Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik seriell angeordnete LiIo-Akkus einzeln laden;


von fragjanur (Gast)


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Hallo,
es gibt ja Balancer, mit denen man seriell geschaltete LiIO-Akkus in der 
seriellen Anordnung einzeln laden kann.
Allerdings brauchen diese Schaltungen recht hohe Versorgungsspannungen 
(eben ein mehrfaches der Spannung eines einzelnen Akkus).

Wäre es ev. auch möglich, seriell angeordnete LiIo-Akkus mit solchen 
einfachen Modulen ("TC4056A 5V 1A Micro USB 18650 Lithium Battery 
Charging Board Protect Module", z.B. 
https://www.ebay.de/itm/402330339826) jeweils einzeln ausgehend von 
einer Versorgungsspannung von 5 V zu laden ?
(ev. mit je einem vorgeschalteten 1:1 DC-DC-Wandler) ?
Habt ihr damit Erfahrungen ?

von Jens G. (jensig)


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fragjanur schrieb:
> es gibt ja Balancer, mit denen man seriell geschaltete LiIO-Akkus in der
> seriellen Anordnung einzeln laden kann.

Wieso einzeln. Gemeinsam werden die doch geladen.

> Wäre es ev. auch möglich, seriell angeordnete LiIo-Akkus mit solchen
> einfachen Modulen ("TC4056A 5V 1A Micro USB 18650 Lithium Battery
> Charging Board Protect Module", z.B.
> https://www.ebay.de/itm/402330339826) jeweils einzeln ausgehend von
> einer Versorgungsspannung von 5 V zu laden ?

Nein, weil die TC4056 ja an je einer Zelle hängen, und damit auf 
unterschiedlichen Potentialen hängen, dies aber nicht können, weil die 
ja an derselben 5V-Spannung auf dem gleichen Potential hängen. Das wäre 
Kurzschluß pur.

> (ev. mit je einem vorgeschalteten 1:1 DC-DC-Wandler) ?

Wenn der DCDC-Wandler potentialgetrennte Ein- und Ausgangsspannung hat 
(also mit Trafo/Übertrager arbeitet), dann gänge das. Brauchst aber für 
jede Zelle je einen solchen Wandler (ok, für eine Zelle ist das nicht 
nötig).

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


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fragjanur schrieb:
> (ev. mit je einem vorgeschalteten 1:1 DC-DC-Wandler) ?

Wenn der galvanisch getrennt arbeitet, klappt das. Du musst eben 
verhindern, das die Minuspole der einzelnen TP4056 Module verbunden 
werden, sonst schliesst du Zellen kurz.

von fragjanur (Gast)


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Ist eine galvanische Trennung bei DC-DC-Wandlern nicht eher die Regel ?
Kennt ihr galvanisch getrennte DC-DC-Wandler für 5 V (Eingangsspannung = 
Ausgangsspannung) ?

von Jens G. (jensig)


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fragjanur schrieb:
> Ist eine galvanische Trennung bei DC-DC-Wandlern nicht eher die Regel ?

Nein. Warum? Und selbst, wenn das die Regel wäre, musst Du drauf achten, 
ob dem so ist.

: Bearbeitet durch User
von Ralph (Gast)


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fragjanur schrieb:
> Hallo,
> es gibt ja Balancer, mit denen man seriell geschaltete LiIO-Akkus in der
> seriellen Anordnung einzeln laden kann.

Ich vermute, dass es fertige BMS-Module (Battery Management System) 
gibt, die quasi alles können, also laden, balancen, überwachen...

Mein eFahrrad-Akku hat intern 10s-4p 18650-LiIon-Zellen verbaut (also 
jeweils 4 in Reihe und davon dann 10 Stück in Serie = 40 Akkus).
Geladen wird einfach durch Anschluss eines 42,0V-Netzteils, den Rest 
macht das BMS, das immer zwischen einem 4p-Paket und dem nächsten 
angeschlossen ist.


Wenn man Zeit hat, könnte man auch eine Schaltung ersinnen, die die 
seriellen Akkus nacheinander läd, dann kommt man immer mit 5V aus.

Bei relativ niedriger Stromentnahme könnte man die Akkus zum Laden 
theoretisch auch parallel schalten, das ist in der Praxis aber 
schwierig, weil man sie vorher erst alle auf etwa die gleiche Spannung 
bringen muss, sonst brutzen.
Außerdem müssen die Umschaltelemente von seriell nach parallel den 
entnommenen Strom im Betrieb verkraften.

von Helge (Gast)


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Das wird dann zusammen ganz schön lossy. Wofür der Aufwand? Besser ein 
DC-DC, der den ganzen Stapel lädt.

von Alfred B. (alfred_b979)


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Helge schrieb:
> Besser ein DC-DC, der den ganzen Stapel lädt.

Naja, separat kaufbar wohl eher schlecht. Wenn multiple out, dann eher
2-3 Standardspannungen (3,3VDC, 5VDC, 9VDC, 12VDC, 18VDC, 24VDC, ...).

Einen Schaltregler-Eigenbau (mehrfach isol. 5VDC) sehe ich grad nicht,
weil dem TO nicht einmal klar zu sein scheint, daß "DC-DC" erst einmal
nur Gleichspannungswandler heißt. Wobei die 3 grundlegendsten DC-DC-
Typen die nicht isolierten Abwärts-, Aufwärts- und Inverswandler sind.
So etwas wohl also nicht im näheren Interessen-/Kenntnis-Bereich liegt:

fragjanur schrieb:
> Ist eine galvanische Trennung bei DC-DC-Wandlern nicht eher die Regel?


Daher mal direkt zur letzten Frage:

fragjanur schrieb:
> Kennt ihr galvanisch getrennte DC-DC-Wandler für 5 V (Eingangsspannung =
> Ausgangsspannung)?

Naja, schon:

https://www.mouser.de/c/power/dc-dc-converters/isolated-dc-dc-converters/?input%20voltage%2C%20nominal=5%20V&number%20of%20outputs=1%20Output&output%20current-channel%201=1%20A~~1.2%20A&output%20power=5%20W~~5.25%20W%7C~5.28%20W~~5.4%20W%7C~6%20W~~6.1%20W%7C~6.24%20W~~6.6%20W%7C~7.2%20W~~10.08%20W%7C~10.5%20W~~11.25%20W%7C~11.5%20W~~12.48%20W%7C~12.8%20W~~14.85%20W%7C~14.9%20W~~15%20W%7C~15.6%20W~~16.5%20W%7C~17%20W~~26.5%20W%7C~27.5%20W%7C~29.25%20W~~30%20W%7C~32%20W~~33%20W%7C~34%20W~~63%20W%7C~65%20W~~76%20W%7C~76.8%20W~~81%20W%7C~82%20W~~90%20W%7C~92%20W~~96%20W%7C~98.34%20W~~99%20W%7C~99.6%20W~~105%20W%7C~108%20W~~120%20W%7C~122%20W~~125%20W%7C~130%20W~~273.6%20W%7C~285%20W~~625%20W%7C~660%20W~~800%20W%7C~960%20W~~1.3%20kW%7C~1.5%20kW~~8.7%20kW&output%20voltage-channel%201=5%20V&sort=pricing&rp=power%2Fdc-dc-converters%2Fisolated-dc-dc-converters%7C~Output%20Power%7C~Output%20Current-Channel%201

Würde zusammen wirklich ganz schön TEUER, (serielle Zellenzahl = n)
n-1 5VDC-zu-5VDC@1A-Module zu >= ca. 15 Euro zu kaufen, nur um diese
isolierten Spannungen bereitzustellen. Das rechnet sich nicht, schon
gar nicht weil auch noch die (zugegeben günstigen) TP4056 Module dazu
kämen.

Würdest Du die Anwendung nennen, wüßte man evtl., ob nicht sowieso ein
fertiger Lader (gibt auch welche die Serial-Packs laden können - also
mit Abgriffen zw. den Zellen, wie geplant) das Nonplusultra wäre, evtl.
mehrere Schaltnetzteile (oder Netztrafos) in Frage kämen, ...

Hier jedenfalls als Anregung dazu, übrigens auch konkrete thermische
Probleme (und Lösungsansätze (u.a. unter 5VDC verringerte U_aus jener
verwendeten SMPS) betreffend, damit Du entspr. Fallstricke von vorne
herein umgehen kannst:

Beitrag "TP4056 zuwarm (72+C) dumm verlötet und schlechte Idee ?"

von mIstA (Gast)


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fragjanur schrieb:
> Ist eine galvanische Trennung bei DC-DC-Wandlern nicht eher
> die Regel ?

Außer bei den DC-DC-Wandlern die Teil von Schaltnetzteilen sind ist eine 
galvanische Trennung eher nicht üblich, denk ich mal.

> Kennt ihr galvanisch getrennte DC-DC-Wandler für 5 V

Ja, hab ich irgendwo ein paar rumfliegen, müßte ich aber erst mal 
finden.


> (Eingangsspannung = Ausgangsspannung) ?

Also in dieser Gruppe wirst Du vermutlich (fertig käuflich) nur 
galvanisch getrennte DC-DC Wandler finden, da genau diese Trennung wohl 
der einzig sinnvolle  Grund für deren Existenz ist.

von Harald W. (wilhelms)


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fragjanur schrieb:

> Ist eine galvanische Trennung bei DC-DC-Wandlern nicht eher die Regel ?

Ja, aber das bedeutet, das Du für jede Zelle ein einzelnes 230V/5V-
Netzteil benötigst. Für 2...3 Zellen macht das durchaus Sinn, weil
es möglicherweise sogar billigewr ist. Bei zehn Zellen in Reihe
gilt das wohl eher nicht.

von Jens G. (jensig)


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Harald W. schrieb:
> fragjanur schrieb:
>
>> Ist eine galvanische Trennung bei DC-DC-Wandlern nicht eher die Regel ?
>
> Ja, aber das bedeutet, das Du für jede Zelle ein einzelnes 230V/5V-
> Netzteil benötigst.

Das beißt sich jetzt aber irgendwie ...

von Harald W. (wilhelms)


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Jens G. schrieb:

>>> Ist eine galvanische Trennung bei DC-DC-Wandlern nicht eher die Regel ?
>>
>> Ja, aber das bedeutet, das Du für jede Zelle ein einzelnes 230V/5V-
>> Netzteil benötigst.
>
> Das beißt sich jetzt aber irgendwie ...

Dahinter natürlich je ein "https://www.ebay.de/itm/402330339826";
pro Zelle. Und jede Zelle muss mit zwei Drähten mit dem Lader
verbunden werden. Also nix mit "gemeinsamer Masseleitung".

von F.Neumüller (Gast)


Angehängte Dateien:

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fragjanur schrieb:
> es gibt ja Balancer, mit denen man seriell geschaltete LiIO-Akkus in der
> seriellen Anordnung einzeln laden kann.

Das ist schon mal Falsch!
Die Akkus in Serie werden nicht einzeln geladen, der Balancer ist nur 
dafür da
um zu verhindern, dass einer oder mehrere Akkus der Serienschaltung eine 
zu hohe Spannung erreichen. weil z.B. ein Akku einen höheren 
Innenwiderstand hat.

Besorg dir lieber ein Ladeteil das mehrere Akkus in Serie laden kann.
Um wie viele Akkus geht es eigentlich.
 Wenn unbedingt mit dem 4056 Gelumpe geladen werden soll, dann hilft dir
eventl. so eine Schaltung wie im Anhang.

Viel Spaß beim Aufbau.

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