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Hobbys: CW, QRP, Selbstbau, Röhrentechnik

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1

Freitag, 6. Oktober 2017, 16:02

Akku - Überwachung für Lithium

Für meinen neuen QRP-TRRX "QCX" habe ich mir einen passenden LiPo-Akku gekauft, der etwas höhere Spannung als die üblichen 12 bis 14V liefert. Hintergrund ist u.a. die Tatsache, dass der QCX die angestrebten 5W output erst bei ca. 16V Betriebsspannung bringt (was aber mit den Diagrammen im Manual übereinstimmt). Ein 4-zelliger LiPo hat zwar eine Nennspannung lt. Aufdruck von 14,8V, in der Praxis liegt diese nach dem Laden jedoch leicht über 16V und fällt auch nach längerer Stromentnahme noch nicht unter 15V.

Soweit, so gut. Dass man (insbesondere mehrzellige) Lithium-Akkus nicht ohne Überwachung laden sollte, ist allgemein bekannt und wird bei mir mit einem entsprechenden Ladegerät sichergestellt. Aber auch während der Entladung empfiehlt es sich, nicht nur die Gesamtspannung, sondern die Spannung aller Einzelzellen zu überwachen, da beim Unterschreiten der empfohlenen Entladeschlussspannung die Zelle dauerhaft Schaden nehmen kann. Im Handel gibt es dazu preiswert kleine Anzeige- und Alarmschaltungen, entwickelt für die Anwendung im Modellbau. Diese kleinen Baugruppen besitzen Stiftleisten und werden im einfachsten Fall direkt an die Balancerbuchse des Akkus angesteckt. Die 3-stellige LED-Anzeige zeigt in rascher Folge die Spannungen der Einzelzellen (max. 8 Stück) und die Gesamtspannung an. Die Alarmschwelle ist einstellbar im Bereich 2,7 bis 3,8V/Zelle, wodurch man den Baustein auch für andere Lithiumtechnologien verwenden kann.


Für die Anwendung im Zusammenhang mit einer Funkstation ergeben sich leider zwei kleine Probleme:
  • Der Alarmton ist für die Anwendung im Flugmodellsport ausgelegt und damit im Nahbereich viel zu laut. Da er zu Kontrollzwecken bereits beim Anstecken des Akkus kurz ertönt, kann das ganz schön nerven.
  • Die Schaltung besitzt keinen Hauptschalter, sondern geht sofort bei Verbindung mit dem Akku in Betrieb. Wenn man den Akku dauerhaft mit dem Warner verbunden in ein Gehäuse integrieren möchte, wird entweder ein mehrpoliger Schalter (Polzahl = Zellenzahl!) oder Steckverbinder benötigt.
Das erste Problem habe ich experimentell wie folgt gelöst:
Die Baugruppe besitzt gleich zwei Buzzer. Da ein Stromlaufplan nicht aufgetrieben werden konnte, habe ich eine dieser Baugruppen "entpackt", was angesichts der Schrumpfung in durchsichtigem Schlauch kein Problem ist.


Trotz Suchens mit Lupe bin ich nicht hinter die Verschaltung der beiden Buzzer gekommen. Sie liegen aber offenbar nicht in Reihe und auch nicht parallel zueinander. Die realisierte Lösung zeigt das rechte Foto: Beide Buzzer entfernen und danach einen der beiden über passende Vorwiderstände an die linken Lötpads anschließen. Ich hatte mich gehörmäßig für ca. 150 Ohm entschieden und aus Verdrahtungsgründen dann 2x 82 Ohm verwendet. Mechanisch steht der Buzzer nun auf dem Kopf und ist mit einem doppelseitigen Klebeband fixiert.

Das Schalterproblem habe ich wie schon bei meinem großen LiFePo-Akku gelöst: Der Balanceranschluss erfolgt über eine gewöhnliche 5-polige DIN-Buchse am Akku, über den bei der Ladung der Lader und bei der Entladung der Akkuwarner angesteckt wird. Dass dieser demnächst noch ein passendes Gehäuse bekommt, ist geplant.

Abschließend noch eine Warnung: Die Balanceranschlüsse sind vermutlich direkt mit die Zellen verbunden, man sollte also tunlichst Kurzschlüsse vermeiden!
72/73 de Peter in JO61VA, Dresden
DL-QRP-AG #01921

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Hobbys: Amateurfunk , Elektroflugmodellbau

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2

Freitag, 6. Oktober 2017, 19:25

Hallo Peter ,

die Balanceranschlüsse liegen nicht nur vermutlich sondern tatsächlich direkt auf den Akkuanschlüssen .
Das kleine Überwachungsmodul ist dazu gedacht auch im Modell mitzufliegen oder zu fahren und ist deshalb
entsprechend laut . Danke für die Idee mit der Lautstärkereduzierung , werde ich bei meinem Modul auch machen
, hatte schon Schaumgummi reingestopft da ich es nur zur Überprüfung meiner Flugakkus nur am Boden benötige .
Wenn Du Deine Lithium Polymer Zellen mit max 4V pro Zelle lädst und nur auf max 3V pro Zelle entlädst ,
halten sie mindestens die doppelte Anzahl der Ladezyklen aus ( kann man bei vornehmen Ladegeräten einstellen ).
Die nicht genutzte Kapazität liegt dann bei ca.10%-15% .
Diese Akkus keinesfalls und niemals ohne Aufsicht laden , stelle meine in einen Keramiktopf wegen der Brandgefahr.
Dazu gibt es viele schöne Filmchen in You Tube . Mein Modellflug-Kollege hatte 100.000 € Sachschaden im Haus wegen
eines Kellerbrandes durch Lithium Akkus .

73 Stephan

3

Freitag, 6. Oktober 2017, 22:31

Ganz ehrlich ?
Ich würde für ein QRP Gerät nur dann Lipo's nutzen, wenn das Vorteile im Einbau gibt.
Ansonsten gibt es z.B. von Emmerich einen "Protected" Akku (Modell J128) der behinhaltet eine Samsung 18650er zelle, und eine Schutzelektronik.
Das Datenblatt zu der Samsung-Zelle ist auch sehenswert.. also die haben mal getestet, wie lange und wie sehr man die zelle vergewaltigen muss, bis sie durchgeht.
(Das ist dann übrigens nicht mehr QRP... hi )
Und dann würde ich hingehen, wie in der Industrie, die Zellen einmal voll laden, hintereinander schalten, und vielleicht mal einmal im Jahr balancieren.
In Laptops etc.. sucht man einen Balancer auch vergeblich.. Die haben wirklich nur eine einzelzellenüberwachung.
d.h. also wenn eine Zelle aus der reihe tanzt, wird dagegen elektronisch nichts unternommen, sondern sicherheitshalber vorher abgeschaltet.

Ansonsten ist Elektromodellflug ein schönes Beispiel für eine Extremanwendung.
Der Lipo muss kein QRP gerät versorgen, sondern einen Motor der xxx-xxxx Watt zieht. Für ca 5-10min.
Nicht immer ist der Akku um Rumpf auch ausreichend gekühlt..
ggf noch mechanische Belastungen..
Der Modellflieger auf dem Feld, will dann seinen Akku dann auch möglichst schnell wieder voll haben.
Also wird Strom regelrecht rein geprügelt.
Alles Dinge, die einen Modellbauer eigentlich dazu bewegen sollte, seine Lipos in einem Sandeimer zu lagern.

Aus den gleichen Grund gehen auch manche E-Zigaretten gerne mal hoch..
Man stelle sich vor, welche Ströme fließen, wenn man versucht bis zu 100Watt aus EINER 18650er zelle zu ziehen, ggf noch Kontaktschwierigkeiten hat, und dann noch einen nicht ganz so hochstromfähigen Akku..

4

Samstag, 7. Oktober 2017, 01:43

Doch, jeder Laptopakku hat einen Balancer. Ich würde auch nie Lithium Akkus verwenden ohne Balancer und Schutzschaltung. Die kriegt man übrigens für 3 EUR bei aliExpress und eBay.

73, Peter - HB9PJT

Und dann würde ich hingehen, wie in der Industrie, die Zellen einmal voll laden, hintereinander schalten, und vielleicht mal einmal im Jahr balancieren. In Laptops etc.. sucht man einen Balancer auch vergeblich.. Die haben wirklich nur eine einzelzellenüberwachung. d.h. also wenn eine Zelle aus der reihe tanzt, wird dagegen elektronisch nichts unternommen, sondern sicherheitshalber vorher abgeschaltet.

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Hobbys: CW, QRP, Selbstbau, Röhrentechnik

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5

Samstag, 7. Oktober 2017, 08:09

Bevor es hier wie leider so oft in Foren dazu kommt, dass vom eigentlichen Thema des Starters nix mehr übrig bleibt vor Randdiskussionen:

Ich wollte mit meinem kleinen Artikel nach meinen eigenen "Forschungen" lediglich der Allgemeinheit ein paar Hinweise für die Verwendung dieser an vielen Stellen erhältlichen (und wohl immer gleichen, aber nirgends schaltungsmäßig beschriebenen) LiPo-Warner geben.

Für die Diskussion über Sinn oder Unsinn, Vor- und Nachteile dieser Akkutechnologie im Zusammenhang mit Funkgeräten bitte einen eigenen Beitrag eröffnen. Vielen Dank.
72/73 de Peter in JO61VA, Dresden
DL-QRP-AG #01921

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Hobbys: Hubschrauber-Modellbau, Amateurfunk allgemein

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6

Samstag, 7. Oktober 2017, 08:17

Ich habe als Modellbauer mehrere dieser Akkuwächter in Betrieb. Die Lautstärke der Buzzer ist ekelhaft! Daher habe ich beide mit Klebstoff verschlossen. Jetzt ist die Lautstärke ohne Kunsteingriff erträglich.

Es gibt aber auch noch solche Akkuwächter, die statt der Ziffernanzeige LED besitzen, die rot oder grün leuchten. Da habe ich die Buzzer abgelötet und in einen Akku eingebaut für den Handfunk. Dann piepst nix mehr... Hier meine Akkugehäuselösung:






Gruß Stefan



Amateurfunk ist die teuerste Art der kostenlosen Kommunikation!

7

Samstag, 7. Oktober 2017, 08:41

Hallo Miteinander,

ich habe von diesen Modulen
Quelle: Peter, DL6DSA
auch noch zwei hier liegen, weil sie mir für den Einsatz bei einem LiFePo 13,3V 10Ah Akku zu laut sind.

Ich brauche sie nicht mehr und gebe sie für n'en kleinen Euro ab.
73 de Uwe
DC5PI

8

Samstag, 7. Oktober 2017, 08:55

Lautstärke ist relativ: ich bin zufrieden, daß aus so einem Schwinger etwas zu hören ist.
Hörbehinderte werden ja immer diskriminiert.
Übrigens sah ich beim SWT-2017 einige (!) OM's die eine elektronische Hörhilfe zugeschaltet haben.
Über deren Besuch habe ich mich besonders gefreut - nicht aufgegeben und im Rahmen ihrer Möglichkeiten dabei!
Gut so.

9

Samstag, 7. Oktober 2017, 10:05

Doch, jeder Laptopakku hat einen Balancer.

Ne.. jedenfalls nicht mein Lenovo, und auch nicht mein Panasonic Toughbook. Beides Geräte die mal richtig viel Geld gekostet haben.

Wirklich ! Ich war selbst überrascht, als ich die Akkus aufmachte, die Zellen nachgemessen habe, und dabei gemerkt habe, das die ziemlich unterschiedliche Spannungen hatten.
Bei einem Nachbauakku habe ich per Hand nach balanciert, und das war okay.. bei dem originalen Lenovo Akku ging das nicht, weil die Elektronik "nix vergisst".
d.H. also.. der Hersteller nimmt für Notebookakkus Zellen aus einer Charge schaltet die einfach hintereinander, klemmt eine Einzelzellenüberwachung dran, und sobald eine Zelle beim Laden 4,2V Erreicht hat, gibt diese laut, und der Ladevorgang ist beendet.
Das gleiche Spiel umgekehrt beim Entladen.
Was auch übrigens bedeutet, das alte Notebookakkupacks eine sehr günstige quelle für brauchbare Zellen sein können, weil der Pack u.U. einfach lange nicht mehr balanciert wurde.
Doof ist der fehlende Balancer in dem Bereich zum teil wirklich.. wenn der Akku im Betrieb durch CPU oder GPU unregelmässig warm wird.

Noch was : Ein paar Nachbauakkus hier haben als "controller" für die Einzelzellenüberwachung und Kommunikation mit dem Rechner einen Atmel. Die Einzelzellenüberwachungs-pcb zieht dauerhaft Strom, so das der volle Akku schon nach rund halben bis einem Jahr leer ist.

d.H. also, genau prüfen ob ein Balancer oder Schutzelektronik, etc dafür geeignet ist, dauerhaft am Akku zu bleiben, wenn man die Geräte z.B. wie jetzt im Winter einlagert.

Und wie gesagt.. Modellbau ist nicht QRP ! hi...
Aber deswegen kann man sich in unserem Fall das leben einfach machen : Einfach eine Schutzelektronik (PCB) dran.. der Mosfet von der Emmerich PCB leistet souverän 2A, und würde bei Modellflug innerhalb von ms Rauchzeichen von sich geben.
Einzelne PCB's kosten auch deutlich weniger als 3 Eur.
Und für den Ladezustand reicht dann ein einfachstes Messgerät.