Smart Li-ion Balancer circuit gesucht - ohne Lastwiderstände

[Multi-kv]

Hallo zusammen,

bin auf der Suche nach einer möglichst einfachen Schaltung um Li-ion-Akkupackete auf smarte Weise zu balancen, mind. 4S oder mehr.
Die meisten Balancer arbeiten ja einfach so, dass sie beim Aufladen bei Erreichen der Ladeschlußspannung (hier 4,2V) einen Lastwiderstand parallel zum Akku schalten, der dann den Akku etwas entlädt bzw. die Akkus mit der höchsten Spannung werden sanft entladen, während die anderen ggf. geladen werden.
Intelligenter wäre es ja nur diejenigen zu laden, die in der Spannung hinterher hinken, aber das funktioniert bei einer festen Serienverschaltung der Akkus ja nicht so ohne weiteres, da der Strom durch alle Zellen muß oder eben um die Zelle herum. Im letzten Fall muß aber die überschüssige Spannung irgendwo verheizt werden. Alternativ könnte man versuchen die (zu) vollen Zellen in die weniger vollen zu entladen und damit die Energie sinnvoll zu nutzen.

Hier will jemand so eine Schaltung entwickelt haben, verstehe das Prinzip aber noch nicht: https://hackaday.io/project/20825-low-c ... y-balancer

Kennt jemand eine möglichst einfache Schaltung, die so ähnlich arbeitet, also ohne einfach Energie zu verheizen?
Können auch gerne fertige Module sein oder eben diy...

[ebastler]

Wie wäre es mit je einem einstellbaren galvanisch getrennten Step down pro Zelle, die alle aus der Gesamt-Akku-Spannung gespeist werden?

EDIT:
Was die hackaday Schaltung macht: Du hast im Grunde lauter Module an 2S Packs. Die messen die Spannung über diesen 2S Pack und stellen genau die halbe Spannung des Packs als Ziel-Spannung für den Buck-Wandler ein, dessen Ausgang zwischen beiden Zellen hängt. Damit gleicht er die Spannung zwischen den zwei benachbarten Zellen an. Wenn du nun wie am verlinkten Bild diese Module anschließt, gleichen diese die Spannung im ganzen Akkupack an. Nette Idee, da sie sehr wenige exotische Bauteile braucht (keine galvanisch getrennten Wandler wie meine Idee), und lediglich einen sehr günstigen China-Buck sowie einen OPAMP pro (Zelle-1).
Wie es mit Selbstentladung des Akkus im Leerlauffall aussieht ist eine andere Frage, da mache ich mir etwas Sorgen. Ich weiß nicht genau wie diese Bucks funktionieren. Wenn die dauerhaft den Schaltwandler am Laufen halten, auch wenn U_out = U_ref, dann frisst das ganz schön Strom im Idle. Falls sie für den Fall einen sinnvollen deep sleep können, geht es.

EDIT2:
Wobei dann immer noch 2kOhm parallel zu jeweils 2 Zellen hängen, was 1kOhm parallel zu jeder Zelle entspricht was die Entladerate angeht. Wenn ich mich nicht verrechnet habe sind 3Ah Zellen allein deshalb in ~200h leer. Das ist wenig.

[Multi-kv]

Vielen Dank, ebastler, für die Erklärung!

Was die Entladung durch den Buckconverter angeht hast Du sicher recht, die ziehen durchaus einiges und dann kommen noch die 1k Widerstände dazu.
Die Schaltung scheint mir dann auch schon wieder zu kompliziert, da man je 2 Zellen mit so einem Balancer verbinden muß.
Je einen Buck pro Zelle und manuelles Einstellen scheint mir auch keine ganz elegante Lösung zu sein.

Hmm, so ganz trivial lösbar ist es dann wohl nicht, sonst wäre so ein Balancer sicher schon auf dem Markt.

[ebastler]

Für meine Idee braucht man halt eher teure galvanisch getrennte Step Down Wandler, während die Lösung auf hackaday mit normalen nicht getrennten auskommt.

Da wird halt viel Aufwand betrieben um ein Problem zu lösen, das es eigentlich kaum gibt. Ein Balancer muss - solange die Zellen nicht kaputt sind - maximal beim Aufladen gegen Ende ein klein Wenig eingreifen. Da ist es auch egal, wenn die paar Milliwatt Stunden in Wärme umgewandelt werden. Im Betrieb greift der normalerweise ja ohnehin nicht ein.

[Multi-kv]

Danke, ebastler - da hast Du auch wieder Recht.
Habe mir auch schon überlegt, ob der Aufwand überhaupt lohnt.
Das Prinzip an sich wäre schon interessant, aber wenn es sich nur mit viel Kosten und Aufwand realisieren lässt,
dann wird es uninteressant. Ich versuche gerade ein diy-Pack (4S5P) möglichst genau manuell zu balancen und das ist
schwierig, weil die Zellspannungen nach dem Laden ja immer wieder ein klein wenig absinken.
Man muß wohl ganz langsam mit immer weniger Strom laden, damit das klappt.
Versuche das Ganze auch noch mit einem Solarcharger, das wird durch die schwankende Sonneneinstrahlung noch etwas schwieriger...

[ebastler]

Hast du kein Modellbauladegerät? Ich hab meinen 5S3P aus 18650ern 2 Male mit dem Junsi 106b+ voll geladen, aktuell sind die Zellen fast perfekt balanciert. Der geht auch mit dem Strom auf 50mA runter gegen Ende, falls die Zellen nicht sauber balanciert sind, und gleicht sie an.

[Multi-kv]

Nein, so einen RC-charger habe ich leider (noch) nicht. Habe bisher immer mit dem günstigen TP4056-Charger IC gearbeitet und die Zellen einzeln geladen.
Komplette Zellenpackete lade ich einfach über ein Labornetzteil CC/CV und kontrolliere dabei die einzelnen Zellspannungen mit einem Cell_meter über die
Balancing Stecker. Mein Packet ist auch bis auf wenige mV gebalanced. Hatte die Kapazitäten versucht möglichst gleichmässig aufzuteilen mit dem Repacker-Tool.
Meine Kapazitätsmessungen sind aber teils schon 1 Jahr her und vermutlich auch nicht so sehr genau, da können schon locker 10% Abweichung in den einzelnen parallelen Gruppen sein.

Will mir jetzt aber den imax B6 oder etwas ähnliches holen. Hast Du Erfahrung mit dem Gerät - taugt das was? Fast alles, was man so bekommt ist ja inzwischen China-fake, aber die Teile sollen schon sehr ähnlich funktionieren. Ist der Junsi da viel besser und bietet mehr features? Fast 100 Eur für so einen Balance-Charger scheint mir schon ein wenig viel, obwohl es ja auch Geräte mit einigen 100 Eur gibt

[Mofi]

Du hast doch neulich nach Erfahrung mit Imax B6 Klon gefragt. Ich hab so eines, allerdings mit Netzteil, also -AC. Darum kann ich zu der niedrigen Eingangsspannung nix sagen. Ist aber im Prinzip in Ordnung. Allerdings liegt die Spannung am Akku deutlich über der angezeigten. Nicht so toll bei Li-Zellen. Das lässt sich zwar einstellen, funktioniert bei mir aber nicht wirklich. Hat auch schon Staub angesetzt, die Kabel sind abhanden gekommen, und ich finde die Bedienung auch etwas umständlich.

Edit: 3 Idioten, ein Gedanke

Grüße, Mofi.

[ebastler]

Bei Hobbyking gibt es den IMAX B6 sowohl als Klon, als auch als Original. Meinen Junsi gibt es da günstiger als "Turnigy Reaktor 250W", aber die Zeiten als die kleinen Junsi sich gelohnt haben sind vorbei. Sind top, aber zu teuer. Auch als Reaktor, solange die nicht gerade im Abverkauf um 30-50€ ab und an sind.

Was aktuell sehr gut ist, ist das gesamte ISDT Produktspektrum. Die sind etwas moderner, angenehmer zu bedienen, und balancen auch sehr genau. Etwas günstiger als Junsi, aber immer noch gehobene Preisklasse.

Aber um ab und an Mal den Pack zu laden, reicht ein originaler B6, oder ein guter Klon, auch. Da man bei den Klonen aber nie genau weiß was man kriegt würde ich dennoch einen Originalen nehmen.

[Multi-kv]

Danke Euch Beiden!
Da haben wir ja alle fast gleichzeitig getextet - passiert auch nicht alle Tage!

Von ISDT interessiert mich der BG-8S-Smart-Battery-Checker-Balancer, den es so um die 30 Eur gibt: https://www.ebay.de/itm/283451771042

Da es den Cell-Log S8 wohl nicht mehr gibt (habe ich mal bei Jehu Garcia in YT gesehen), wäre der eine gute Alternative und balanced auch in Maßen.
Um schwere Geschütze zu balancen braucht man natürlich was anderes, aber ein paar mAh Unterschied dürften kein Problem sein.

Mofi, wie ungenau ist denn Dein Imax in etwa? Wenn die Zellen schon bei 4,3V sind und der Imax noch 4,1 anzeigt wäre das schon ein k.o.-Kriterium.
Man soll ihn auch "kalibrieren" können, aber ein echtes Kalibrieren wie bei guten Meßgeräten wird das wohl nicht sein. Mir wäre wichtig, das er im Zweifel eher mehr anzeigt also zuwenig, denn andersherum kann sehr ungünstig sein, wenn man mal nicht daran denkt
Mein Cell-meter ist auf ca. 5-10 mV genau, das ist für mich schon so an der Kotzgrenze. Allerdings lade ich die Zellen nie ganz voll, max. so 4,15 - eher 4,1V, das reicht völlig und man verliert kaum Kapazität dabei.

P.S. was kostet denn das Shippping bei Hobbyking - habe bei denen noch nie bestellt? 150 Eur für das free shipping bekomme ich jedenfalls nicht zusammen... und andere Versandkosteninfos scheint es auf der Seite nicht zu geben. Deswegen liebe ich diese US-Krakenhändler auch so

[ebastler]

Bei meinen Junsi kann ich Akkuspannung und jede Zelle in 2mV Schritten kalibrieren. Hab ich mit dem Fluke 177 Mal so weit kalibriert, dass Fluke und Junsi bei jeder angezeigten Stelle überein stimmen.

[Multi-kv]

Danke, ebastler, das klingt doch gut
Mal sehen, ob ich so ein Ding irgendwo mal günstig erwischen kann...

[ebastler]

Wenn einen Junsi willst kannst die Augen offen halten nach Angeboten der Turnigy Reaktor 250W. Bis auf den fehlenden FTDI zum USB Loggen (kann man auch einfach nachlöten) ist der baugleich zum 106b+, sollte sogar eine Auftragsfertigung von Junsi sein

Oder du hörst dich etwas in der Modellbauszene um. Viele Copter-Piloten hatten früher Reaktoren und steigen jetzt weil fancy Grafik LCD um auf ISDT, kann sein, dass da günstig einen Junsi/Reaktor findest.

Edit: Falls Bilder von innen sehen möchtest: https://github.com/ebastler/Junsi-106b- ... dification

[Multi-kv]

Danke, ebastler.
Habe gerade einen gebrauchten Juni iCharger 206B ersteigert, 300W.
Lt. Manual liegt der Eingangsspannungsbereich von 10 - 28 VDC, da bin ich ja mit meinen 20V Laptopnetzteilen gut bedient
Will den dann eigentlich über meine Solaranlage betreiben, die hat eine Voc von ca. 21,5 V und eine Vmpp von ca. 18 V - liegt also genau richtig

Schrieb hier nicht kürzlich jemand, dass er seinen Junsi mit 20V Input gehimmelt hätte?

[ebastler]

Das war ich, der 106b+ ist nur auf 18V ausgelegt.

Gratuliere zum Fang, ist ein tolles Gerät. Ich würde aber trotzdem erstmal mit dem Multimeter prüfen ob die Zellen alle korrekt kalibriert sind - nicht dass der Vorbesitzer da was kaputt kalibriert hat