LiPo Akku

Heute habe ich mal ein paar Fragen. Habe meinen ersten LiPo-Akku gekauft, weil ich was zum Betreiben einer Marderscheuche brauche.

Ich weiß, dass man die nicht tief entladen darf und nicht überladen sollte. Habe dazu ein einfaches Voltcraft Ladegerät gekauft, das Akkus von 800 bis 8000ma/h laden soll.
Bei Wikipedia habe ich gelesen, dass es den Akkus gut tun soll, wenn man sie nicht randvoll auflädt und nicht zu weit entlädt. Das Ladegerät lädt wohl bis 4.27V pro Zelle auf.
Nun war der neu gekauft: 5500ma/h, 4 Zellen. Mein erstes Problem ist, dass die Marderscheuche bei 10.9V abschaltet, was eigentlich zu spät für eine LiPo-Zelle ist, die dann bis theoretisch. 2,725V entladen ist.

Zweitens soll der Akku laut Anleitung zwischen 20 und 60 Grad betrieben werden. Über 60 Grad, ist mir klar, dass die Zellen zerstört werden. Beim tiefer Enladen sieht es wohl ähnlich aus. Allerdings steht in der Anleitung, dass man die Zellen bis 3V entladen könnte. Daher meine erste Frage: Kann man eine Zelle dann bis ca. 2,72V entladen oder nimmt die selbst dann schon Schaden?

Daß ich den Akku im Winter nicht draussen belassen kann, weil er einfrieren könnte und dann zerstört wird, habe ich auch schon mitbekommen. Aber, Frage: kann man den Akku dennoch über 0 Grad betreiben? Ich erwarte, dass dann die Spannung einbricht und die Marderscheuche abschaltet, bis der Akku sich wieder erwärmt hat und genügend Spannung anliegt. Frage: wenn am Akku aufgrund Kälte die Spannung unter hier 3V absinkt, wäre das ebenso schädlich, wie das Entladen unter 3V oder wäre das eher unkritisch?

Vielen Dank und Grüße!

Also prinzipiell: Du kannst den Akku auch überladen / unterladen bzw. bei Tiefentemperaturen betreiebn -> nur geht der dann sehr schnell kaputt davon.
Deshalb solltest du dir ein Ladegerät kaufen, dass ein entsprechendes Ladeprogramm und vorallem auch einen Balancer für LiPos hat. (Laden zuerst mit konstant Strom, dann konstant Spannung). Gibt es für 15 € auf Ebay.

Im Betrieb solltest du die LiPos immer mit einer entsprechenden Schutzelektronik gegen Tiefentladung schützt (Gibt es auch mit Temperatursensor). Ich würde LiPo Zellen eigentlich nie mehr als ca. 3,2V entladen. In unserem Roboter entladen wir sogar in der Regel nur bis 3,5 V. Hierbei gilt -> Wenn du ihn zu tief entlädst nimmt die Kapazität rapide ab.

Hallo Moppi,
die LiPos sollten niemals unter 3 Volt pro Zelle entladen werden.
Oft erkennen die Ladegeräte auch den LiPo's garnicht mehr wenn er zu weit entladen wurde,
In solch einem Falle habe ich dann etwas nachgeholfen mit einen Netzteil und Strombegrenzung.

Bei meinen Hubis lande ich schon bei 3,6 Volt, die ziehen aber sehr hohe Ströme 20-150 Ampere können das schon mal sein.....
Wenn Du nur eine geringe Last hast, kannst Du sicher auch bis 3,1 Volt entladen, aber ich würde eigentlich auch nicht unter 3,2V gehen.
Beim Laden stell ich "nur" 4,2 Volt pro Zelle ein.

Die LiPos sind sehr temperaturabhängig.
Im kalten Zustand geht der Innenwiderstand rapide hoch und man bekommt nicht mehr den vollen Strom,
sofern dieser denn gebraucht wird.
Bei Hochstrombelastung (Modellhubschrauber) werden die Akkus an kalten Tagen bei uns sogar auf 40 Grad vorgewärmt.
Dafür haben wir extra Heizkoffer.
Das ist in deinem Falle aber völlig unwichtig. Der Innenwiderstand spielt da vermutlich keine Rolle.

Baue möglichst eine Akkuabschaltung dran, dann lebt er wirklich länger.
Ein 5500er kost ja auch ein paar Euro...


vielleicht ist ein anderer Akkutyp sogar geeigneter, muss es denn ein LiPo sein ?
Lithium Inonen Akkus fühlen sich bei 20 Grad wohl (hab ich grad gelesen)
Lithium Polymer bei 40 Grad
Bleiakkus weis ich jetzt nicht, aber Autobatterie bzw. Motorradbatterien laufen auch im Winter gut.

Siro

- - - Aktualisiert - - -

Ich hab grad mal nen Test gemacht:

Einen 4S LiPo 4000mA/h mit Lagerspannung 3,8 Volt bei Raumtemperatur gemessen:
3,80 Volt Ri = 4,8 Milli Ohm

dann 1 Stunde im Kühlschrank:
3,79Volt knapp 10 Milliohm Innenwiderstand pro Zelle.

Erst mal vielen Dank, für eure Hinweise!

Ich bin auch schon etwas weiter gekommen. Also zum weiteren Verständnis:
Das Gerät hat eine Stromabnahme von ca. 2.5mA bis 3mA im Schnitt.
Jetzt ist das im Auto verbaut. Allerdings ist die 12V-Batterie nicht groß und im Auto unter der Rücksitzbank verbaut. Es gibt keine 12V-Anschlussstelle im Motorraum. Das Gerät bleibt immer aktiv: 24h/Tag.

Ich habe andere Batterien ausprobiert und das wird mir zu teuer. Lithium Mignon wären im Winter am geeignetsten, das wird nicht anders gehen, weil unter 0°C. Weiß nicht, wie sich normale Mignons verhalten bei tiefen Temperaturen. Wenn die auch bei Minusgraden arbeiten, wäre das am Günstigsten. Für Lithium bezahlt man zwischen 6 und 10 Eur pro 4 Stück AA-Zellen. Halten tun die dann jetzt im Sommer etwa 4 bis 5 Wochen, wenn ich 10 davon in Reihe schalte. Mit LiPo komme ich rechnersich zunächst auf ca. 2.5 Monate. Allerdings weiß ich nicht, wie die Kapazität bemessen ist. Da müsste man den LiPo-Akku sicher volladen und wahrscheinlich bis Untergrenze entladen?
Heute Nacht war der LiPo-Akku bei ca. 12 bis 14 Grad im Auto verbaut und war auch so kalt, als ich ihn rein holte. Funktioniert hat er. Vermutlich wird er aber bei kälteren Temperaturen nicht mehr die Leistung abgeben die er könnte (therotisch 20C), so ähnlich habe ich das verstanden. Aber das brauche ich nicht. Ich benötige die Zeit. Damit ich nicht alle 3 bis 5 Wochen Batterien nachlegen muss. Da finde ich es besser einen LiPo-Akku für die sommerlichen Monate zu verwenden und vielleicht alle zwei Monate nachzuladen.

Tiefer entladen ist offenbar nicht gut. Also kann ich mich nicht auf die Abschaltung der Marderscheuche verlassen, die 10.9V in den Batterien oder im Akku zurücklässt, wenn sie wegen niedriger Spannung abschaltet.
Das Volcraft-Ladegerät lädt bis 4.25V pro Zelle (habe nochmal im Handbuch nachgeschaut). Wenn fertig geladen ist, messe ich maximal 16.8V (eine Stelle nach dem Komma). Wobei das Messgerät dann auch schon zu 16.7V tendiert.

Ich weiß nicht, wie der Balancer einsetzt. Erst bei 75% Ladung blinkt eine LED, wo auch ein Pulspiktogramm dran ist. Der Balancer soll mit 400ma arbeiten. Ich denke, dass der Balancer daher erst bei 75% Ladung einsetzt bis der Akku dann voll ist. dAmit die Zellen gleichmäßig geladen sind müsste ich dann immer voll laden?
Jetzt muss ich nur noch die Zeit rausfinden, wann der Akku nachgeladen werden sollte. Also in meinem Fall, nach wieviel Tagen.

Na das mit der verbleidenden Zeit ist ja recht einfach: 5500 mAh / 3 mA = 1833,33 h -> Nimmt man halt mal 1400h an -> Also ca alle 58 Tage. Da kommst du aber nicht ganz auf deine alle 2 Monate nachladen.

Ich werde mich da rantasten müssen und ab und zu die Spannung messen.

Bei ELV habe ich eine Schutzschaltung gefunden, die die Zelle vor Entladung unter 2.5V schützt. Demnach müsste eine Zelle bis 2.5V entladen werden können ohne Schaden zu nehmen?

https://www.elv.de/lithium-polymer-l...tiggeraet.html

Bin nun dazu übergegangen, das Endgerät am Akku um 2.3V zu beschummeln, indem ich Dioden dazwischengeschaltet habe. So kann ich dessen Schutzschaltung nutzen, die bei ca. 10.9 bis 11V das Gerät abschaltet. Dann sind am Akkuausgang noch gut 13V, also pro Zelle dann etwa 3.25V. So habe ich ein besseres Gefühl bei der Sache.

Acherjeh, da steht tatsächlich 2,5 Volt bei dem ELV Teil,
damit ist dieses Stück Elektronik für LiPo Akkus völlig ungeeignet.
Klick man auf das Bild steht da "Lebensversicherung für LiPo Akkus"
Das kann sich eigentlich nur um einen Fehler handeln, ich habe da grad mal hin geschrieben....

Hier gibt es einige Infos zu den LiPo Akkus:

https://www.stefansliposhop.de/Siche...lbau:_:10.html


Siro

Habe ich in letzter Zeit auf verschiedenen Seiten gelesen, dass man eine LiPo-Zelle bis 2.5V entladen kann, als absolut unterste Grenze. Aber ich weiß nicht, vielleicht kommt das auf den Akku an. Bis 3V soll es generell sicher sein. Es gibt auch sonst Schutzschaltungen, die man auf 2.7V einstellen kann oder >3V.

Hallo, ich habe folgende Rückmeldung von ELV erhalten:

Zitat:

---

Die untere Entladegrenze für Lithium-Polymer-Akkus liegt bei 2,5V.
Die ELV Lithium-Polymer (LiPo)-Schutzschaltung entlädt die Zellen nicht bis 2,5V, sondern misst lediglich die Zellspannung.
Unter- bzw. Überschreitet diese die kritischen Werte (2,5V - 4,25V), wird der Schutz aktiv und trennt die Zelle vom Rest der Schaltung.
Sowohl Beschreibung als auch Funktion des Gerätes sind somit korrekt.

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Dann ist mein spezielles LiPo Buch LiPo Buch von Ulrich Passern falsch ???
und folgende Quellen sind dann auch falsch ?

2,5 Volt ist der unterste Wert für LiIo Akkus nicht für LiPo

https://de.wikipedia.org/wiki/Entladeschlussspannung
https://rn-wissen.de/wiki/index.php?...kku-Grundlagen
http://www.bnhof.de/~ho1645/akku.htm
http://wiki.rc-heli-fan.org/index.php/Akkumulatoren
http://www.mountainprophet.de/forum/viewtopic.php?t=238

sehr merkwürdig....

Klar dass die Schutzschaltung kein Strom weiter zieht. Aber sie schaltet unten bei 2.5V ab und oben ab 4.25V.

Normal sollen die Akkus länger halten, wenn man sie nicht so tief entlädt.
Bei dem, den ich habe steht: Constant discharge current 90A end voltage 12.0V, also bis 3V pro Zelle.

Ich habe es jetzt trotzdem so gelöst, dass da noch min. 3.5V pro Zelle erhalten bleiben. Weil ich nicht weiß, was das Ladegerät bei 3V/Zelle macht.Es gibt ja noch den Unterschied zwischen den Zellen, die laden und entladen ja nicht 100% gleich, auch wenn der Unterschied nicht so groß ist sondern vernachlässigbar gering.

Aber wie man an Deinen Links ja sieht, ist sich keiner einig. Einmal sind es 3.0V, einmal 3.2V usw.

Auf eine erneute Anfrage hat sich ELV auch freundlich nochmal zurück gemeldet.

Zitat:

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3V ist somit die Entladeschluss-Spannung, die im normalen Betrieb nicht unterschritten werden soll.
Dafür hat normalerweise die Low-Bat.-Erkennung des angeschlossenen Verbrauchers zu sorgen.
Bei Unterschreitung von 2,5V muss eine Notabschaltung erfolgen, da es sonst zur Zerstörung des Akkus kommt. Diese Aufgabe übernimmt die Schutzschaltung.
Die Schwelle einer Notabschaltung liegt immer außerhalb der normalen Betriebsbedingungen, da es sonst zur unerwünschten gegenseitigen Beeinflussung kommt.

Die Schaltung ist quasi eine Sicherung und eine Sicherung soll im normalen Betrieb nicht auslösen.

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Nun kann ich ja beruhigt ins Wochenende gehen....:)
Siro

NEIN! - Stop! Kannst Du nicht!

Ich habe nämlich festgestellt, dass meine Idee nicht funktioniert. Liegt aber an der blöden Mardersch.. Mit 12.8V funktioniert sie nicht mehr. Allerdings waren bisher alle Batteriepacks auf 10.9V entladen. So. Ich weiß nicht warum. Heute habe ich einen Batteriepack angeschlossen mit 12.9V, damit funktionierte das Teil dann kurze Zeit. Nach dem die Marder.. nicht mehr funktionierte habe ich nachgemessen und kam auf 12.7V am Batteriepack. Also was nun, schaltet das Endgerät bei 12.8V oder bei 10.9V ab? Meine Idee dazu ist, dass eine Mignon in Reihe immer schneller entladen wird, als andere und damit irgendwann direkt auf 0V zusammenbricht, wobei andere auch schon tiefer entladen sind: 0.2V .. 0.8V, manche tummeln sich noch bei 1.4V. So dass ich dann immer irgendwie bei der Gesamtspannung des Packs bei 10.9V ankomme. Kann ich jetzt die LiPo-Zellen bis 3V entladen?

Wenn Du dich darum gekümmet hast, darfst Du das Wochenende einläuten! ;)

Okay, mein Wochenende ist mir heilig...;)

so habe ich mal eben selbst eine Schaltung gebastelt und getestet:

Ich schalte die Masse weg, da ein N-Channel preiswerter und niederohmiger ist als ein P-Channel.
Eine Zenerdiode sollte zu Stabilisierung bzw. als Referenz ausreichen, ich habe eine Standard Diode noch in Reihe geschaltet um der Temperaturkennlinie entgegen zu steuern.
Eine TL431 wäre da auch möglich, hatte ich aber grad nicht.
Eine Mitkopplung 1M hält den Ausgang ruhig, damit es nicht schwingt, wobei das bei mir sogar ohne ging.
Über die beiden Widerstände am Poti oberhalb und Unterhalb kann der Einstellbereich bei Bedarf eingeengt werden.

Akkuabschaltung einstellbar, kann auch etliche Ampere schalten wenn man das dann braucht.
N-Channel Mosfet geht so ziemlich alles was rumliegt. !!! mit Ugs maximale Gate Source Spannnung.
Viele Mosfets können bis 20 Volt, aber nicht alle. BUZ11 geht, altes aber beliebtes Teil.
Bei sehr kleinen Strömen geht auch ein 2N7000

Bei der Abschaltspannung würde ich bei 3,1..3,2 Volt pro Zelle bleiben, also bei 4S dann 12,4 bis 12,8 Volt.
Darunter hat dein Gerät anscheinend eh Probleme.


Anhang 33574

Anhang 33575

jetzt aber ab zu Conrad.......:)

Danke für die Mühe und schönes WE! :)

@Siro

Ich hatte die Schaltung aufgebaut, funktioniert auch so weit. Bloß kann ich mit meinem 0815-Messgerät leider keine Stromaufnahme messen. Mindestens 1mA müsste die Schaltung ja benötigen. Hattest Du das damals mal gemessen? Ich habe jetzt gesehen, dass der Op-Verst. schon etwa 1mA braucht. Ich habe ja noch die Selbstentladung des Akkus, die auch noch zu den 2 bis 3mA des Verbrauchers hinzukommt.

MfG
Moppi

Durch Zufall hab ich die Schaltung noch auf dem Steckbrett.
Der OP selber zieht bei 12,6 Volt 0,573mA
Der Referenzzweig zeigt 0,7mA
Der Potizweig 0,420mA
macht Zusammen rund 1,7mA

Wow! Ich hatte was in dieser Richtung vermutet, aber ich dachte, es würden nicht mehr als 1mA. :(

Wenn man weniger Strom "verbraten" möchte, müssen die Bauteile bzw. die Schaltung angepasst werden:

LM4040: Spannungsreferenz gibt es in SOT-23 SMD oder TO-92 Gehäuse.
Ich hab grad eine 2.048V in SMD Sot-23 zur Hand und mal auf dem Steckbrett getestet:
Es gibt die Referenz auch in anderen Spannungen z.B. 5Volt 10Volt....

Sollstrom: min 65µA laut Datenblatt
Bei 12V R=U/I = (12-2,5) / 0,000065 = 146K also 150K

Hab ich eben aufgebaut und gemessen:

12,000 Volt Versorgung eingestellt, Spannung an der Referenz = 2,04370V
16,800 Volt Versorgung eingestellt, Spannung an der Referenz = 2,04373V

Das sieht doch schonmal gut aus und ist zudem wesentlich präziser/stabiler als eine Z-Diode.

Jetzt noch einen CMOS Opamp oder Komparator ran und wir landen weit unter 1mA
! Die CMOS Komaratoren arbeiten meist nur bis 16 Volt, bei 3S Akkus geht das also noch 3*4,2 = 12,6V
Ich hab nur grad keinen zur Hand, muss mal im Keller wühlen...

Bei entsprechnder Präzision benötigt man dann auch kein Poti mehr,
sondern kann die Schaltschwellen direkt über Widerstände festlegen.

Dann werde ich mal schauen, was ich machen kann.

Danke für die Infos! :)

MfG

Bin grad am probieren.
Habe einen TLC372CP von Conrad geholt und einen ersten Test gemacht.
Sieht recht gut aus. ungefär 300 Mikroampere die ganze Schaltung.
Ich ermittel dann noch die entsprechenden Widerstände, aber nicht mehr heute....
Spannungsteiler hab ich momnentan auf 120K an VCC zu 33K nach Masse.
Den Mitkopplungswiderstand (für die Hysterese) hab ich noch nicht dran.
Schaltpunkt ca. 9,7 Volt (also 3,23 pro Zelle)
Im Prinzip also fertig.

Nachtrag: Ohne Hystere schwingt es ganz fürchterlich bei den Umschaltpunkten.
Der Widerstand mit 150K für die Referenz ist zu hoch, bin runter auf 100K

Siro

Ich würde gerne den MOSFET am Eingang der Schaltung haben, dass er alles wegschaltet; zur Aktivierung einen Taster zum Überbrücken der Ground-Strecke, bzw. wenn das nicht möglich ist, eben anders, dass er Ground durchsteuert.

Nun habe ich auch keinen Verbraucher dran, der besonders viel Strom zieht. Deshalb habe ich mich damit beschäftigt, die Akkulaufzeit evtl. weiter zu verlängern, auf max. 5 - 6 Monate. Weiß nicht genau, wie es mit der Selbstentladung aussieht, aber die ist auch nicht unbedeutend, deswegen muss der Akku nach einer bestimmten Zeit nachgeladen werden(?). Ich habe mir gedacht, ich könnte einen Atmega verwenden und betreibe den überwiegend im _PWR_DOWN oder _PWR_SAVE - Sleep-Mode. Der Atmega steuert einfach einen digitalen Ausgang (oder mehrere parallel, Zwecks Stromaufnahme Verbraucher). Ich habe bei meinem Verbaucher auch Zeiten, wo der gar nicht oder mit langen Pausen in Betrieb sein müsste/könnte. Nämlich mehrere Stunden tagsüber, wo die Viecher üblicherweise nicht ins Auto krabbeln. Auf eine RTC sollte man vlt. verzichten und die Zeitsteuerung programmintern per Counter lösen können; wenn über die gesamte Akkulaufzeit eine Abweichung von ca. einer halben Stunde entstehen würde, wäre das nicht schlimm. Probleme fallen mir dazu im Moment nicht ein. Außer die Spannungsversorgung des Atmega. Vielleicht kann man den einfach über eine Z-Diode betreiben, wenn die nicht zu viel Stromverbrauch generiert? Interessant wäre noch, dass er auch die Akku-Spannung kontrollieren könnte und den Verbraucher gar nicht erst "anschaltet", wenn die Spannung zu niedrig ist. Der Atmega könnte auch selber einen MOSFET am Eingang schalten..

Was mir noch einfällt: ich brauch ja doch noch ein Schaltglied am Atmega-Ausgang, für die 12V bis 17V für den Verbraucher.


MfG
Moppi

Das Problem, wie Du schon beschrieben hast, ist den Controller mit Spannung zu versorgen
und das möglichst ohne groß Leistung zu verlieren.

Ich hab das schon in ähnlicher Weise mit einer Zenerdiode gemacht.
Einen PIC Controller am 3S Akku für die Spannungsüberwachung.
Habe hier aber einen Vorwiderstand für die Zenerdiode von 1K5 das sind dann schonmal
12-5V1(Zenerspannung) = 6,9V / 1500 Ohm sind schon wieder 4,6mA.
Ich weis nicht wieviel Strom dein Atmega benötigt, der Vorwiderstand für die Zenerdiode kann dann
natürlich auch größer werden.

Der MAX5091 ist ein Ultra Low Power Spannungsregler.
Angeblich 45µA bei einer Last von 100µA.
Er verträgt bis zu 28 Volt am Eingang
Das klingt doch supi.

Noch Stromsparender ist wohl der TPS7A16

Schalten kannst Du über einen kleines Mosfet.
Ich hab dafür den IRLML-6344 genommen.
Der hat selbst bei einer Ansteuerung mit 2,5V nur einen On-Widerstand von 37mOhm.
Ich schalte damit 1 Ampere für eine Powerled.

Mein PIC12F1840 (8 Beinchen), den ich benutze hat alles drin.
Referenzspannung, Adu Converter, und das übliche wie Timer usw.

Gibts sicher auch in ähnlicher Form von Atmel, wobei das ist ja jetzt auch Microchip.

Siro

Ich hatte mal an einen LM2936 gedacht. Das sieht auch nicht so schlecht aus. Par mA braucht der Atmega schon, würde annehmen bis 40mA, wenn der zu tun hat, im Schlafmodus µA. Was ich als Endstufe nehmen soll, weiß ich noch nicht. Transistoren bis 100mA - vermutlich. Wieviel Strom verbrät so ein Transistor BC547, bspw.?

Ja ... ich brauchwe unbedingt ein µA-Messgerät und eins bis 50mA, bei der nächsten Bestellung sind die mit drin.

MfG

Bipolarer Transistor ist veraltet ;) nein, der hat natürlich auch seine Berechtigung. Die könnnen bis zu 100mA schalten.
Um Energie zu sparen und damit alles kalt bleibt nehm ich lieber Mosfets.

Wow, der Spannungsregler LM2936 sieht echt gut aus, super Info auch für mich.

Dein ATMega wird sicherlich auch mit nur einigen wenigen mA laufen.
Ich sehe grade ein ATmega328 bei 4MHz grad mal 1,4mA bei 1MHz nur 0,2mA

Bin froh, wenn ich mal einen 3D-Drucker habe, Schaltungen ohne richtiges Gehäuse, das ist immer nichts.

Bei dem LM2936 verstehe ich nur das nicht:

Fixed Output Options (V): 3, 3.3, 5

Der hat doch nur einen Ausgang, wie kommen dort 3 Spannungen raus?

Dann nehme ich den LP2950 ACZ3,0.


MfG

Den Spannungsregler gibt es mit verschiedenen Ausgangsspannungen
und auch verschiedenen Gehäuse.
Entsprechned muss man dann die genaue Bezeichnung beachten aus dem Datenblatt

Der im 3 poligem Gehäuse für die Durchsteckmontage (also kein SMD) SOT-92 Gehäuse (sieht ähnlich aus wie ein BC547)

für 3,3 Volt heisst dann LM2936Z-3.3
https://www.mouser.de/ProductDetail/...%2fhZfgy8e9A==

der für 5 Volt LM2936Z-5.0
https://www.mouser.de/ProductDetail/...dNf3iKZTFGk%3d

Der LP2950 ACZ3,0 geht natürlich auch und ist auch recht sparsam.

Siro