Ladeschaltung für 18650-Lithium-Akkus als Netzpuffer

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo und UFF,
was für ein sperriger Titel.

Was habe ich?
Eine Baustellenleuchte mit 230V Anschluss, die mit Netzbetrieb voll leuchtet und bei Netzausfall mit weniger Helligkeit etwa 20min leuchtet, sagt der Hersteller. In Wirklichkeit ist da ein übler NiCd Akkupack drin, der niemals mehr als 15min hielt und nun erste Verschleißerscheinungen hat, dazu eine unsäglich gerfrickelte Elektronik.

Was will ich?
NiCd und Elektronik gehen zum Bringhof. Rein sollen sechs geschützte 18650er Zellen. Eine Konstantsromquelle, sowohl step-up als auch step-down machen kann habe ich.
Ich benötige aber ein Schaltung, die bei vorhandenen 230V die Akkus lädt und 24V für die KSQ bereitstellt. Ohne externe 230V sollen die Akkus übernehmen.
Die Akkus sind aber NICHT entnehmbar, also denke ich, dass man da irgenwie „balancen“ muss, da auch baugleiche Zellen niemals exakt gleich sind.
Chic wäre es, wenn das eine Elektronik alleine erledigen könnte, vermutlich werde ich aber ein Netzteil, ein Umschaltrelais und eine Ladelektronik benötigen.
Als Baugröße habe ich etwa zweimal den Platz von zwei nebeneinander liegenden Zigarettenschachteln zur Verfügung.

#2

Hallo X,

Jetzt wäre es noch nett, den nötigen Strom der 24V für KSQ zu wissen.

BTW: Wie sieht es mit der Isolation aus? Muss das Ladenetzteil galvanisch getrennt sein oder nicht?

MfG Peter(TOO)

#3

Hallo,

die KSQ wird 1050mA an das LED-Panel liefern, welches dann eine Nennleistung von 30W hat.

Bei 24V Eingang und knapp 30V Ausgang liegt der Wirkungsgrad der KSQ angeblich bei über 90%.
Also gehe ich mal schlimmstenfalls von 35W Aufnahme aus, was etwas weniger als 1,5A bei 24V ergeben würde.

Ich denke, ich sollte mich von „eine Schaltung für alles“ verabschieden. Zudem wären 24V zum Laden von 6 18650ern zu knapp.
Ich denke daher eher, ein 230V -> 30V DC Netzteil zu nehmen, welches einmal dann rund 1,1A zur KSQ lieferen können muss, plus den Ladestrom der Akkus. Sinnvoll dürfte eine Ladung irgendwo bei 700-1000mA sein.

Die Umschaltung des Versorgungsspannung des KSQ von Netzteil auf Akku würde ich dann einfach per Relais erledigen, 2poliges Wechslerrelais mit 24V Spule und ein Widerstand zur Spannungsbegrenzung der Spule.

MUSS ich eigentlich „balancieren“?
Ich habe hier eine ziemlich teurer, gut verarbeitete Leuchte von Scangrip, deren Akkupack aus sechs 18650er Zellen besteht, das nur mit zwei Adern zur Elektronik verbunden ist. Ob da im Akkupack noch Elektronik ist?

Im Prinzip schalten doch die Schutzschaltungen der Zellen bei Ladeschlussspannung ab. Dann wird (Reihenschaltung!) keine einzige Zelle mehr geladen. Könnte man da nicht was mit Z-Dioden machen?

Ungeschützte Zellen will ich nicht, ich bin kein Pyromane oder Sprengmeister.

#4

Hallo,

Profis im Fahrzeugbau haben eine durchaus komplizierte Schaltung an den LiIon-Akkus. Dabei wird jede einzelne (!) Zelle überwacht auf Lade- und Entladestrom, Ladeschlussspannung und untere Abschaltspannung sowie Temperatur. Bei den Akkus für Handys und Smartphones ist sowas im Akku integriert. (Dumm nur, wenn der Akku schlecht gefertigt wird und die ganze Schaltung nicht hilft - wie im Falle des Samsung Note 7).

Das eigentliche Energiemanagement ist nochmal eine ganz andere Schaltung.

Grüße

#5

Hallo,

diese Zellen haben die Schutzschaltung integriert.
Bei Tiefentladung, Überladung oder Überlast ist somit jeder Akku für sich geschützt.

Eigentlich verstehe ich diese Schutzschaltungen aber als Notnagel und nicht als „Anschlag, vor den man immer fahren sollte“.

#6

Die Akkus, die ich durch eine schnelle Recherche gefunden habe, hatten alle keine Schutzschaltung, wie in den Angeboten explizit stand. Der einzig vorhandene Schutz dürfte der vor Überhitzung sein.

Worauf ich aber eigentlich hinaus wollte: eine Schaltung für LiIon-Akkus gestaltet sich - wenn man die Akkus lange Zeit benutzen möchte - nicht ganz einfach.

#7

Hallo,

die ohne Schutz sind für Leistungsfanatiker mit Mut.

Wenn du mal bei (seriösen) Akkuläden schaust, hast du meist zwei Kategorien: Geschützte und ungeschützte Zellen.
Wenn man das allerletzte an Leistung aus dem Akku holen will oder muss, stören die Schutzschaltungen. Ebenso sind sie bei Taschenleuchten auch manchmal störend: Wenn die Leuchte keine Unterspannungserkennung hat (und dann automatisch die Helligkeit deutlich zurücknimmt), dann kommt das Ansprechen der Schutzschaltung ggf. überraschend und man steht von jetzt auf gleich in völlier Dunkelheit.

Die Ladeschaltung will und kann ich nicht selber bauen, ich hatte darauf gehofft, einen fertigen Baustein bekommen zu können.

Ich finde aber so recht nichts, was eine vernünftige Beschreibung hat. Dafür hunderte Treffer bei ebay, wo mir solche Schaltungen für 10€ mit Versand aus China angeboten werden.

#8

Hallo,

Allerdings besteht das Handy-Akku nur aus einer einzelnen Zelle. Das Balancing fällt da weg.

MfG Peter(TOO)