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Groups > de.sci.electronics > #314969

Re: Korrekte Funktion LiIon-Lader für 2S-Pack mit BMS

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On 12/3/21 2:28 PM, Sieghard Schicktanz wrote:
> Hallo Joerg,
> 
> Du schriebst am Tue, 30 Nov 2021 13:42:22 -0800:
> 
>>>>> Dumm bei den Li-Akkus ist nur, daß der Strom halt nach Erreichen
>>>>> der Ladeschlußspannung nicht, zumindest nicht wesentlich, von
>>>>> alleine sinkt. ...
> ...
>> Das muesstest Du noch den IC-Entwicklern von Analog Devices (frueher
>> Linear Technology) und anderen erklaeren :-)
>>
>> https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/4006fa.pdf
> 
> Das ist halt lediglich ein reiner _Lader_, ohne Überwachungsfunktion
> und nicht so unbedingt spezifisch für Li-Akkus in der Funktion,
> allenfalls im Spannungsbereich.
> 

Zitat aus dem Titel des PDF Files oben: "Standalone Li-Ion Battery 
Charger". Das ist schon sehr spezifisch.


>> Zitat Seite 8 "As the battery approaches the final float voltage, the
>> charge current will begin to decrease. When the current drops to 10%
>> of the programmed charge current, an internal C/10 comparator will
> 
> D.h. halt, daß der Strom auf einen Wert zurückgehen soll, der bei Blei-
> Akkus gerne als regulärer Ladestrom für "Normalladung" benutzt wird und
> den Referenzwert für die Kapazitätsermittlung darstellt. Das ist immer
> noch ein Strom im normalen Betriebsbereich und kein Reststrom ("Rest"
> wie "Residue", nicht wie "Rest" im Englischen).


Es ging hier um die Ladung von Li-Ion Akkus und meine Antwort bezog sich 
auf Deinen Kommentar bezueglich des Stroms, Zitat "Ja, er geht schon 
zurück, aber nicht so drastisch, daß man davon ein Abschaltkriterium 
ableiten könnte". Und da ist es nunmal so, dass der Strom nach Erreichen 
der maximalen Spannung sehr wohl drastisch zurueckgeht und dass er als 
Abschaltkriterium benutzt wird. Das ist die einzige sichere Loesung, um 
die Kapazitaet eines Li-Ion Akkus voll auszunutzen.


> _Innerhalb_ des Akkus sollte da mindestens eine Überwachungsschaltung
> _mit Abschaltausgang_ vorhanden sein - alle ernstzunehmenden Li-Akkus
> haben einen solchen Anschluß.
> Beispiele für solche ICs:
> 
> Linear Technology (AD) LTC6802, LTC6803, LTC6813, LTC3300
> MAXIM (AD) DS2726, MAX17201, MAX17205, MAX17211, MAX17215
> benq (TI) bq20z90 (*), bq29311, bq76PL536A
> Atmel (Microchip) ATA6870
> (Zur Warnung: (*) ist der Chip, bzw. die Basisversion davon, der mich
> meinen Netbook-Akku nicht mehr benutzen lassen will )
> 
> ...
>> Figure 19 hier zeigt es grafisch:
> 
> Hab' ich mir jetzt nicht weiter angeschaut, zeigt halt einen mit
> zunehmender Zeit annähernd exponentiell abnehmenden Strom, solange halt
> noch ein wenig Restkapazität beseetzbar ist. Es gibt da allenfalls
> einen vernachlässigbaren Selbstentladestrom, solange die Zelle noch in
> Ordnung ist, aber bei zu hoher Spannung ein paar parasitäre Prozesse,
> die sie im Lauf der Zeit zerstören.
> 

Sorry, aber das hat nichts mit Selbstentladung zu tun. Auch ist es nicht 
gerade "wenig Restkapazitaet", die ueber das Stromabschaltkriterium 
befuellt wird. Sie Dir den Link aus zwei Posts vorher nochmal an, bei 
4.2V handelt es sich immerhin um 15%:

https://batteryuniversity.com/article/bu-409-charging-lithium-ion

[...]

> ...
>>>> Wenn sie bei 4.2V heiss werden und hoch gehen, hat man definitiv
>>>> defekte Akkus. Die meisten BMS kommen erst bei 4.25V oder ganz
>>>> leicht darueber.
> 
> Wenn das Ladegerät dann abschaltet, ist das _noch_ in Ordnung. weniger
> Spannung ist hier deutlich mehr Lebensdauer, und kaum mehr Kapazität.
> Aber Lebendauer ist dem Hersteller (des Geräts) halt weniger wichtig
> als die Kapazität - aka "Laufzeit", weil sie sich weniger zue Werbung
> eignet.
> 

So ist es, und daher sind die meisten Lade-IC auf maximale Kapazitaet 
ausgelegt, mit Ausnutzung der Stromabschaltung. Leider oft nichtmal in 
der Endspannung einstellbar und da musste ich schonmal mit Tricks 
eingreifen, weil bei vielen meiner Kunden die Lebensdauer des Akkus weit 
wichtiger als die Kapazitaet ist.


>>> Bitte Vorsicht an dieser Stelle - es gibt leider nicht "den"
>>> Li-Akku, sondern eine große Zahl leicht bis merklich
> ...
>> Klar, man muss die Chemie kennen. Ich meinte jetzt die ganz normalen
>> cobalt-basierten. Natuerlich hat man bei Iron Phosphate eine ganz
> 
> Inzwischen sollten die Li-Akkus mit kobalt-haltiger Elektrode, die zwar
> recht gute spezifische Kapazität haben, aber leider auch die
> brandgefährlichsten sind, allmählich nicht mehr "die ganz normalen"
> Typen sein. Es gibt bereits eine ganze Reihe Alternativstrukturen mit
> ähnlicher spezifischer Kapazität.
> 

Das sind nach wie vor die gaengigen Typen, u.a. wegen Kapazitaet pro 
Gewichtseinheit und der Kosten.


>> andere Spannung und Charakteristik. Bisher habe ich noch keine hier,
>> aber irgendwann goenne ich mir mal 12V 50Ah oder so in Iron Phosphate.
> 
> Die LiFePO4 (Lithium-Eisenphosphat) haben eine geringere spezifische
> Kapazität, sind aber dafür höher belastbar und kaum "aus der Ruhe zu
> bringen", d.h. gehen eigentlich nicht thermisch durch. Bei einem
> Kurzschluß werden sie "nur" durch die Verlustwärme heiß, gasen aus oder
> schmelzen die Kunststoffteile durch, aber explodieren weder noch regen
> sie sich gegenseitig zu einer Kettenreaktion an. Kaputt sind sie danach
> natürlich trotzdem...
> (Außer es sind keine der angeführten Schäden aufgetreten, ein
> kurzzritiger "Kurzer" macht ihnen nichts weiter aus.)
> 

Das sind einige der Gruende, warum ich LiFePO4 bevorzugen wuerde. Auch 
kommt ein 4S Array angenehm nahe an die im KFZ Boerdnetz ueblichen 
13-14V fuer 12V Geraete. 4S mit Cobalt kommt 2V zu hoch, 3S liegt nach 
nur leichtem Entladen bereits zu niedrig in der Spannung.

Doch so ganz dringend brauche ich das jetzt nicht, weil ich die Luefter 
des Holzofens mit gut 30min Bleigel-Reserve versehen habe und bis dahin 
habe ich unseren Generator rausgeschleppt, angeschlossen und gestartet.


>>>   ... Hier gilt: besser ein wenig weniger als nur wenig zuviel,
> ...
>> Man verzichtet schon auf eine Menge Kapazitaet. Ein nennenswerter
> 
> Nein, das ist marginal. Die letzten 0,2...0,3V machen weniger als 5%
> der Gesamtkapazität aus.


Oh nein, das sind eher 30-40%.


>                       ... Allenfalls bei Kälte (<15°C oder so) wird das
> mehr, aber dann ist eine Ladeschlußspannung von 4,2V definitiv zu hoch.
> 

Meine Frau sagt auch inzwischen, dass 15C kalt sein. Warum auch immer :-)


>> Effekt auf die Lebensdauer laesst sich nur erreichen, wenn man bereit
>> ist, 20% oder mehr an Kapazitaet zu opfern. Durch etwas Mitdenken des
> 
> Das ist zwar auch nicht so unbedingt korrekt, da spielt auch das
> Problem "Tiefentladung" und _Ent_ladeschlußspannung mit herein, weshalb
> man günstigerweise in einem Bereich von 20...80% "SOC" (Ladezustand)
> arbeiten sollte; zur längeren Lagerung ist ein Ladezustand zwischen
> 1/3 und 2/3 der Gesamtkapazität günstig. Ohne Last, d.h. auch _ohne
> BMS_, können die Akkus dann auch viele Monate unbenutzt bleiben.
> Man sollte sie nur nicht "vollgetankt" lange liegen lassen.
> 

Leider machen das viele und die meisten Geraete haben dafuer keine 
Settings. Selbst E-Fahrraeder oft nicht und das finde ich enttaeuschend, 
zumal Ersatzakkus dafuer einige hundert Taler kosten.

-- 
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

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