Einfacher LiIon Mehrfachlader mit Strombegrenzung...

[Peter Heitzer]

Um Zellen aus alten Notebookakkus auf ihre Restkapazität zu testen,
muss man sie aufladen und dann mit dem gewünschten Strom bis auf
etwa 3 V entladen und kann (bei Entladung mit Konstantstrom) aus der
Dauer einfach auf die Kapazität in Ah schliessen.
Wenn man das für viele Zellen nacheinander machen muss, dauert das.
Deshalb brauche ich eine Ladeschaltung um mehrere Zellen gleichzeitig
laden zu können. Um den Aufwand gering zu halten habe ich mir folgendes
überlegt. Jede Ladeschaltung besteht aus einem 2n3055, der als Emitterfolger
an 5 V hängt und von einem OpAmp angesteuert wird, ähnlich
https://www.petervis.com/electronics%20guides/voltage-regulator-using-op-amp-and-transistor/voltage-regulator-using-op-amp-and-transistor-circuit.gif
Die 4.2 V werden aus einer TL431 erzeugt. Die OpAmps (LM358 oder LM324)
werden mit einer höheren Spannung, z.B. 12 V, versorgt, da die 4.2 V
ausserhalb des Common mode Bereichs liegt.
Die jeweilige Zelle hängt direkt am Emitter des 2n3055.
Zur Strombegrenzung möchte ich mir die geringe Stromverstärkung des 2n3055
zu Nutze machen. Da der OpAmp max. 20 mA liefern kann, sollte bei einer
angenommenen Stromverstärkung von 50 maximal etwa 1 A in die Zelle
(18650) fliessen können. Eine Simulation mit LtSpice liefert bis ca. 3.3 Ohm
Last noch 4.2 V am Emitter; bei höherer Last sinkt die Ausgangsspannung ab.
Das Ladeende wird durch eine manuelle Messung von Zellenspannung und -Strom
ermittelt; geladen wird nur unter Aufsicht.
Kann meine Schaltung so funktionieren oder habe ich etwas übersehen?

--
Dipl.-Inform(FH) Peter Heitzer, peter.heitzer@rz.uni-regensburg.de

 

[Peter Thoms]

Am 22.11.21 um 12:12 schrieb Peter Heitzer:

Um Zellen aus alten Notebookakkus auf ihre Restkapazität zu testen,
muss man sie aufladen und dann mit dem gewünschten Strom bis auf
etwa 3 V entladen und kann (bei Entladung mit Konstantstrom) aus der
Dauer einfach auf die Kapazität in Ah schliessen.
Wenn man das für viele Zellen nacheinander machen muss, dauert das.
Deshalb brauche ich eine Ladeschaltung um mehrere Zellen gleichzeitig
laden zu können. Um den Aufwand gering zu halten habe ich mir folgendes
überlegt. Jede Ladeschaltung besteht aus einem 2n3055, der als Emitterfolger
an 5 V hängt und von einem OpAmp angesteuert wird, ähnlich
https://www.petervis.com/electronics%20guides/voltage-regulator-using-op-amp-and-transistor/voltage-regulator-using-op-amp-and-transistor-circuit.gif
Die 4.2 V werden aus einer TL431 erzeugt. Die OpAmps (LM358 oder LM324)
werden mit einer höheren Spannung, z.B. 12 V, versorgt, da die 4.2 V
ausserhalb des Common mode Bereichs liegt.
Die jeweilige Zelle hängt direkt am Emitter des 2n3055.
Zur Strombegrenzung möchte ich mir die geringe Stromverstärkung des 2n3055
zu Nutze machen. Da der OpAmp max. 20 mA liefern kann, sollte bei einer
angenommenen Stromverstärkung von 50 maximal etwa 1 A in die Zelle
(18650) fliessen können. Eine Simulation mit LtSpice liefert bis ca. 3.3 Ohm
Last noch 4.2 V am Emitter; bei höherer Last sinkt die Ausgangsspannung ab.
Das Ladeende wird durch eine manuelle Messung von Zellenspannung und -Strom
ermittelt; geladen wird nur unter Aufsicht.
Kann meine Schaltung so funktionieren oder habe ich etwas übersehen?
Hallo,

oder so:
https://de.aliexpress.com/item/32917136451.html


Peter

 

[Peter Thoms]

Am 22.11.21 um 12:12 schrieb Peter Heitzer:

Um Zellen aus alten Notebookakkus auf ihre Restkapazität zu testen,
muss man sie aufladen und dann mit dem gewünschten Strom bis auf
etwa 3 V entladen und kann (bei Entladung mit Konstantstrom) aus der
Dauer einfach auf die Kapazität in Ah schliessen.
Wenn man das für viele Zellen nacheinander machen muss, dauert das.
Deshalb brauche ich eine Ladeschaltung um mehrere Zellen gleichzeitig
laden zu können. Um den Aufwand gering zu halten habe ich mir folgendes
überlegt. Jede Ladeschaltung besteht aus einem 2n3055, der als Emitterfolger
an 5 V hängt und von einem OpAmp angesteuert wird, ähnlich
https://www.petervis.com/electronics%20guides/voltage-regulator-using-op-amp-and-transistor/voltage-regulator-using-op-amp-and-transistor-circuit.gif
Die 4.2 V werden aus einer TL431 erzeugt. Die OpAmps (LM358 oder LM324)
werden mit einer höheren Spannung, z.B. 12 V, versorgt, da die 4.2 V
ausserhalb des Common mode Bereichs liegt.
Die jeweilige Zelle hängt direkt am Emitter des 2n3055.
Zur Strombegrenzung möchte ich mir die geringe Stromverstärkung des 2n3055
zu Nutze machen. Da der OpAmp max. 20 mA liefern kann, sollte bei einer
angenommenen Stromverstärkung von 50 maximal etwa 1 A in die Zelle
(18650) fliessen können. Eine Simulation mit LtSpice liefert bis ca. 3.3 Ohm
Last noch 4.2 V am Emitter; bei höherer Last sinkt die Ausgangsspannung ab.
Das Ladeende wird durch eine manuelle Messung von Zellenspannung und -Strom
ermittelt; geladen wird nur unter Aufsicht.
Kann meine Schaltung so funktionieren oder habe ich etwas übersehen?
Hallo,

oder so:
https://de.aliexpress.com/item/32917136451.html


Peter

 

[Gregor Szaktilla]

Am 22.11.21 um 12:18 schrieb Peter Thoms:

Am 22.11.21 um 12:12 schrieb Peter Heitzer:
...
oder so:
https://de.aliexpress.com/item/32917136451.html

Hm ja, das sieht wertig aus. Und eine Displayanzeige hat\'s auch. Kaufen!

Gruß

Gregor

--
Sehrsehr! Vielviel!

Jaja.

 

[Peter Thoms]

Am 22.11.21 um 13:12 schrieb Gregor Szaktilla:

Am 22.11.21 um 12:18 schrieb Peter Thoms:
Am 22.11.21 um 12:12 schrieb Peter Heitzer:
...
oder so:
https://de.aliexpress.com/item/32917136451.html

Hm ja, das sieht wertig aus. Und eine Displayanzeige hat\'s auch. Kaufen!
Hallo,

das einzige Manko könnte das Netzteil sein:
Ein \"Duspol digital\" suggeriert Netzspannung auf den 12V vom
Steckernetzteil.
Aber diese Erscheinung sortiere ich eher in den Bereich Funkenstörung
\"könnte besser sein\".


Peter

 

[Peter Thoms]

Am 22.11.21 um 13:33 schrieb Peter Thoms:

Am 22.11.21 um 13:12 schrieb Gregor Szaktilla:
Am 22.11.21 um 12:18 schrieb Peter Thoms:
Am 22.11.21 um 12:12 schrieb Peter Heitzer:
...
oder so:
https://de.aliexpress.com/item/32917136451.html

Hm ja, das sieht wertig aus. Und eine Displayanzeige hat\'s auch. Kaufen!
Hallo,

das einzige Manko könnte das Netzteil sein:
Ein \"Duspol digital\" suggeriert Netzspannung auf den 12V vom
Steckernetzteil.
Aber diese Erscheinung sortiere ich eher in den Bereich Funkenstörung
\"könnte besser sein\".

.... also,
über den Kabelbruchsensor vom Duspol ausgeschwurbelt ...


Peter

 

[Andreas Neumann]

Peter Heitzer wrote:

Um Zellen aus alten Notebookakkus auf ihre Restkapazität zu testen,
muss man sie aufladen und dann mit dem gewünschten Strom bis auf
etwa 3 V entladen und kann (bei Entladung mit Konstantstrom) aus der
Dauer einfach auf die Kapazität in Ah schliessen.
Wenn man das für viele Zellen nacheinander machen muss, dauert das.
Deshalb brauche ich eine Ladeschaltung um mehrere Zellen gleichzeitig
laden zu können. Um den Aufwand gering zu halten habe ich mir folgendes
überlegt. Jede Ladeschaltung besteht aus einem 2n3055, der als
Emitterfolger an 5 V hängt und von einem OpAmp angesteuert wird, ähnlich
(...)

Von hinten durch die Brust ins Auge.

Bei mir lädt gerade eine ebensolche Zelle am Labornetzteil. 4,2V
eingestellt, Strombegrenzun auf max, d.h. 2,5A und gut ist. Wozu irgendeine
komplizierte Schaltung, und dazu auch noch mit kaum kontrollierbaren
Bauteilparametern hantieren?

> geladen wird nur unter Aufsicht.

Upps, schon wieder einer mit Angst vorm Strom.

> Kann meine Schaltung so funktionieren oder habe ich etwas übersehen?

Warum einfach wenn\'s auch kompliziert geht.

 

[Wolf gang P u f f e]

Am 22.11.2021 um 13:12 schrieb Gregor Szaktilla:

Am 22.11.21 um 12:18 schrieb Peter Thoms:
Am 22.11.21 um 12:12 schrieb Peter Heitzer:
...
oder so:
https://de.aliexpress.com/item/32917136451.html

Hm ja, das sieht wertig aus. Und eine Displayanzeige hat\'s auch. Kaufen!

Ich habe ein BC-X4000, dass kann auch Laden Entladen mit verschiedenen
Stromstärken und verschiedene Akku-Typen. (4 Einzelschächte mit Anzeige)
Anleitung zum Durchblättern:
https://www.manualslib.de/manual/220830/Xcell-Bc-X4000.html#manual

 

[Olaf Schultz]

Am 22.11.21 um 18:36 schrieb Andreas Neumann:

Peter Heitzer wrote:

Um Zellen aus alten Notebookakkus auf ihre Restkapazität zu testen,
muss man sie aufladen und dann mit dem gewünschten Strom bis auf
etwa 3 V entladen und kann (bei Entladung mit Konstantstrom) aus der
Dauer einfach auf die Kapazität in Ah schliessen.
Wenn man das für viele Zellen nacheinander machen muss, dauert das.
Deshalb brauche ich eine Ladeschaltung um mehrere Zellen gleichzeitig
laden zu können. Um den Aufwand gering zu halten habe ich mir folgendes
überlegt. Jede Ladeschaltung besteht aus einem 2n3055, der als
Emitterfolger an 5 V hängt und von einem OpAmp angesteuert wird, ähnlich
(...)

Von hinten durch die Brust ins Auge.

Bei mir lädt gerade eine ebensolche Zelle am Labornetzteil. 4,2V
eingestellt, Strombegrenzun auf max, d.h. 2,5A und gut ist. Wozu irgendeine
komplizierte Schaltung, und dazu auch noch mit kaum kontrollierbaren
Bauteilparametern hantieren?

geladen wird nur unter Aufsicht.

Upps, schon wieder einer mit Angst vorm Strom.

Ne... ich kann ihn verstehen...
hier ist mal eine NokiaClone-Handzelle am Labornetzteil (U und I
begrenzt) in Flammen aufgegangen.... nach der x.ten Ladung. Ich weiß
jetzt nicht, ob der PS2403D da seine Finger drinne hatte..
Auf alle Fälle war ich froh, daß der Rauchmelder angeschlagen hatte, war
gerade nicht im Raum.

Hat etwas länger gedauert den Gestank aus dem Zimmer zu kriegen.

Olaf

 

[Peter Heitzer]

Andreas Neumann <an5275@sedo.com> wrote:

Peter Heitzer wrote:

Um Zellen aus alten Notebookakkus auf ihre Restkapazität zu testen,
muss man sie aufladen und dann mit dem gewünschten Strom bis auf
etwa 3 V entladen und kann (bei Entladung mit Konstantstrom) aus der
Dauer einfach auf die Kapazität in Ah schliessen.
Wenn man das für viele Zellen nacheinander machen muss, dauert das.
Deshalb brauche ich eine Ladeschaltung um mehrere Zellen gleichzeitig
laden zu können. Um den Aufwand gering zu halten habe ich mir folgendes
überlegt. Jede Ladeschaltung besteht aus einem 2n3055, der als
Emitterfolger an 5 V hängt und von einem OpAmp angesteuert wird, ähnlich
(...)

Von hinten durch die Brust ins Auge.

Bei mir lädt gerade eine ebensolche Zelle am Labornetzteil. 4,2V
eingestellt, Strombegrenzun auf max, d.h. 2,5A und gut ist. Wozu irgendeine
komplizierte Schaltung, und dazu auch noch mit kaum kontrollierbaren
Bauteilparametern hantieren?

Bei _einer_ Zelle mache ich es auch am Netzgerät. Ich will aber _mehrere_
Zellen laden, um ihre Kapazität zu ermitteln.

geladen wird nur unter Aufsicht.

Upps, schon wieder einer mit Angst vorm Strom.

Bei alten Zellen ist das keine schlechte Idee. Ich hatte schon Zellen, die
mit 1 A spürbar warm wurden; bei einer guten 18650 darf das nicht passieren.

--
Dipl.-Inform(FH) Peter Heitzer, peter.heitzer@rz.uni-regensburg.de

 

[Newdo]

Am 22.11.2021 um 12:12 schrieb Peter Heitzer:

Um Zellen aus alten Notebookakkus auf ihre Restkapazität zu testen,
muss man sie aufladen und dann mit dem gewünschten Strom bis auf
etwa 3 V entladen und kann (bei Entladung mit Konstantstrom) aus der
Dauer einfach auf die Kapazität in Ah schliessen.
Wenn man das für viele Zellen nacheinander machen muss, dauert das.

Interessant wäre es, auch eine Entladefunktion zu haben, bisher habe ich
noch kein kompaktes Gerät gefunden, das beides kann.

Mmache daher den Kapazitätscheck bisher mit einem ALC8500.

Gruß Udo

 

[Peter Heitzer]

Newdo <Newdo@ifmd.de> wrote:

Am 22.11.2021 um 12:12 schrieb Peter Heitzer:
Um Zellen aus alten Notebookakkus auf ihre Restkapazität zu testen,
muss man sie aufladen und dann mit dem gewünschten Strom bis auf
etwa 3 V entladen und kann (bei Entladung mit Konstantstrom) aus der
Dauer einfach auf die Kapazität in Ah schliessen.
Wenn man das für viele Zellen nacheinander machen muss, dauert das.


Interessant wäre es, auch eine Entladefunktion zu haben, bisher habe ich
noch kein kompaktes Gerät gefunden, das beides kann.

Einen Mehrfachentlader habe ich mir bereits gebaut. Jeweils eine
umschaltbare Stromsenke mit 0.3 und 1.0 A. Die Senke wird freigegeben,
wenn die Zellenspannung über 3.0 V ist und wird abgeschaltet, wenn die
Spannung unter 3.0 V sinkt. Diese Logik ist diskret mit Komparator,
RS/FF und Relais aufgebaut und eigenständig nutzbar.
Man kann daran ein Kästchen anschliessen, in dem ein 8031er die Entladezeiten
aufsummiert und die Werte auf einem Display ausgibt.
Das Problem mit käuflichen Geräten ist der Entladestrom. Beim Laden kann
die Verlustleistung im Gerät durch Schaltregler begrenzt werden; beim
Entladen muss aber der Strom in einem Widerstand verheizt werden. Bei
4 Zellen und 1 A Entladestrom wären das um die 15 W. Ladegeräte für
Modellakkus sehen deshalb für die Entladefunktion externe Widerstände vor.

--
Dipl.-Inform(FH) Peter Heitzer, peter.heitzer@rz.uni-regensburg.de

 

[Andreas Neumann]

Peter Heitzer wrote:

Bei _einer_ Zelle mache ich es auch am Netzgerät. Ich will aber _mehrere_
Zellen laden, um ihre Kapazität zu ermitteln.

Wo ist das Problem? Hier laden auch mehrere gleichzeitig. Parallelschaltung
regelt.

 

[Peter Heitzer]

Andreas Neumann <an5275@sedo.com> wrote:

Peter Heitzer wrote:

Bei _einer_ Zelle mache ich es auch am Netzgerät. Ich will aber _mehrere_
Zellen laden, um ihre Kapazität zu ermitteln.

Wo ist das Problem? Hier laden auch mehrere gleichzeitig. Parallelschaltung
regelt.

Bei unterschiedlichem Ladezustand wäre ich da skeptisch. Die zu testenden
Zellen stammen nicht notwendigerweise aus einem Akkupack.

--
Dipl.-Inform(FH) Peter Heitzer, peter.heitzer@rz.uni-regensburg.de

 

[Newdo]

Am 23.11.2021 um 12:23 schrieb Peter Heitzer:

Bei unterschiedlichem Ladezustand wäre ich da skeptisch. Die zu testenden
Zellen stammen nicht notwendigerweise aus einem Akkupack.

Vorher müssen die Zellen über geeignete Widerstände parallel geschaltet
werden damit kein beiebig hoher Strom für den Ausgleich sorgt.

- Udo

 

[Newdo]

Am 23.11.2021 um 13:41 schrieb Newdo:

Am 23.11.2021 um 12:23 schrieb Peter Heitzer:

Bei unterschiedlichem Ladezustand wäre ich da skeptisch. Die zu testenden
Zellen stammen nicht notwendigerweise aus einem Akkupack.


Vorher müssen die Zellen über geeignete Widerstände parallel geschaltet
werden damit kein beiebig hoher Strom für den Ausgleich sorgt.

- Udo

Und die Schlussspannungen müssen auch passen wenn es unterschiedliche
Akkuhersteller sein sollten.

 

[Andreas Neumann]

Newdo wrote:

Am 23.11.2021 um 12:23 schrieb Peter Heitzer:

Bei unterschiedlichem Ladezustand wäre ich da skeptisch. Die zu testenden
Zellen stammen nicht notwendigerweise aus einem Akkupack.


Vorher müssen die Zellen über geeignete Widerstände parallel geschaltet
werden damit kein beiebig hoher Strom für den Ausgleich sorgt.

FUD.

 

[Andreas Neumann]

Peter Heitzer wrote:

Andreas Neumann <an5275@sedo.com> wrote:
Peter Heitzer wrote:

Bei _einer_ Zelle mache ich es auch am Netzgerät. Ich will aber
_mehrere_ Zellen laden, um ihre Kapazität zu ermitteln.

Wo ist das Problem? Hier laden auch mehrere gleichzeitig.
Parallelschaltung regelt.
Bei unterschiedlichem Ladezustand wäre ich da skeptisch. Die zu testenden
Zellen stammen nicht notwendigerweise aus einem Akkupack.

Bei mir auch nicht, ist völlig egal. LiIon sind extrem pflegeleicht beim
Laden, etwa so wie Bleiakkus.

 

[Newdo]

Am 23.11.2021 um 15:35 schrieb Andreas Neumann:

Newdo wrote:


Vorher müssen die Zellen über geeignete Widerstände parallel geschaltet
werden damit kein beiebig hoher Strom für den Ausgleich sorgt.

FUD.

Unangemessener Kommentar.

Schalte mal einen geladenen Akku niederohmig parallel zu einem
entladenden Akku und beobachte, was passiert.

- Udo

 

[Andreas Neumann]

Newdo wrote:

Am 23.11.2021 um 15:35 schrieb Andreas Neumann:
Newdo wrote:

Vorher müssen die Zellen über geeignete Widerstände parallel geschaltet
werden damit kein beiebig hoher Strom für den Ausgleich sorgt.

FUD.

Unangemessener Kommentar.

Schalte mal einen geladenen Akku niederohmig parallel zu einem
entladenden Akku und beobachte, was passiert.

Unterschiedliche Ladestände sind egal, sowas von. Die Elektronen wissen
schon selber was sie dann zu tun haben.

Ok, aus Spieltrieb tat ich einfach mal so als wüsste ich nicht an welchem
Ende der Lötkolben heiß wird und wir hier in de.hauruck.grobschmied wären
und habe trotzdem einen prall vollgeladenen Akku mit einem direkt vorher
entleertem verbunden und beobachtet. Der stärkste Greifbare wurde vorher
mit 3,3Ah gemessen, Klemmenspannung 4,2V. Mein Schwächster hat 2,4Ah, wurde
zuvor auf 2,9V entladen und hatte danach eine Ruhespannung von 3,5V.
Wenn der Chinese nicht wieder mal gelogen hat, hatten die Zellen
ursprünglich 4,4Ah.

Was passiert?
Wer hätt‘s gedacht, natürlich *nichts*. Gähn.

Aber gut, nachdem wir hier ja doch in .sci sind, wollen wir auch noch die
Meinung der beteiligten Elektronen hören, behufs dessen waren an der
Vorstellung auch ein U- und I-Meter beteiligt.
Leider hatte ich kein Peak-Hold-Gerät greifbar, deswegen kann ich den
Initialstrom nur schätzen, und zwar auf 2,5A. Also alles recht zahm.
Selbstverständlich sank der Strom zusehends, nach rund 10 Minuten waren
1,3A abzulesen.
Nach einer halben Stunde ohne spektakulärem Feuerwerk hatte ich keine Lust
mehr auf den Nicht-Event und steckte die Akkus wieder in die Schublade. Bis
dahin hatte sich die Spannung auf 3,73V eingependelt, der Strom auf unter
1A. Die hätten sich sicher noch 5 Stunden miteinander vergnügt, bis auch
das letzte Elektron ganz friedlich ausgetauscht gewesen wäre.
Ohne Kabel, Messgerät, Krokoklemmen und stattdessen einer niederohmigen
Lötverbindung mag der Ausgleichstrom doppelt so groß sein, dafür wird er
schneller abfallen. Immer noch alles Spielwiese. Die übertragene Energie
kann sich ja nicht ändern.
Für den angedachten Fall der Ladung braucht es keiner weiteren Worte.


Fazit: Selbst bei Extremwerten der Ladung ist das Ganze immer noch Pipifax
und somit bleibt die Aussage:
Li-Zellen unterschiedlicher Ladung nicht parallelschalten zu dürfen ist FUD.