Akkus laden ... ich bräuchte mal nen Schubs ...

  • in die richtige Richtung ...


    Hallöle zusammen,
    im Rahmen der Stromversorgung für mein Vehikel hatte ich ja mal eine -> Powerbank mit 20.000 mAh <- getestet und bin zum Schluss gekommen, dass das irgendwie nicht das Gelbe vom Ei ist.
    Ich habe jetzt vier 18650er Akkus genommen und jeweils zwei in Reihe geschaltet. Der eine Zweierpack soll als Stromversorgung für die Motoren dienen, der zweite Pack als Spannungsquelle für die Elektronik.


    Da ja zwei Akkus nur mit einem Balancer aufgeladen werden sollen, habe ich mir mal -> solche <- Platinchen besorgt.
    Die verhindern zwar jetzt der Überladen bzw. auch eine Tiefentladung ... aber:


    wie kann ich feststellen, ob die jeweiligen Akkus voll sind oder nicht?
    Irgendwie steh' ich da im Moment auf dem Schlauch ...
    Muss ich da vielleicht noch irgendein Öhrchen dranstricken oder so ???


    Die Entlade-Kontrolle habe ich, ziemlich einfach, über einen Spannungsteiler realisiert, greife da praktisch die Spannung "zwischen" Akku-Plus bzw. Akku-Minus ab und leg' das dann auf deinen analogen Input eines Arduino ...


    Aber wie kann ich z.B. feststellen, dass kein Ladestrom mehr fliesst?
    Wie gesagt ... irgendwie steh' ich da gerade vermutlich irgendwie auf der Leitung.


    Vielen Dank schon mal für's Lesen und noch mehr danke für jeden brauchbaren Tipp.


    cheers,
    -ds-

  • Hallo Dreamshader,


    U=R*I


    I=U/R


    kennst Du ja.


    Wenn über einen stromdurchflossenen Widerstand keine Spannung abfällt, na, dann fließt da auch kein Strom durch.


    Du brauchst also bloß dort, wo Du einen Strom messen willst. einen Widerstand einzubauen, der bei zu erwartendem Maximalstrom eine Maximalspannung abfallen lässt, die Dein A/D-Wandler gerade noch so messen kann.


    Und wenn die dort gemessene Spannung in Richtung 0 geht, dann fließt da auch kein Strom.


    Ein anderer Ansatz: Wheatstonesche Brückenschaltung



    Und? Genug geschubst? Ich könnte noch mehr... und heftiger ... soll ich?



    Beste Grüße


    Andreas

    Ich bin wirklich nicht darauf aus, Microsoft zu zerstören. Das wird nur ein völlig unbeabsichtigter Nebeneffekt sein.
    Linus Torvalds - "Vater" von Linux

    • Icon-Tutorials (IDE: Geany) - GPIO-Library - µController-Programmierung in Icon! - ser. Devices - kein Support per PM / Konversation

    Linux is like a wigwam, no windows, no gates, but with an apache inside dancing samba, very hungry eating a yacc, a gnu and a bison.

    Edited once, last by Andreas ().

  • Ich meine mich zu erinnern das auf den 18650 Lithium-Ion Akkus was drauf steht: The voltage of full charge and empty condition is 4.2V and 2.75V.


    Wenn sie also voll geladen sind beträgt die Spannung 4.2V, wenn sie "gebraucht" sind die regulären 3.7V und wenn sie leer sind 2.75V. Das kannste ja mit nem analogen Pin beobachten und messen.


    Oder ist das der falsche Hinweis? :daumendreh2:

  • Hi Andreas,
    ja ... nee ...
    das ist mir schon alles klar ...
    Ich hab' mal eine Skizze gemacht, um das zu veranschaulichen ....
    An A und D liegt die Ladespannung an.


    Wo soll ich da während des Ladens was abgreifen, ohne dass das Ergebnis durch die anliegende Ladespannung beeinflusst wird?
    Oder würde es evtl. reichen die Akkus jeweils auf Erreichen der 3,7V zu prüfen (z.B. zwischen B und C oder C und Masse)?


    Ah meigrafd :) ... zwei Deppen ein Gedanke ... :lol:
    Ich bin mir halt nicht sicher, ob mir da die Ladespannung nicht reinspuckt ...


    cu,
    -ds-

  • Ja natürlich ... überladen kann ich da nicht ...
    So gesehen, kann da nix passieren, aber ich kann halt auch nicht sagen: voll ...
    Na ok, evtl. langts ja einfach zu sagen grüner, gelber und roter Bereich und dann notfalls noch mal anstecken ...
    Na, mal sehen, vielleicht hat ja noch jemand eine zündende Idee ... ich bin da nicht so zimperlich ( allerdings wäre es, aufgrund der fortgeschrittenen Jahreszeit, taktisch eher unklug, sich die Bude abzufackeln :lol: ).
    Na geh' ich halt damit ins Bad, wenn die Idee zu "zündend" klingt ;)


    cu,
    -ds-

  • Hallo Dreamshader,


    hier eine ganz simple Schaltung, die das Ganze veranschaulicht.


    Mit einem Ladegerät (rechts) wird ein Akku (links) aufgeladen. Es fließt ein Ladestrom, der am Widerstand abfällt und mittels Voltmeter gemessen werden kann. Fließt keine Ladestrom (weil Akku voll), dann fällt am Widerstrand auch keine Spannung mehr ab. Demzufolge sinkt der Ladestrom während des Aufladens ab und sollte - wenn man nur lange genug wartet - 0 A oder über Voltmeter gemessen 0 V sehr nahekommen.


    Eine Beeinflussung durch die Spannung, die am Ladegerät oder am Akku anliegt, vermag ich nicht zu erkennen.


    Wenn Du Zweifel hast: Denke Dir den Widerstand weg. Dann würdest Du den Spannungsabfall an einem blanken Leiter messen; dieser ist bei nicht zu langem Leiter bzw. nicht zu großem Abstand der Abgreifpunkte und bei nicht zu schlechter spezifischer Leitfähigkeit zu vernachlässigen.



    Beste Grüße


    Andreas

    Images

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  • Hi Andreas,


    ok ... verstehe ... könnte klappen. Die Masse aussen vor lassen und die Spannungen vergleichen - ich glaube, das war der Knoten.


    Das würde, auf meinen Fall übertragen, heissen: eine etwaige Spannungsdifferenz zwischen A und B bzw. D und E festzustellen. Sehe ich das richtig?
    //EDIT: die anderen beiden Akkus kann ich, denke ich, da aussen vor lassen, weil ich mal davon ausgehe, dass der Balancer das schon richtig managed.


    cu,
    -ds-

  • Hallo Dreamshader,



    Das würde, auf meinen Fall übertragen, heissen: eine etwaige Spannungsdifferenz zwischen A und B bzw. D und E festzustellen. Sehe ich das richtig?


    Nicht ganz, in die Leitungen von den Balancern zu den 18650 muss jeweils ein Widerstand eingesetzt werden, über den der Ladestrom abfallen kann und damit eine Potentialdifferenz erzeugt, die dem Ladestrom proportional ist und demzufolge über einen A/D-Wandler als Spannung gemessen werden kann. Da Du den Widerstandswert kennst, kannst Du Dir den Strom ausrechnen. Und dieser sinkt gegen Ende des Ladevorgangs rapide ab.


    Auf die Spannung des Ladegerätes oder die Spannung, die dann am 18650 anliegt, würde ich jetzt weniger setzen. Diese hängt auch vom Widerstand der Zelle ab und dieser Widerstand dürfte sich während des Ladevorgangs ändern. Die Strommessung halte ich für wesentlich aussagekräftiger.


    EDIT zu Deinem EDIT:


    Meinst Du vom 2. Balancer zun den beiden anderen 18650: Nö
    Meinst Du von 18650 zu 18650:
    - Ma waases nicht. Wenn die 18650 in ihrem Verhalten absolut identisch sind (was wohl nur in der Theorie zutrifft): Jo
    - Ein Widerstand mehr und noch ne Strippe zum A/D-Wandler stört dann auch nicht mehr. Und Du hast einen größeren Erkenntnisgewinn, was die Qualität des Balancers betrifft.



    Beste Grüße


    Andreas

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  • Nicht ganz, in die Leitungen von den Balancern zu den 18650 muss jeweils ein Widerstand eingesetzt werden, über den der Ladestrom abfallen kann und damit eine Potentialdifferenz erzeugt, die dem Ladestrom proportional ist und demzufolge über einen A/D-Wandler als Spannung gemessen werden kann. Da Du den Widerstandswert kennst, kannst Du Dir den Strom ausrechnen. Und dieser sinkt gegen Ende des Ladevorgangs rapide ab.


    Da wird man nicht viel messen können, der Anschluss dient nur zum Ausgleich der unterschiede der Akkus untereinander.
    Ströme sind da vermutlich nur minimal.


    Auf die Spannung des Ladegerätes oder die Spannung, die dann am 18650 anliegt, würde ich jetzt weniger setzen. Diese hängt auch vom Widerstand der Zelle ab und dieser Widerstand dürfte sich während des Ladevorgangs ändern. Die Strommessung halte ich für wesentlich aussagekräftiger.


    Die Spannung ist sehr wichtig die sollte beim laden nicht über die 4,2V pro Zelle gehen, sonst erhitzen die Lithium-Ionen zu stark
    Die Ports sind nur zum Schutz der Akkus, schalten durch Mosfets bei zu geringer und Großer Spannung, und zufiel Strom ab. Ein Kurzschluss könnte sonst heftig sein.
    Zum laden ist ein Konstant Strom, Konstant Spannungs Ladegerät erforderlich. Als Ladegerät kann ich sowas empfehlen in Verbindung mit einem Netbook Netzteil. Den Strom würd ich auf 1/4 C und die Spannung auf 7,4V einstellen.

  • Den Ladestrom zu messen bringt aber nur was wenn man peinlich genau auf die Ladespannung achtet. Wenn die Ladespannung zu hoch ist nimmt auch ein voller Akku noch Strom auf und wird so überladen. Minimale Überladung geht auf die Lebensdauer, kräftige Überladung können in einen kleinen (oder größeren) Lagerfeuer enden. Zu geringe Ladespannung ist nicht weiter schädlich.


    Einfacher wäre es die Akku anliegende Spannung zu messen und ab einen bestimmten Wert die Ladung zu beenden.


    Noch ein Hinweis: Den Akku vollaufladen und dann ganz entladen geht derbe auf die Lebensdauer. Wenn man von der unteren und oberen Grenze
    ca. 0,3 Volt weg bleibt erhöht sich die Lebensdauer des Akkus ca. um den Faktor 10.


    bis denne
    Jan

  • Hey Barny,


    ... Den Strom würd ich auf 1/4 C und die Spannung auf 7,4V einstellen.


    danke, ist so weit auch klar.
    Ich nehme ja die Balancer-Platinen ( da ist ein IC mit der Bezeichnung 8205 drauf ... ich vermute mal dass das -> so ein Teil ist).
    Ich hab notfalls auch noch einen anderen Satz Balancer ... das sind -> solche <-. Die arbeiten mit MosFETs ... da weiss ich jetzt die maximale Ladespannung aber nicht auswendig ...
    Wie gesagt ... das ist nicht so sehr das Problem.
    Die Frage war, wie ich feststellen kann, ob der/die Akkus voll sind oder eben nicht.
    Überladung und Tiefentladung jetzt einfach mal als "macht der Balancer" nicht berücksichtigt.
    Notfalls lade ich die Dinger halt im Ladegerät ... aber das müsste ich sie halt immer aus dem Fahrzeug ausbauen (und die Akkus sind relativ weit unten verbaut) ...


    //EDIT:
    Hi Jan ...


    ...
    Einfacher wäre es die Akku anliegende Spannung zu messen und ab einen bestimmten Wert die Ladung zu beenden.
    ...


    also Du würdest sagen, dass es auch gehen sollte, bei 3,7V bzw. 3,9V Akkuspannung davon ausgehen, dass er voll ist?
    Na ich glaube fast, das werde ich mal ausprobieren müssen ...
    Aber erst werde ich wohl die Verschaltung nochmal neu aufbauen müssen ... da kommen nur auf einer Seite knapp 8V raus ... grumpf ... immer derselbe lästige eine Fehler, der davor sitzt und, mit und auch ohne Brille, Mist baut :lol:




    cheers,
    -ds-

  • Im Link open das teil zeigt an wen Fertig + ein u. Ausgangs-Spannung + Strom + Watt.
    Bei der Spannung hat sich Jan ein bisschen vertan das sind sie höchsten bei 30 - 40% aber ansonsten ein guter Beitrag.
    Edit: Der IC 8205A ist ein dual Mosfet mit 5A 20V

  • > "macht der Balancer"


    Beim Laden:
    Wenn der Balancer 200 mA verbraten kann du aber mit 300 mA lädst, dann pumpst du immer noch 100 mA in den schon vollen Akku und er wird überladen.


    Beim Entladen:
    Da macht ein Balancer genau gar nichts.


    bis denne
    Jan

  • Hi Jan,
    hm ... das verstehe ich jetzt nicht ... ist vielleicht auch schon zu spät :s ...


    Laut Beschreibung

    Quote

    After Lithium ion is connected to the PCB, the board protect individual batteries from:


    1. Over charging - Disconnect circuit when either battery is over 4.30V
    2. Over discharging - Disconnect circuit when either battery is lower than 2.0V
    3. Short curcuit protection - Disconnect when short circuit is detected


    schützt der Balancer gleichzeitig vor Überladung, Tiefentladung als auch Kurzschluss, oder nicht?


    cu,
    -ds-

  • Dann macht das Teil mehr als ein Balancer, das ist dann schon eher ein BMS (Battery Mangment System).


    Ein Balancer überwacht nur die Spannung, wenn ein bestimmter Wert überstiegen wird, dann wird entladen.
    Ein BMS überwacht alle Zustände der Zellen und reagiert wenn irgendwas aus dem Ruder läuft.


    Bei nem BMS darf man sagen "darum kümmert sich das BMS" :)


    bis denne
    Jan

  • puh ... und ich dachte schon, ich hab' da was falsch verstanden ...
    Ok ... ist vielleicht auch missverständlich ... das sind halt keine reinen Balancer Platinchen sondern in der Tat Batterie-Management-PCBs ...


    Thnx und bis denne dann,
    -ds-

  • Hi,
    so ... ja ... Satz mit x ...
    Also diese verschiedenen Balancer resp. Battery-Management-Platinchen tun einfach nicht ...
    Ich fall' jetzt dann bald vom Glauben ab, aber - egal welche Platine ich nehme - da liegt keine Spannung am Ausgang an.
    Lediglich zwischen Minus des ersten Akkus und P- des Boards habe ich 8.2V ...
    Also irgendwie ziemlich schräg ...


    Hat vielleicht irgendjemand eine Idee, was das wieder sein könnte ... ich mein' - das kann doch nicht normal sein, mit zwei verschiedenen Platinen derselbe Fehler ...


    cu,
    -ds-

  • Hallo ds,


    ja, ich bin wie immer etwas spät dran mit dem Lesen :) Die Idee, die Zellen nicht bis zum Ende vollzuladen und auch nicht bis zu 2,7V zu entladen, wurde ja schon geäußert. Bleibt vermutlich noch das Problem, "zwischen" den Akkus messen zu müssen, was die gemeinsame Masse erschwert (vielleicht stand das aber schon auch früher im Thread - ich hab' nur überflogen). Einen Widerstand vor den Akku zu klemmen und daran den Spannungsabfall zu messen wird nicht einfach, weil der Spannungsabfall das Ladebild verändert und zudem die gemessene Spannung relativ klein ist, was Dir ohne hochauflösenden und stabilen AD-Wandler die Spannungsmessung erschwert (10 Bit bei einem Arduino sind nicht viel...).
    Was glaube ich noch nicht geäußert wurde war, die Stromaufnahme der Ladeschaltung zu messen. Im Prinzip willst Du ja nur wissen, ob noch geladen wird und nicht wieviel. Wie wäre es, im Primärkreis des Ladereglers einen Widerstand einzubauen und dessen Spannungsabfall zu messen? Damit beeinflußt Du nicht die Lademimik an den Batterien. Einige Ladeschaltkreise haben auch einen "habe vollgeladen" Pin, an dem oft eine LED hängt. Den könnte man ggf. auch anzapfen. Das wäre dann wohl das einfachste...


    Schöne Grüße


    schnasseldag