nils O. schrieb:
> Laut Tests schafft der Boost Converter maximal 3A, das BMS kann aber 8A.
> Jetzt will ich aber nicht, dass das BMS in Versuchung kommt, so viel
> Strom zu ziehen. Daher müsste ich den Ladestrom irgendwie beim BMS
> einstellen können, oder ich begrenze den Strom einfach zwischen
> Boost-Converter und BMS?

es handelt es nicht um ein BMS, sondern um ein "battery protection 
board".
Diese Board ist kein Balancer, der einen Balancing-Strom von maximal 8A 
generiert.
Deine Schutzschaltung verhält sich passiv und schaltet in 
Extremzuständen ab.

Deine Ladeeinrichtung ist ein dummer Boost-Converter, der auf 
Spannungsdifferenzen, die sich zwischen Deinen beiden Zellen entwickeln 
können keine Rücksicht nimmt.
Die von Dir benötigte Strombegrenzung sollte der Boost-Converter 
mitbringen.

: Bearbeitet durch User
von Jobst Q. (joquis)


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Nils O. schrieb:
> also konkret geht es darum, dass ich mir ein Akkusystem zur mobilen
> Versorgung eines Displays bauen möchte. In meiner Frage geht es um den
> Ladevorgang der Akkus.
>
> Herzstück sind zwei in Serie geschaltete 18650 Li-ion Akkus, welche so
> zu einer Ladeschlussspannunung von 8,4V kommen. Die will ich mit einem
> 2S BMS laden und überwachen. Das Gerät selbst soll per USB(5V) geladen
> werden können, daher ist es mein Ansatz, einen Boost-Converter zur
> Spannungserhöhung zu verwenden.

Es wäre doch viel sinnvoller, das Display mit einem Boost-Converter aus 
einem 1S Akku zu betreiben. Dann hast du am Display unabhängig vom 
Ladezustand eine konstante Ausgangsspannung und nicht irgendwas zwischen 
5 und 8,4 Volt. Eine Ladeschaltung für 1 Zelle per USB findest du in 
jeder Powerbank.

von Stefan F. (Gast)


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Nils O. schrieb:
> Das Gerät selbst soll per USB(5V) geladen werden können

Ohne besondere Klimmzüge stehen dir nur 500mA zur Verfügung. Damit 
dürfte der Ladevorgang mehr als 6 Stunden dauern.

Die mir bekannten Smartphones testen an, wie viel Strom das Netzteil zu 
liefern vermag und passen sich dem an. Überlege dir, ob du den Aufwand 
treiben magst. Das Verfahren versagt bei manchen Netzteilen: Die brennen 
dabei einfach durch, kommt selten vor.

von Nils O. (320pilot)


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Hallo zusammen,

danke für eure vielen Antworten. Ich hatte die Aufgabe eines BMS 
komplett falsch verstanden, bzw. wusste nicht, dass dieses das Laden 
selbst nicht durchführen kann. Meine spontane Idee ist es jetzt, mit 
einer Art "All-In-One-IC", dem MAX14748, den Ladevorgang durchzuführen. 
Das schöne ist auch, dass der IC, so wie Stefan ⛄ F. schrieb, die Quelle 
auf dessen Stromlieferbarkeit zu testen scheint.

Ich muss mich, wenn ich Zeit finde, noch mit dem Datenblatt 
beschäftigen. Sollte der IC nicht alle Schutzfunktionen haben, werde ich 
wohl ein BMS zusätzlich verbauen.

Liebe Grüße

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