Kaskadenlader

[Andreas Ranftl]

Hallo !

Hab da mal so eine Idee. Wäre es nicht super, wenn man ein Ladegerät für Lipos baut, dass aus lauter kleinen 4,2 V Netzteilen besteht ? So mit nem Regelbaren Spannungsregler zum Bsp. Hat das schon jemand probiert, oder ist das genereller Blödsinn.

Wäre ja super, die Zellen gleich alle mit demselben Strom laden, da ja die Balancer nur ßberspannung kappen, das heisst aber nicht, dass die Zelle deswegen voll ist, oder.

Nur so ein Gedankengang, würd mich ehrlich interessieren.


Grüße, Andreas

[Kraeuterbutter]

Kaskadenlader

versteh ich ned ganz:

wenn die Balancer bei - sagen wir - 4,23 Volt anfangen zu entladen bis die Zelle auf 4,2Volt ist (bzw. verhindern dass der Lader weiterhin hochlädt)
dann sind die Zellen doch defakto voll, oder ?

[Pete]

Kaskadenlader

... da ja die Balancer nur ßberspannung kappen, das heisst aber nicht, dass die Zelle deswegen voll ist, oder.

die Zelle ist eigentlich erst voll wenn 4,2V anliegen und nur noch ein geringer Strom fließt.
Wenn ein Balancer im Pack begrenzt macht es eigentlich auch keinen Sinn die anderen Zellen weiter zu laden - wenn die schwächste Zelle voll ist braucht man die anderen nicht weiter zu laden, damit wird nur die Gefahr größer daß beim Entladen eine Zelle zuerst das untere Limit erreicht und damit weiter geschädigt wird.
Das könnte auch mit ein Grund sein warum es keine Einzelzellenlader zu kaufen gibt - neben den eventuell höheren Kosten.
Wobei Balancer auch erst so richtig Sinn machen wenn das ganze Pack komplett vom Ladegerät getrennt werden kann.

Peter

[Kraeuterbutter]

Kaskadenlader

Wenn ein Balancer im Pack begrenzt macht es eigentlich auch keinen Sinn die anderen Zellen weiter zu laden

??

also ich versteh die Geschichte ansich so:

annahme 2 Zellen in Serie
Idealfall:
beide gleich leer, Spannung bei 3.600 Volt bei beiden Zellen
jetzt werden sie geladen... klettern gleichmässig nach oben..
erreichen gleichzeitig 4.2Volt = 8.4Volt.. Lader schaltet ab..
die Balancer die bei 4.23Volt einschreiten haben nix zu tun..

ungünstiger aber möglicher FAll
beide verschieden leer, Zelle A auf 3.700Volt, einer auf Zelle B auf 3.500Volt
Lader beginnt zu Laden...
Zelle A erreicht 4.2Volt... Zelle B aber ist erst bei 4.0Volt
Lader sieht 8.2Volt und lädt somit weiter...
Zelle A erreicht 4.3Volt, Zelle B 4.1Volt ---> 8.4Volt, Lader schaltet ab..
aber Zelle A wurde überladen...

um das zu verhindern:
Balancer:
an dem Punkt wo Zelle A die 4.2Volt erreicht und vom Lader beginnt überladen zu werden, schaltet sich der Balancer ein..
er entlädt die Zelle mit einem Strom der ungefähr dem Ladestrom entspricht, also wird die Spannung der Zelle auf 4.2Volt gehalten..
die Zelle B ist ja erst bei 4.0Volt und wird jetzt weitergeladen..
erreicht sie die 4.2Volt haben wir im Pack 8.4Volt und der Lader schaltet ab..

so stell ich mir das vor...
vondaher müsste das Endergebnis doch einer Einzelzellenladung praktisch gleichen, oder ?
sobald eine Zelle die 4,2Volt erreicht wird mit dem Laden der zellen gestoppt (indirekt, der Balancer entlädt das was der Lader reinladen würde, somit ist für diese Zelle der ladevorgang quasi beendet..)

[SRLIOF]

Kaskadenlader

Hallo,

Falscher Gedankengang!

Wenn man einzelne Festspannungsquellen nehmen würde könnte man die Zellen einzeln Laden und bräuchte keine Balancer mehr da ja mit dem erreichen von 4,2 Volt kein Strom mehr fliesst.
Gruß
Stefan

[Pete]

Kaskadenlader

Hallo,

Du hast natürlich Recht, so funktioniert das mit den Balancern und es ist auch durchaus sinnvoll welche zu benutzen, schließlich gibt es entsprechende Schaltungen in jedem industriell gefertigten Pack wo mehr als eine Zelle in Serie geschaltet ist.
Ich hatte aber mal den Fall daß in einem 4s3p-Pack eine einzige Zelle defekt war, so als wenn sie weg wäre.
Beim Laden mit 6A habe ich zufällig die Spannung an den Abgriffen geprüft und bei einem 3P-Verbund genau 4,2V gemessen während die anderen Zellen noch unter 4V waren - das war knapp...
Ein Balancer hätte natürlich geleuchtet - und wäre kurze Zeit später abgebrannt. ;(
Um dieser Problem auszuschließen müßten die Balancer bei Spannungsüberschreitung einer Zelle der Ladestrom unterbrechen, erst dann wäre das System halbwegs idiotensicher.
Ich behelfe ich mir damit beim Laden mal kurz das Voltmeter dranzuhalten und ggfs. eine Einzelzellenladung durchzuführen.
Wie gesagt, daß alle Einzelzellen genau auf 4,2V geladen macht keinen Sinn, wenn die schwächste Zelle im Pack voll ist ist es besser die Ladung zu beendem.
Peter

[rocket]

Kaskadenlader

Hallo,

schaut mal bei Schulze nach, die bieten so etwas an wie im 1 Beitrag angesprochen, was die Benutzung von balancern welche ja erst bei Ladeende in Aktion treten umgeht.

Ciao Klaus

[SRLIOF]

Kaskadenlader

Hallo,

Nochmal zum mitschreiben ;-))

Mit einzelnen festspannungsquellen mit 4,2 Volt lade ich einzelne Zellen, also bei einem 3S 4P Pack lade ich 3 einzelne Zellen mit jeweils 4P. Balancer brauche ich dann nicht mehr da jeder 4 P Verbund mit eirreichen von 4,2 Volt nicht mehr geladen wird! Und wenn dann eine Zelle im 4 P Stirbt schaltet der Lader trotzdem bei 4,2 Volt ab, nur der Ladestrom wäre für die restlichen 3 Zellen evtl etwas zu hoch aber abfackeln würde dann auch ohne Balancer nichts wenn nich gerade ein Kurzschluss drin ist.

@ Peter:
Deine Theorie mit dem Ladeende wenn die schwächste Zelle voll ist funzt auf Dauer nicht da die Zellen dann immer weiter (und schneller) auseinanderlaufen!
Du verschenkst Performance (Spannung) und ruinierst auf lange Sicht deine Packs.

Gruß
Stefan

[Pete]

Kaskadenlader

Deine Theorie mit dem Ladeende wenn die schwächste Zelle voll ist funzt auf Dauer nicht da die Zellen dann immer weiter (und schneller) auseinanderlaufen!

so so
Wenn's keine Umstände macht könntest Du Deine Aussage ja mal ein wenig begründen...

hier meine Begündung:
sagen wir Du hast einen 3s Pack, alle 3 Zellen waren mal 'gematcht'.
Nach etlichen Zyklen ist z.B die mittlere Zelle weil sie immer im Sandwich am meisten Wärme abgekriegt hat mehr gealtert als die anderen.
Lädt man alle Zellen einzeln auf 4,2V enthalten meinetwegen die äusseren beiden 1000mAh, die innere nur 900mAh.
Entlädt man diesen Pack wird die mittlere Zelle logischerweise zuerst leer sein und ihrer Spannung geht runter. Die Schlußspannung des Packs liegt z.B mit 9V im grünen Bereich, wobei nun die 2 guten Zellen 3,5V messsen und die schwächere mit 2V schon deutlich unter dem erlaubten Wert liegt - ob sie dadurch besser wird ?
Beendet man hingegen die Ladung wenn die erste Zelle die 4,2V erreicht hat wird sichergestellt daß alle Zellen im Pack die gleiche Lademenge enthalten und kann davon ausgehen daß auch alle gleichzeitig leer werden.
Klar, dieser Pack ist wohl reif für die Tonne, aber nur um das Prinzip darzustellen...

Peter

[Atomic Chicken]

Kaskadenlader

Also ich messe meine Zellen (2x 10S Packs) entweder nach dem Fliegen oder vor dem Laden kurz einzeln durch. Dadurch sollte ich gleich sehen können, wenn ein Zellenverbund aus dem Ruder läuft und wie stark.

@ Pete

Deine Theorie klingt sehr logisch für mich. Aber ist die schwächste Zelle denn auch wirklich am ehesten voll, auch wenn sie deutlich tiefer entladen war?

Bei einem meiner Packs war eine Zelle drin, die gerne ein wenig nach unten ausbrach, wenn man den Pack ein paar Tage liegen ließ, aber nur so 0.02V. Wenn der Lader (Orbit Pro) abgeschaltet hat, war die auch immer noch auf 4.18V und musste von Hand noch einmal nachgeladen werden. (ich habe sie jetzt ausgetauscht). Ich kann aber nicht sagen, ob es da einen Kapazitätsunterschied gab, oder woran es gelegen hat, daher könnte der Vergleich hinken. Aber Fragen kann man ja mal

Gruß

Lamoral

[SRLIOF]

Kaskadenlader

Hallo Pete,

Die begründung hast du dir selber gegeben.
Der Pack wird mit jeder Ladung schlechter und schlechter, weniger Spannung, weniger kapazität da nicht mehr Voll geladen wird.
Gruß
Stefan

[ulrich]

Kaskadenlader

Hallo Leute,

Ich lade ja inzwischen meine Akkus (10s3p 2050 APL und 10s2p Kokam 3200)schon seit längerer Zeit mit laufender ßberwachung der einzelnen Spannungen (siehe HP). Aus etwa hundert Diagrammen kann man ein paar empirisch erprobte Thesen ableiten. Es ist alles ein wenig anders, als man denkt

Die Ruhespannung der Zellen sagt einem fast garnichts über den Zustand der Zelle. Sicher etwas über den Ladezustand, aber nicht über das Alter oder die Qualität des Zweiges. Man kann das sehr schön erkennen, wenn man in einem gealterten Pack einen Zweig austauscht.

Bei den APL Zellen stelle ich fest, dass mit zunehmenden Alter der Innenwiderstand steigt. Die Kapazität fällt zwar auch, aber nur sehr wenig. Vor dem Laden des Packs sind die Spannungen bei mir meistens recht unterschiedlich, sehr gute Zweige haben höhere Spannung, mittlere wenig, und schlechte liegen meistens dazwischen, ist aber nicht immer klar erkennbar.

Während der Ladung bauen die schwachen p-Zweige die höchste Spannung auf (klar, hoher Innenwiderstand&#33. Daher erreichen sie auch als erstes die Endspannung. Wenn gegen Ladeende der Strom durch das Ladegerät abgesenkt wird, sinkt die Spannung immer weiter, bis sie schließlich unter die Spannung der guten Zweige fällt.

Schließt man nun Ballancer an, wird die schwächste Zelle zuerst etwas entladen, da sie ja die Schlußspannung zuerst erreicht. Das ist natürlich kontraproduktiv, da die Ladung am Ende dann fehlt. Jetzt müssen alle anderen Zweige am Ladeende wieder warten, bis der schwache über alle Ballancer wieder nachkommt, oder eben ganz langsam von Hand nachladen.

Das ist ein Systemimmanenter Nachteil der Ballancer, den man mit Einzelzellenladung nicht hätte. Der Ladevorgang wird aber nicht schneller werden, sondern allenfalls etwas effektiver. Ballancer ist eben ein Notlösung in Ermangelung entpsrechend schlauer Ladegeräte. Bei großen Packs z.B. für Fahrzeuge wird auch mit Einzelzellenladung gearbeitet, zumindest mit aktivem Ballancing (laden + entladen).

ßbrigends ist meiner Meinung nach die optimale Lösung des Problemes, den Ladestrom im Falle der ßberspannung einzelner Zellen solange zu senken, bis keine der Zellen in den ßberspannungsbereich mehr kommt. Das klappt ganz gut, weil die schwachen Zellen mit hohem Innenwiderstand bei Reduktion des Stromes sofort Spannung abbauen, und alles ist in Butter. Es dauert eben etwas länger.

Dieser Spannungsüberhang ist nach meiner Meinung der Grund, warum Packs ohne Taps beim Laden extrem gefährdet sind. Einzelne Zweige, und ebend vor allem die schwachen werden während der Ladung überladen ohne dass das Ladegerät das mitbekommt. Nach der Ladung stimmen die Spannungen dann trotzdem meistens. Man kann es also hinterher nicht mehr messen&#33; ßbrigends hat der Kokam Pack praktisch keine Differenzen (<5mV) wärhend der kompletten Ladung mit 6,5A nach 40 Zyklen.

Jetzt habt Ihr was zu knabbern

so long ... Uli

http://www.ulrich-roehr.de

[Pete]

Kaskadenlader

Hallo Pete,

Die begründung hast du dir selber gegeben.
Der Pack wird mit jeder Ladung schlechter und schlechter, weniger Spannung, weniger kapazität da nicht mehr Voll geladen wird.
Gruß
Stefan

nun denk doch mal nach &#33;
Der Pack ingesamt kann nicht besser sein als seine schwächste Zelle &#33;
Wenn Du die Zellen einzeln voll lädtst, egal ob einzeln nacheinander oder gleichzeitig oder mit Balancer wird - vorausgesetzt Du fliegts das Pack komplett leer - die schwächste Zelle zuerst die zulässige Unterspannungsgrenze erreichen oder unterschreiten und dadurch wird sie nicht besser &#33;
Du kannst dann nicht länger fliegen, selbst wenn die anderen Zellen noch halb voll wären - daher bringt deren Restkapazität nix, es erhöht nur die Gefahr das leerwerden des Packs nicht zu erkennen.

Peter

[Pete]

Kaskadenlader

...Bei großen Packs z.B. für Fahrzeuge wird auch mit Einzelzellenladung gearbeitet, zumindest mit aktivem Ballancing (laden + entladen).

bist Du sicher ?
Bei Laptops z.B wo 4 oder 5s- Packs verwendet werden gibts das glaub&#39; nicht.

Peter

[ulrich]

Kaskadenlader

Hallo Peter,

Ja bin ich. Laptops ist was komplett anderes, hier gehts ja vor allem um den Preis. Ich hab schon einen Sony LiIo Akku geschlachtet, der hatte einen eigenen Prozessor im Akku, der die Ladungsverteilung mit Mosfets steuert. Viel Aufwand zu einem horrenden Preis...

so long ... Uli

http://www.ulrich-roehr.de