Ladeplatine für Lithium-Ionen-Akkus mit BMS und Schutzschaltungen

[MK_Sounds]

Ausgelagerte Nebendiskussion von folgendem Thread: "Akku-Pack von Pollin - kann man damit was anfangen?"
https://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showthread.php?17815-Akku-Pack-von-Pollin-kann-man-damit-was-anfangen


Solange die Spannung nicht über 4,2V/Zelle geht, wird da nichts überladen. Die Akkus altern allerdings bei konstantem Ladeerhaltungsstrom einiges schneller, da sind Bleiakkus deutlich gutmütiger. Also wäre es schon gut, eine Schaltung zu haben, die den Akku vom Netzteil trennt, wenn die Ladeschlusskriterien (bei einem 6s6p Akku wären das immerhin 0,6A) erreicht sind und erst wieder anschließt, wenn der Akku nennenswert entladen wurde. Mehr muss diese Schaltung aber nicht können... kenne trotzdem nichts, was das machen könnte. Sowas könnte ich allerdings auch gebrauchen, allerdings für 5s7p. In Laptops ist eine vergleichbare Schaltung verbaut, aber keine Ahnung, wie genau die realisiert ist. Ich klemm mich mal dahinter.

Wobei, möglicherweise haben die Wondom Bluetooth Amps so was in der Richtung an Bord, die Dokumentation ist leider etwas dürftig:


Zitat von https://www.hobbyhifiladen.de/wondom-tpa250bt-bluetooth?number=TPA250BT
MPPT Lithium Battery Charger

It will provide an MPPT charge function and also works well with typical power adapters. If your application will not need Lithium or Lead-Acid batteries operation mode, the MPPT charge controller could be removed to save some cost. But you can still evaluate this board with the built in MPPT controller, cause nothing is different if you don’t need this option.
Input voltage should be 15-19V to make the battery fully charged. 3 Lithium Ion batteries in series will be more than 12.6V when fully charged, and Lead Acid batteries is more than 12.8V when fully charged, so if customer need batteries in their application, they must select adapters more than 15V and less than 24V, and maximum power output will be more than 30Watts.
Customers could also use solar panels for their applications, just remember to use solar batteries with float (open) voltage with 16.5-21.5V, and use 20-100Watt panels for this application. In fact, every power source can provide more than 15V and 0.15A will work with this board, the board will adjust the charge current automatically.

Wobei ich mich frage, woher der controller wissen soll, was für ein Akku da dran hängt, und wann man den vom Netz nehmen kann... Und das 24V Limit der Boards wird dir bei nem 6s Akku auch nicht viel helfen.

Gruß, Onno

Das ist eigentlich das Hauptproblem an der ganzen LiIon Geschichte. Es scheint einfach keine simplen Ladeplatinen mit integrierten Schutzfunktionen zu geben.

Was ich momentan suche ist folgendes:
Eine Platine, entweder für 6s oder für 1s (die hintereinander geschaltet werden kann, wäre ideal, weil variabel), die
- die Eingangsspannung entsprechend regeln kann (z.B: 26-30 V am Eingang)
- CC/CV-Laden kann (mit Abschaltung)
- BMS und Schutzfunktionalitäten mit dabei hat.

Das Ganze würde ich am liebsten zu einem Akkupack verarbeiten, an dem nur 4 Anschlüsse sind: 2x U_batt_out und 2x Netzteil_In.

Das einzige was ich bisher an interessanter Basis gefunden habe, ist der TP4056. Ist ein 1s Lade-IC, ausgelegt für den Betrieb an USB. Die Dinger sind prinzipiell aus Fernost so günstig, da würde nichts dagegen sprechen, für jeden Strang eine Platine zu verbauen (hintereinander zu schalten).
Z.B.: https://www.watterott.com/de/TP4056-Micro-USB-5V-1A-Lithium-Battery-Charger-with-Protection
Da bräuchte man allerdings dann wieder ein BMS dazu. Ob sich das dann miteinander verträgt, ist wieder fraglich. Gut auf ein BMS könnte man notfalls noch verzichten.
Es verwundert mich allerdings, dass ich keine fertige Ladeplatine für z.B. 6s finde :confused:

[Swansteini]

https://www.batteryspace.com/Li-Ion-18650-Battery-Holders-with-/-without-PCB.aspx

Ist zwar kein richtiges BMS aber in Zusammenspiel mit einem vernünftigen Ladegerät aus dem RC-Bereich oder Ähnlichem, kann man sich auch so eine funktionale Lösung zusammen bauen. :-)

Gruß Swany

[MK_Sounds]

https://www.batteryspace.com/Li-Ion-18650-Battery-Holders-with-/-without-PCB.aspx

Ist zwar kein richtiges BMS aber in Zusammenspiel mit einem vernünftigen Ladegerät aus dem RC-Bereich oder Ähnlichem, kann man sich auch so eine funktionale Lösung zusammen bauen. :-)

Gruß Swany
Ich suche ja auch kein BMS für 6s (die gibts vom Chinese wie Sand am Meer) sondern eine Ladeplatine ;)


Ich habe mich heute nochmals mit dem Thema beschäftigt. Mein erster Fund war wie gesagt der TP4056. Der ist ausgelegt für das Laden von 1sxp an USB (5V).
Bsp.-Link: https://www.ebay.de/itm/TP4056-Mini-USB-1A-Lithium-Battery-Charger-Module-Charging-Board-4-5V-5-5V/142793031315?hash=item213f20be93:g:BMQAAOSw0TxZYkc n
Ansich wäre das eine praktische Sache, für 6s sechs von den Platinchen zu nehmen und entweder eingangsseitig in Reihe zu schalten oder parallel an ein 5V-Netzteil zu hängen.
Geht leider beides nicht, da die Grounds der Eingangsspannung und der Minuspol der zu ladenden Zellen verbunden sind. Bei der seriellen Verschaltung am Ausgang gäbe es folglich einen Kurzschluss. Man müsste folglich wieder in Logik investieren und alle seriellen Zellen vor dem Beginn des Ladens voneinander trennen --> unschön.

Eine weitere Möglichkeit habe ich noch gefunden. Eine Ladeplatine auf Basis des MAX745 (Datenblatt: https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX745.pdf).
Z.B. folgendes Board: https://www.ebay.de/itm/MAX745-Step-Down-Charging-Board-4-2V-4-35V-Lithium-Battery-Regulator-Buck-Module/263850476167?epid=19009695090&hash=item3d6eb6c287:g:BBAAAOSwqz9bYSFY
Das Teil kann via Dip-Schalter wahlweise auf 1s, 2s, 3s oder 4s konfiguriert werden. Am Eingang packt der Chip max. 26 V (recommended max 24 V), da der Chip einen Step-down mit an Bord hat. Somit kompatibel zu einem standard (Einbau-)Schaltnetzteil.

Für 6s bräuchte es folglich 2 der Platinen, mit einer vor dem Ladevorgang erfolgten Trennung des Akkupacks in zwei Teile, um keinen Kurzschluss zu bekommen. Das ist mit einem Relais (Öffner), das schaltet, sobald das Netzteil eingeschalten wird erledigt.
Da ich ohnehin ein Relais zur automatischen Umschaltung zwischen Netzbetrieb und Akkubetrieb im System habe, ersetze ich den Wechsler durch ein Relais mit Wechsler und zusätzlichem Öffner und die Verschaltung passt soweit.
An einem 24 V-Netzteil könnte man dann beide Platinen bequem parallel verschalten. In Reihe mit einem kleinen Stepup wäre ebenfalls möglich.

Mit der Methode würde sich dann alles von 1-4s mit einer Platine und von 5-8s mit zwei Platinen laden lassen. Im Grunde auch noch weiters ausbaubar. Max. Ladestrom und Zellspannung sind einstellbar.
Ein günstiges BMS für die Schutzschaltungen im Akkubetrieb und das Balancing dazu und fertig ist die Laube.

So könnte man sich relativ günstig ein kompaktes Einbau-Ladegerät zusammenbasteln.
Meint ihr das ist so ein gangbarer Weg? Bessere Alternativen habe ich derweil zumindest noch nicht gefunden.

[Slaughthammer]

Bevor ich so ne windige Bastelei mit Akkutrennung mache, würde ich lieber sowas hier verbauen:
https://www.aliexpress.com/item/300W-20A-DC-DC-Buck-Converter-Step-down-Module-Constant-Current-LED-Driver-Power-Step-Down/32827817746.html?spm=2114.search0604.3.2.514a3e76i NomJP&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_4_10320_10 065_10068_10843_10547_10059_10884_10548_5726811_10 887_10696_100031_10319_10084_10083_10103_10618_572 6911_10304_10307_10820_10821_10302,searchweb201603 _60,ppcSwitch_5&algo_expid=acfdf16e-a0a3-46e8-b576-aa2ca5763de9-0&algo_pvid=acfdf16e-a0a3-46e8-b576-aa2ca5763de9&priceBeautifyAB=0
Oder wenn es etwas kleiner sein soll: https://www.aliexpress.com/item/5A-DC-to-DC-CC-CV-Lithium-Battery-Step-down-Charging-Board-Led-Power-Converter-Lithium/32764105282.html?spm=2114.search0604.3.50.514a3e76 iNomJP&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_4_10320_10 065_10068_10843_10547_10059_10884_10548_5726811_10 887_10696_100031_10319_10084_10083_10103_10618_572 6911_10304_10307_10820_10821_10302,searchweb201603 _60,ppcSwitch_5&algo_expid=b0d28d8e-2441-43e0-8461-84bc443565d3-6&algo_pvid=b0d28d8e-2441-43e0-8461-84bc443565d3&priceBeautifyAB=0

Du brachst dann halt etwas höhere Versorgungsspanung als Ladeendspannung, ich schätze mal so 2V minimum. Kann halt nicht die automatische Abschaltung, dafür aber die CC/CV Regelung. BMS muss IMHO eh gesondert, da man die Entladeschutzfunktionen auch nutzen möchte.

Ich habe mir noch sowas hier: https://www.amazon.de/Tester-Indikator-Checker-Voltage-Anzeiger/dp/B01B33W6UO/ref=pd_sbs_328_5?_encoding=UTF8&pd_rd_i=B01B33W6UO&pd_rd_r=5fc7ad13-c02e-11e8-9f4d-cf698657cb85&pd_rd_w=ULOqR&pd_rd_wg=eW4mf&pf_rd_i=desktop-dp-sims&pf_rd_m=A3JWKAKR8XB7XF&pf_rd_p=946762da-975a-438a-9e2b-a585cbe769b5&pf_rd_r=VX3FRJMQ5M6SND8JNYEH&pf_rd_s=desktop-dp-sims&pf_rd_t=40701&psc=1&refRID=VX3FRJMQ5M6SND8JNYEH bestellt,da hat man die wichtigsten Spannungen nochmal verfügbar ohne mi einem Multimeter ran zu müssen, sowie einen akustischen Warnton bei Tiefentladung einer einzelnen Zelle.

Nach einer Intelligenten autonomen Option, den Ladevorgang zu starten/zu beenden suche ich auch noch... scheint irgendwie niemanden sonst zu interessieren.

Gruß, Onno

edit: zusätzlicher Link für kleineren Buck Converter

[MK_Sounds]

Bevor ich so ne windige Bastelei mit Akkutrennung mache, würde ich lieber sowas hier verbauen: (...)
Du brachst dann halt etwas höhere Versorgungsspanung als Ladeendspannung, ich schätze mal so 2V minimum. Kann halt nicht die automatische Abschaltung, dafür aber die CC/CV Regelung.
Das Ding hat mit CC/CV-Laden eigentlich überhaupt nichts zu tun. Das sind ja nur einfachste Schaltregler mit CV und einem einstellbaren Maximalstrom.

Zweifelsohne ist die Bastelei mit der Umschaltung/Trennung der beiden Akku-Teile nicht gerade die feine Art und das Schaltverhalten müsste genau abgestimmt werden, allerdings ist das bisher immer noch die beste Möglichkeit, die ich bisweilen gefunden hab, um die Akkus sauber zu laden.



Nach einer Intelligenten autonomen Option, den Ladevorgang zu starten/zu beenden suche ich auch noch...
Genau das ist meine Baustelle. Fakt ist, wenn man die LiIon-Akkus nicht im CV-Teil bei erreichen des min. Stroms trennt, verlieren die Zellen zügig an Kapazität. Das ist nun bei den Zellpreisen nicht im Sinne des Erfinders.
Im Grunde würde ja eine Strommessung mit Shunt und eine Spannungsmessung des Gesamtakkus ausreichen, um den Akku mittels Step-up/down mit Strombegrenzung laden zu können. Wenn man ohnehin einen uC im System hat kein Problem.


scheint irgendwie niemanden sonst zu interessieren.

Verwundert mich auch, dass es da keine vernünftigen Einbauladeplatinen für >4s gibt. Die LiIon-Technologie ist ja nicht gerade neu und weit verbreitet.

[Slaughthammer]

Das Ding hat mit CC/CV-Laden eigentlich überhaupt nichts zu tun. Das sind ja nur einfachste Schaltregler mit CV und einem einstellbaren Maximalstrom.
Äh, ja? Das ist doch die Definition von CC/CV? Es wird die Spannung entweder so weit hochgefahren wie eingestellt, oder bis der eingestellte Maximalstrom erreicht ist. Viel mehr macht deine verlinkte Platine auch nicht, Step Down mit CC/CV. Ok, hat zusätzlich noch ne Ladeindikator-LED.



Zweifelsohne ist die Bastelei mit der Umschaltung/Trennung der beiden Akku-Teile nicht gerade die feine Art und das Schaltverhalten müsste genau abgestimmt werden, allerdings ist das bisher immer noch die beste Möglichkeit, die ich bisweilen gefunden hab, um die Akkus sauber zu laden.
Du musst halt sicherstellen, dass beide Akkuzweige immer den gleichen Ladestand haben, sonst verlierst du ne menge Kapazität.



Im Grunde würde ja eine Strommessung mit Shunt und eine Spannungsmessung des Gesamtakkus ausreichen, um den Akku mittels Step-up/down mit Strombegrenzung laden zu können. Wenn man ohnehin einen uC im System hat kein Problem.
Klar, basteln kann man alles... Ich denke ich werde mir mit besagtem Akkuüberwacher und manueller Dreifachumschaltung (Laden, Laden+Betrieb, Betrieb) behelfen. Nicht ganz so Idiotensicher, aber man kann mit einem Knopfdruck den Zustand des Akkus abrufen und dann entscheiden was man gerade will.



Verwundert mich auch, dass es da keine vernünftigen Einbauladeplatinen für >4s gibt. Die LiIon-Technologie ist ja nicht gerade neu und weit verbreitet.
Die gibts es doch, siehe oben. Die werden halt nicht mehr explizit als LiIon Ladegeräte deklariert, weil es für die auch viele andere Anwendungen gibt (LED-Treiber z.B.)

Gruß, Onno

[capslock]

Gerade wenn man den Akku nicht auf 100% laden will, müsste es doch ein Konstantstromnetzteil und einen parallelgeschaltete (einstellbare) Zenerdiode tun. Dadurch kann die Klemmenspannung nicht mehr höher als die Spannung der Zenerdiode steigen, und der Strom in den Akku sollte von selbst aufhören. Nur wegen der Effizienz sollte man eigentlich das Netzteil abschalten, sobald ein nennenswerter Strom durch die Zenerdiode fließt. Richtig gedacht oder hat der fast vollgeladene Akku doch noch einen niedrigen differentiellen Innenwiderstand?

[capslock]

Auch schick, leider nicht für meine Module, die deutlich mehr als 32 V raushauen:

https://www.ebay.de/itm/2A-solar-LT3652-lithium-battery-charger-with-MPPT-and-protection/332690096785?hash=item4d75e00291%3Am%3AmyqBNmlbC-wPjmXJ2KGNMqw&var=541819054572

[RdS]

Balanceranschluss nach aus den führen und durch einen entsprechenden Modellbaulader laden(gibt eine Menge).
Die 18650 sind echt unkompliziert zu handeln.

[MK_Sounds]

Balanceranschluss nach aus den führen und durch einen entsprechenden Modellbaulader laden(gibt eine Menge).
Genau das will man in einem Aktivlautsprecher mit internem Schaltnetzteil eben nicht. Freilich wäre das dann einfach in der Handhabung.


Äh, ja? Das ist doch die Definition von CC/CV? Es wird die Spannung entweder so weit hochgefahren wie eingestellt, oder bis der eingestellte Maximalstrom erreicht ist.
Hast natürlich recht, ich hatte nicht mehr bedacht, wie die Strombegrenzung umgesetzt ist. :doh:
Im Grunde fehlt dann wirklich nur eine Instanz fürs Ein- und Ausschalten des Ladevorgangs.

Ich werde wohl mal einen AVR bemühen und etwas zusammen brutzeln. Es reicht ja schon ein Shunt mit nem Verstärker-IC oder OPV für die Strommessung (Abschalten des Ladevorgangs), ein Spannungsteiler für die Spannungsmessung (Einschalten des Ladevorgangs ja/nein) und ein kleines Relais, um den Akkupack von der Spannungsquelle zu trennen.
Dann könnte man bequem mit einem Step-up/down mit Strombegrenzung, je nach vorhandener Netzteilspannung, Akkus in nahezu beliebiger Konfiguration laden.


Klar, basteln kann man alles... Ich denke ich werde mir mit besagtem Akkuüberwacher und manueller Dreifachumschaltung (Laden, Laden+Betrieb, Betrieb) behelfen.
Mit den drei Modi hatte ich das bisher umgesetzt. Bin nun aber auf der Suche nach einer automatischen Umschaltung zwischen den Modi und automatischer Steuerung des Ladevorgangs.
Wenn man das Gerät nur selbst bedient, ist die Lösung mit einer Umschaltung und entsprechender Anzeige des Ladezustands am einfachsten. Wenn aber auch andere das Ding ohne Probleme bedienen können sollen, ist eine automatische Verschaltung intern sinnvoll.

[Yogibär]

Hallo zusammen,

heute sind die zu den Akkupacks von Bosch passenden Ladegeräte eingetroffen. Nach einem ersten Test kann ich sagen,
1. es ist ein reines Netzteil ohne jede Ladeschaltung
2. Im Leerlauf zeigt mein Oszi einen Ripple von ca. 100 mV an.
3. Eine kurzzeitige Belastung mit einem 18 Ohm Lastwiderstand (2,33 A, 98 Watt) führte zur Erhöhung der Ripplespannung. Eine aussagekräftige Messung war jedoch wg. mangelnder Belastbarkeit des Widerstands nicht möglich.

145 Watt im vergossenen Gehäuse mit Eurostecker für 4,95 € ist ein Wahnsinns- Schnäppchenpreis.
Mit einem nachgeschalteten Linearregler könnte man z. B. ein perfekt rausch- und störspannungsarmes Netzteil im 30V Bereich zusammenstellen.

viele Grüße

Thomas

PS: Das Netzteil gibt es bei Pollin.

[capslock]

Was für eine Frequenz hat der Ripple denn?

[Yogibär]

Hi,

der Ripple war ein schöner Sägezahn mit einer Frequenz von ca. 40 Hz. Ich vermute, dass diese Funktion zur Spannungsstabilisierung im Leerlauf gehört.
Sobald Last aufgeschaltet wurde, änderte sich das Bild völlig. Der Sägezahn verschwand und dafür war ein breites Rauschband zu sehen. Dieses stammt von der hochfrequenten Schaltfrequenz des Wandlers. Aber wie gesagt, das habe ich noch nicht korrekt messen können.

Viele Grüsse

Thomas

[ArLo62]

Hallo zusammen!
Ich krohse diesen Thread nochmals raus, weil ich für eine Boombox ein Lademodul/BMS 5S 18650 suche. Ich habe bis jetzt nichts gefunden das auch nur dem Anschein nach taugt.
Hat jemand gute Erfahrung mit irgend einem Produkt gemacht?
Gruß
Arnim

[Slaughthammer]

Ich habe dieses (https://m.de.aliexpress.com/item/32916306924.html?spm=a2g0n.orderlist-amp.item.32916306924&aff_trace_key=&aff_platform=msite&m_page_id=1548amp-73vhQWKs9Gb5JzGrzptY6A1588070675955&browser_id=bf5edd9b7fd54a85bd3bf73543b77cdc&is_c=Y) Board hier noch nutzlos rumliegen, kannste gerne haben. Bei Interesse PM. Habe es aber nie getestet, habe mich dann doch für 6s entschieden.

Gruß, Onno

[ArLo62]

Jepp! Genau das wird wohl gehen. PN kommt.
Gruß
Arnim