Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Balancer Li Ion 3S mit 4,15V / 12,6V Abschaltung


von Harald G. (hallo_s)


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Hallo, ich suche ein 3S Balancer welcher bei ca 4,15V bzw bei 12,6V 
abschaltet. Die Balancer, welche man so findet (ich nutze gerade den, 
siehe Anhang), schalten erst bei 4,25 bis 4,35V ab, was eine 
Notabschaltung ist und eigentlich gar nicht eine solche Spannung 
anliegen sollte.
Somit kann man diesen Balancer nicht verwenden, wenn das Netzteil eine 
höhere Spannung als 12,6V hat.
ich möchte ein originales Ladenetzteil eines Bosch Akkuschraubers weiter 
nutzen, so wie er ist, jedoch mit umgebauten von NICD auf Li Ion Akkus. 
Der Umbau funktioniert ganz gut, nur der Balancer schaltet zuspät ab.

von Jan S. (Firma: Eigenbau) (vox_equus)


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Harald G. schrieb:
> ich möchte ein originales Ladenetzteil eines Bosch Akkuschraubers weiter
> nutzen, so wie er ist, jedoch mit umgebauten von NICD auf Li Ion Akkus.

Das dürfte schwierig werden, da vermutlich das originale Ladenetzteil 
kein Schaltnetzteil mit Festspannung ist und eine hohe Leerlaufspannung 
hat(einfacher Trafo, gleichgerichtet). Solche Netzteile sind zum laden 
von Li Ion Akkus ungeeignet.

von Harald G. (hallo_s)


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Daher ja die Frage nach einen Balaner der bei 4,15V abschaltet. Der 
jetztige Balancer schaltet erst bei 4,3V ab. Geht zwar mit dem Netzteil, 
nur die Abschaltspannung ist zuhoch.
Evtl den Balancer umbauen.... andere Wiederstände einbauen damit statt 
4,3 halt 4,15 abgeschaltet wird.....

von H. H. (hhinz)


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Gibts nicht fertig, einfach weil zu wenig Nachfrage.

von Εrnst B. (ernst)


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Harald G. schrieb:
> Daher ja die Frage nach einen Balaner der bei 4,15V abschaltet. Der
> jetztige Balancer schaltet erst bei 4,3V ab.

Du verwechselst da Sachen. Ein Balancer schaltet den Akku nie ab. Der 
schaltet Widerstände parallel zu der Zelle mit der höchsten Spannung 
oder zu Zellen mit Spannung >X.

Was du meinst ist die Schutzschaltung. Die dient dem Zellen- und 
Personenschutz, und sollte (genau wie eine Schmelzsicherung) im 
"Normalbetrieb" NIE auslösen.

Deine Platine enthält sowohl Balancer (der hintere Teil mit den 
"101"-Widerständen) als auch Schutzschaltung (der Teil mit den dicken 
Mosfets)

> Evtl den Balancer umbauen.... andere Wiederstände einbauen damit statt
> 4,3 halt 4,15 abgeschaltet wird.....

Es kann sein, dass du den Balancer anpassen musst, wenn du die 
Ladespannung auf 4.15V×3 reduzierst. Dann aber in die Richtung, dass er 
früher AN schaltet, sonst hat er während des Ladevorgangs keine Zeit 
mehr um seinen Job zu tun.

: Bearbeitet durch User
von Thomas (db8nr)



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Die von dir abgebildete Schaltung ist kein Balancer, sondern eine 
Schutzschaltung:
Erst wenn eine Zelle ausserhalb des Bereiches von 2.5...4.x erreicht, 
wird der Akku abgeschaltet. Dabei wird der Akku an Masse abgeschaltet.
Balancer sind meistens flying Kondensator-Schaltungen - siehe Anlagen 
dabei wird die Zelle mit der größten Spannung an den Kondensator 
parallel geschaltet und dann auf die Zelle mit der niedrigen Spannung 
geschaltet.
Eine andere Methode ist die Verwendung von vielen DC/DC-Konvertern - 
siehe Anlagen. Hier hat jede Zelle einen eigenen DC/Converter.

Um zu testen, ob der Balancer effektiv funktioniert:
Eine Zelle auf 3V entladen und die anderen auf 4V aufladen - und dann 
warten.
Mit einem Balancer enden alle Zellen auf ca. 3.6V.

: Bearbeitet durch User
von Jan S. (Firma: Eigenbau) (vox_equus)


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Hallo,
eine mögliche Lösung bietet das Hier:

https://de.aliexpress.com/item/1005002554709791.html?

Den kannst Du an das Ladegerät anschliessen und die Festspannung von 
12,6V einstellen, auch der Ladestrom liesse sich so einstellen.
Gruss Jan

von Thomas (db8nr)


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Thomas schrieb:
> Mit einem Balancer enden alle Zellen auf ca. 3.6V.

Das balancieren kann viele Minuten oder sogar Stunden dauern.
Mit der vom TO angezeigten Schaltung balanciert nix.

von Εrnst B. (ernst)


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Thomas schrieb:
> Die von dir abgebildete Schaltung ist kein Balancer, sondern eine
> Schutzschaltung:

Da ist schon ein "Balancer" dabei. Dreimal Komparator, dreimal kleiner 
FET, dreimal 10 Ohm-Widerstand.
Der Widerstand wird dann parallel zur Zelle mit "zuviel Spannung" 
geschaltet, und übernimmt dann (hoffentlich) den ganzen Ladestrom. Am 
Ende vom Ladevorgang sollten dann alle Zellen auf 4.2V stehen.

Wenn der Ladestrom höher als 420mA ist, steigt die Zellenspannung aber 
trotzdem weiter. Dann löst irgendwann der Komparator links daneben aus, 
der auf eine höhere Triggerspannung (4.3V) gestellt ist, und schaltet 
dann die Masse für den ganzen Pack weg.
Deswegen muss der Balancer früher zu arbeiten anfangen, wenn man die 
Ladespannung für den ganzen Pack reduziert.
Oder man sucht sich einen Balancer, der nicht mit festen Schwellwerten 
arbeitet, sondern per Spannungsteiler für jede Zelle einen Sollwert von 
⅓ der Gesamtspannung ermittelt.

von Thomas (db8nr)


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Dann ist das ein passiver Balancer, und die wirken nur während des 
Ladens.
Hier ist es schön erklärt:
https://de.wikipedia.org/wiki/Balancer

von Michael B. (laberkopp)


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Harald G. schrieb:
> Ich suche ein 3S Balancer welcher bei ca 4,15V bzw bei 12,6V
> abschaltet

Ein BMS ist KEIN Laderegler, sondern eine Schutzschaltung.

Es erwartet eine Ladereglung auf 12.6V an den Anschlüssen.

Ob dein Platinchen mit den Anlaufströmen eines 12V Akkuschraubers klar 
kommt, ist zweifelhaft, bisher kenne ich da nur welche mit 5 parallelen 
MOSFETs.

von Harald G. (hallo_s)


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Ja Platine kommt mit Anlaufstrom klar. Habe den von 25A auf 50A 
höhergesetzt, da er zuführen abgeschaltet hatte, wenn man den Schrauber 
mal ordentlich belastet hatte.
Es geht alles wunderbar auch balanciert er top. Nur halt das abschalten 
sollte früher passieren.

von Achim H. (pluto25)


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Das lässt sich leider nicht ändern da die Chips die Spannung intern 
messen. Nur höher (Spannungsteiler) ist möglich :-(
Hier habe ich das gelöst in dem das Ladegerät abschaltet nachdem kein 
Strom mehr fließt. So haben die Zellen eine Endspannung von ca 4,1V bei 
5A Ladestrom. Ungeeignet für 100mA Ladestrom, Endspannung 4,26V.

von Jens G. (jensig)


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Harald G. schrieb:
> Ja Platine kommt mit Anlaufstrom klar. Habe den von 25A auf 50A
> höhergesetzt, da er zuführen abgeschaltet hatte, wenn man den Schrauber
> mal ordentlich belastet hatte.

Wie setzt man die Platine von 25A auf 50A ohne weitere Nebeneffekte 
hoch?

> Es geht alles wunderbar auch balanciert er top. Nur halt das abschalten
> sollte früher passieren.

Wie schon geschrieben, - geht nicht. Ist eben eine Notabschaltung (wie 
Du schon erkannt hast), und nicht als Laderegler gedacht. Die 
Ladeschaltung, die auf die Gesamtspannung und Ladestrom achtet, hat vor 
dem BMS zu liegen, und muß auch kurz vor Erreichen der Ladespannung 
präventiv den Ladestrom reduzieren, damit die Balancer-Bypaß-Ströme 
nicht übertrumpft werden..

: Bearbeitet durch User
von Harald G. (hallo_s)


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Strom hochsetzen geht in dem man den Messwiderstand verkleinert.
Ihre Schaltung wird nicht gehen, da voller Ladestrom solange fließt, bis 
bei 4,3V abgeschaltet wird.
Man müsste herausfinden, welcher Spannungteiler für diese 4,25-4,35V 
zuständig ist.

von Loco M. (loco)


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Harald G. schrieb:
> Man müsste herausfinden, welcher Spannungteiler für diese 4,25-4,35V
> zuständig ist.

Das herauszufinden ist gar nicht so schwierig, schau einfach in das 
Datenblatt der verbauten ICs, und du siehst, dass bei den zumeist 
genutzten speziellen Battery Protection ICs (z.B. DW01, HY2120, etc.) 
der Spannungsteiler im IC steckt. Leider! Ich hätte auch gerne an dieser 
Schwelle gedreht.

von Jens G. (jensig)


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Harald G. schrieb:
> Strom hochsetzen geht in dem man den Messwiderstand verkleinert.

Nö. Ich habe ja extra "ohne Nebeneffekte" erwähnt. Ein Nebeneffekt wäre, 
daß die Mosfets wohl den Hitzetod sterben werden, wenn man den neuen 
Grenzwert ausloten wöllte. Der Meßwiderstand dann evtl. auch ...

von Harald G. (hallo_s)


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Nein Messwiderstamd werden parallel geschaltet also mehr Masse als 
vorher.  Strom hochsetzen kein Problem beim Akkuschrauber, da dieser 
hohe Strom nur kurzfristig beim Anlaufen unter voller Belastung 
auftritt. Da ist nichts mit Hitze. Den Strom können die Mosfets locker 
aushalten.
Der vorher Standand eingestellte Strom ist ja für Dauerbelastung.....

: Bearbeitet durch User
von Jan S. (Firma: Eigenbau) (vox_equus)


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Hier kannst Du sehen, wie man es richtig macht...

https://www.youtube.com/watch?v=DT60Y8LetQc

von Harald G. (hallo_s)


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Ja das Ladegerät umbauen ist klar das geht. Alles rausholen und dann ein 
12,6V CCV Platine vom Steckernetzteil rein und fertig. Nur dann geht der 
Lader nicht mehr für NIMH Akkus.

von Jan S. (Firma: Eigenbau) (vox_equus)


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Dann kannst Du ja den dc dc konverter gleich neben dem Balancer im 
Akkupack einbauen.

von Thomas R. (thomasr)


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Geschätzte 90% aller Consumergeräte mit LiIon Akkus haben heute keine 
echte Ladeschaltung mehr sondern nur noch die "Notabschaltung" per BMS. 
Das kostet zwar Lebensdauer ist aber für den Hersteller viel billiger. 
Und viele Konsumenten lesen die Anleitung sowieso nicht "Nur mit dem 
mitgelieferten Ladegerät verwenden". Da sind dann irgendwann die 
wildesten Netzteile dran, "geht ja schneller".

So sind z.B. die allermeisten defekten Toniboxen an einem falschen 
Netzteil "gestorben".

von Harald G. (hallo_s)


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Dcsc Konverter neben den Balancer geht nicht da der Rückfließende Strim 
die gleichen Kontakte zum Akkuschrauber sind, dann wäre der Konverter im 
Weg.

Die Balancernotabschaltung zu nutzen, ist auch nicht so gut, da der 
Balancer den Akku solange wegschaltet,bis eine gewisse Akkuspannung 
unterschritten wird. Solang kann man also den Akkuschrauber dann nicht 
nutzen und muss warten bis die Akkuspannung von selbst wieder abgesunken 
ist. Das kann schonmal locker 30 Minuten und länger dauern.

Ich werden ein billiges Steckernetzteil CCCV 12,6V 2A nehmen. Kostet bei 
Ali wenig. Dann eine 5,5mm in das Akkugehäuse einbauen und darüber 
landen.

von Tom A. (toma)


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Hallo Harald.

Vielleicht wären Parallelregler etwas für Dich? Dazu brauchst Du für 
jeden Zellblock einen eigenen Regler, bei 3S somit drei Regler. So 
kannst Du die Endspannung für jeden Zellblock getrennt einstellen. Durch 
die Kette fließt ein gemeinsamer Konstantstrom. Je voller eine Zelle 
ist, desto mehr vom Ladestrom wird ihr entzogen und im Regler verheizt. 
Das Schema ist im Bild "ParRegler.png" zu sehen.

Das Bild "ParDiag.png" zeigt ein Beispiel für einen Regler mit 250mA 
Konstantstrom. Die blaue Linie zeigt die Zellspannung, beginnend bei 3 
Volt (leerer Akku). Sie endet im Beispiel bei 4,13V (eingestellter 
Wert). Die rote Linie ist der Ladestrom des Akku. Bis zu einer 
Zellspannung von ca. 4 Volt fließt der gesammte Strom in den Akku. 
Danach fließt, mit zunehmender Akkuspannung, mehr Strom in den Regler 
und wird dort verheizt. Dies zeigt die lila Linie.

Tom

von Harald G. (hallo_s)


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Da 2A geladen wird, ist das auch keine gute Lösung mit dem verheizen.

von Tom A. (toma)


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Hallo Harald.

Irgend etwas ist immer, aber das verheizen ist nicht so schlimm wie 
zunächst befürchtet.

In einem gesunden Akku haben die einzelnen Zellen ähnliche Kapazitäten. 
Da sie mit dem gleichen Strom geladen werden, sind sie auch zu ähnlichen 
Zeiten voll. Die Dauer, in der Leistung verbraten wird, kann somit kurz 
gehalten sein. Die Steuerung braucht nur eine UND-Verknüpfung (A voll & 
B voll & .... & n voll -> Ladeende) um das laden zu beenden.

Wie weit man das automatisieren will, bestimmt den Aufwand der anfällt.

Tom

von Tom A. (toma)


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Noch vergessen:

Schlechte Zellen erkennt man an kurzen Ladezeiten.

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