Elektronik

Li-Ion-Akku 12.6V 5.4Ah

mit Spannungsanzeige und Lastabschaltung


Li-Ion-Akkupack
(Links neben den Akkus befindet sich eine 18mm breite Lochrasterleiterplatte mit der Spannungsanzeige und Lastabschaltung.)

Zur Verwendung kam ein, günstig auf einem Flohmarkt erworbener, Akkupack von einem ACER-Laptop. Dieser Akkupack nahm keinen Ladestrom mehr an. Nach Zerlegung der Plastikummantelung stellte sich heraus, das die Ladeelektronik völlig hinüber war, der Akku selber hingegen keinen Schaden genommen hatte. Der Pack bestand aus 6 Zellen von Typ "Sony US26650" von dem jeweils 2 Zellen parallel geschaltet waren. Laut Sony liegt der Spannungsbereich je Zelle von 3.6 V bis 4.2 V mit +/- 50mV. Somit ergibt sich eine Gesamtspannung von 10.8 V bis 12.6 V für den gesamten Pack. Da ich mehrfach in der Literatur die Warnung las, das ein Unterschreiten der Entladeschlussspannung den Li-Ion-Akku sofort zerstören würde, suchte ich zu allererst nach einer Möglichkeit den Ladezustand des Akkupacks optisch darzustellen. Dabei fiel meine Wahl auf den LED-Aussteuerungs-IC LM 3914 (auch bei CONRAD erhältlich).


Spannungsanzeige:

Spannungsanzeige
Bild1: LED-Spannungsanzeige

Für die Spannungsanzeige wurde aus Sparsamkeitsgründen der Dot-Mode gewählt (Pin 9 an Ub = Bargraph-Mode). Der Widerstand an Pin 7 (2 K + 10 K) ist verantwortlich für einen LED-Strom vom ca. 1.5mA je LED. Somit verbraucht die gesamte Schaltung nur ca. 4mA im Dot-Betrieb. Hinweis: Die LED1 glimmt ständig um den Skalenanfang zu markieren!
Die fertige Platine sollte an einem einstellbaren Netzteil mit Digitalvoltmeter geeicht werden.
  1. Als erstes muss mit dem R1 am Messpunkt MP eine Spannung von 1.1 V eingestellt werden.
  2. Danach wird mit R3 der Skalenanfang auf LED1 eingeregelt (Netzteil auf Entladeschlussspannung einstellen).
  3. Netzteil auf Ladeschlussspannung einstellen und mit R2 das Skalenende auf LED10 einregeln.
  4. Dann die Schritte 1-3 solange wiederholen bis Skalenanfang und Skalenende mit der entsprechenden Spannung übereinstimmen.
Vorteil: Diese Schaltung lässt sich individuell an die verschiedensten Akkupacks anpassen.

Da ich beim Löten mit einem 12 V-Lötkolben trotz aufleuchten der letzten (und auch noch rot-leuchtenden) LED keine Notiz davon nahm, da ich zu sehr auf die Lötarbeit konzentriert war, hätte ich fast den gerade fertig gestellten Akkupack ins "(Si)Lithium-Nirwana" geschickt.
Fazit: Es muss eine Lastabschaltung her, die auch einen unbeaufsichtigten Betrieb gewährleistet.

Lastabschaltung:

Lastabschaltung
Bild2: Lastabschaltung mit Niederstromschalter

Für die Lastabschaltung verwende ich einen OPV LM358M (Preis ca. 70 Cent) sowie einen MOSFET BUZ11. Der BUZ11 ist ein N-Kanal-MOSFET, kann ungekühlt ca. 3-4 A schalten und mit Kühlung bis 30 A. Er hat einen Ri von 40 mOhm. Der Preis liegt bei etwa 2.00 Euro. Also preiswerter als jedes Relais dieser Stromklasse. Einziger Nachteil: er benötigt mind. 10-12 Volt um durchzuschalten. Damit ist die Anwendung der Schaltung auf Akkupacks ab ca. 12V (z.B. 12V Bleigel, Bleiakkus) begrenzt.
Zum Justieren der Schaltung muss der Akkupack duch ein Labornetzteil ersetzt werden und mit dem Regler R1 die gewünschte Abschaltspannung eingestellt werden. Vorteil dieser Schaltung: Der Schalter S1 kann ein Niederstromschalter sein, da er nicht im Hochstromkreis des Akkupacks liegt.
Einen kleinen Nachteil dieser Schaltung will ich nicht verschweigen: Kommt die Betriebsspannung in den Bereich der Abschaltung fängt die Ausgangsspannung an zu flattern (je nach Grösse der Last). Dafür ist die Schaltung aber an Einfachheit kaum noch zu unterbieten. Je nach Einsatzfall kann dieser Effekt auch erwünscht sein: Wenn der Akkupack als Spannungsversorgung eines Scheinwerfers verwendet wird, geht die Beleuchtung nicht schlagartig aus, sondern wird langsam dunkler.

Viel Spass beim Nachbau !

Download der Datenblätter


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