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Die SANYO Li-Ion Zelle UR18650FM

Die Ambrogio Li-Ion Akkus bestehen mit ziemlicher Sicherheit aus Sanyo Zellen. 

SANYO Li-Ion Zelle UR18650FMFür den Eigenbau Akku habe ich deswegen die Sanyo Li-Ion Zellen des Typs UR18650FM genommen.

Das scheint nach derzeitigen Erkenntnissen, die am besten geeignete Zelle zu sein. Diese Zellen werden auch in Werkzeugen (Akkuschrauber usw.) verwendet. Sie halten wesentlich höhere Entladeströme aus als vergleichbare von anderen Herstellern.




 

Die Beschriftung auf meiner Zelle sieht wie folgt aus (Vorsicht, es gibt genug billige Fälschungen!)

 

Beschriftung SANYO UR18650FMauf der roten Hülle ist dieser Text eingeschmolzen: SANYO UR18650FM R1122 P38A

Das P38A gibt die Produktionswoche und das Jahr an (N= 2009, O=2010, P= 2011 usw.) also KW38 2011

SANYO Zelle Seriennummeram Becher unter der Hülle ist dieser Text aufgedruckt: PHFM4PE 058984

 Die Zahl 058984 am Becher ist die Seriennummer der Einzelzelle und ist auf jeder Zelle anders.

 

Beim Bau eines Packs kann man schon dadurch eine Vorselektierung treffen, dass man gleiche Produktionswoche und nahe zusammenliegende Seriennummern verwendet.

 

Leider kann ich nicht sagen, was der Unterschied zwischen F und FM Zellen ist. Meine Datenblätter beziehen sich alle auf den Typ F. Nachdem ich vom Lieferanten auch das Datenblatt mit F (ohne M) bekommen habe, gehe ich davon aus, dass es keinen gravierenden Unterschied gibt. Wenn wer darüber genaueres weiss, bitte um Info.

 

Die wichtigsten Eckdaten der Zelle: (Datenblatt anfordern)

Nominal V: 3,7V

Nominal C: 2500mAh (0,2C discharge)

Typical C: 2600mAh

Charging V: 4,2V

Charging Current: 1,75A

Standard discharge current: 2,5A

 

Für den Betrieb der Zelle ist eine Schutzschaltung (PCB) Pflicht, um eine Zerstörung der Zelle zu verhindern.


Das PCB muß laut Datenblatt folgende Bedingungen sicherstellen:

Overcharge protection: 4,35V +/- 0,05V

Overdischarge protection: 2,2 - 2,4V

Overdischarge current protection: 5A

Mein Tuning PCB erfüllt diese Anforderung bestens.

 

Ich habe die Lade- und Entladekurve einer Einzelzelle bei 1A mit Logview aufgenommen.

Wer die Logview Datei haben will, kann sie gerne bei mir anfordern.

Ladekurve Sanyo UR18650FMEntladekurve

In der folgenden Darstellung sieht man den Spannungsverlauf (beim Laden) in Abhängigkeit vom Ladungsinhalt.

Aus dieser Kurve kann man den Ladungsinhalt bei einer gewissen Zellenspannung ablesen. Wenn durch unbalanciertes x-faches Laden von in Serie geschalteten Zellen, eine Zelle zB. nur mehr 4,0V erreicht, so würde die Kapazität auf 1000mAh sinken (siehe Balancieren von Zellen).

 

 

Eines der wichtigsten Kriterien einer Zelle ist der Innenwiderstand.

Ich habe zum Vergleich die Zellen eines 1 Jahr alten Ambrogio Akkus gemessen und einen Ri Wert von ca. 80 mOhm ermittelt.

 

Meine neue Sanyo Zelle hat einen Ri Wert von 63 mOhm! Diesen Wert konnte ich auch bei allen anderen Zellen in meinem neuen Eigenbau Akku bestätigen. Die Messung des Ri erfolgte bei einem Strom von 1 A (was der normalen, bzw. schon höheren Betriebsbelastung im Roboter entspricht).

 

Vergleich des Innenwiderstandes (mOhm) verschiedener Li-Ion Zellen (Werte selbst gemessen, bzw. von www.messerforum.net

Sanyo Ambrogio 1Jahr alt Samsung von Patrick Panasonic (Messer Forum) Trustfire (Messer Forum) alte Notebook Zelle
63 80 250 100 240 180

 

Wenn man die SANYO-Zelle nicht bis an die Grenzen ausnutzt, hat man für den Betrieb im Roboter eine wirkliche Kapazität von 2300mAh zur Verfügung (die 2600mAh sind zwar vorhanden, aber nicht wirklich sinnvoll nutzbar).

Im Vergleich zu den meisten (zB. in e**y verkauften) Zellen ist das aber ein absoluter Top Wert.

 

05/2013 : Nachdem ich jetzt eine Punktschweißmaschine besitze, bestelle ich nur mehr Einzelzellen, die ich nach Bedarf verschalten kann. Ein fertiges Pack werde ich sicher nie mehr bestellen, auch wenn es gleich teuer wäre! Die Flexibilität und schnelle Verfügbarkeit ist ein enormer Vorteil.

 

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  • Tuning Balancer PCB für Ambrogio Li-Ion Akku

    Nachdem der originale Ambrogio Li-Ion Akku nur ein normales PCM / PCB (= protection circuit modul / board) für Tiefentladung und Überlastschutz eingebaut hat, habe ich ein bessers Modul mit Balancer (Equalizer) Funktion gesucht und gefunden.

    Balancer PCB

    Wie schon in anderen Beiträgen beschrieben, kann eine lange Lebensdauer und möglichst hohe Kapazität des Akkus nur durch Balancieren der Zellen während der Ladung erreicht werden. Dieser Umstand ist in Modellbaukreisen hinlänglich bekannt.

     

    Warum wird das also nicht im original Akku gemacht? Der Hersteller geht davon aus, dass die Zellen so gut gematcht sind (gleicher Innenwiderstand und Spannungslage), dass ein Balancieren nicht notwendig ist. Tatsächlich gibt es Akkus, die einige Jahre halten, aber wie hoch ist im Laufe der Zeit die entnehmbare Kapazität?

    Es kommt auch nicht von Ungefähr, dass auf einen Akku nur 1/2 Jahr Garantie gegeben wird.

    Wenn er dann z.B. 3 Jahre hält, müsste man ja zufrieden sein. Das ist man auch, wenn man nicht weiss, dass er mit Balancieren sicher noch 2 Jahre gehalten hätte.frown

    Balancer PCB im AkkuUm die möglichst beste Haltbarkeit zu gewährleisten, bekommt mein Akku jetzt dieses neue Balancer PCB und zusätzlich einen externen Balancer Anschluß.

     

     

     

     

     

     

     

     

    Technische Daten: (Datenblatt anfordern)

    Balancing voltage: 4,2V ±0,025V

    Balance current for single cell: 62mA ±3mA

    Over charge detection voltage: 4,325 ±0,025V

    Over discharge detection voltage: 2,50 ±0,05V

    Current consumption for single cell: <20µA

     

    Die Anforderungen der SANYO Zelle werden mt diesen Werten bestens erfüllt.

     

    Um sicher zu gehen, dass diese Werte nicht nur am Datenblatt passen, sondern auch in Wirklichkeit, habe ich einige Messungen durchgeführt.

    PCB Messaufbau

    Dazu habe ich einen relativ aufwändigen Messaufbau hergestellt. Für die Messungen habe ich alte Zellen aus einem Notebook verwendet. Die waren erstens "schön unsymetrisch" und zweitens gab es kein Risiko auf Schädigung der Zellen. Die einzelnen Zellen wurden mit Stecker verbunden, um sie untereinander tauschen zu können. Damit konnte die schwächste bzw. beste Zelle auf die einzelenen Balancer Positionen gesteckt werden. Um das Balancieren besser sehen zu können, habe ich parallel zu den Lastwiderständen Leds angelötet.

     

    Mit dem CellLog 8S habe ich die Daten aufgezeichnet und anschließend am PC ausgewertet.

     

    1. Messung Entladeschutz: Ich habe die Zellen mit ca. 0,5A entladen und auf das Abschalten des PCB gewartet. Die Abschaltung erfolgte zuverlässig bei 2,5 bis 2,55V, also genau nach Angabe!

    2. Messung Überladungsschutz: Die Ladung bei 0,5 A wurde nach dem Erreichen einer Zellspannung von 4,328V abgeschaltet, ebenso perfekt!

    3. Messung Balancieren: Das Balancieren der Zellen setzt genau bei 4,22V ein, also ebenfalls wie angegeben, super! 

    Zelle 4 wird balanciert4 Zellen werden balanciert

    Hinweis: Das Balancieren erfolgt hier ja nur mit 65mA, das reicht natürlich nicht aus, um einen komplett unsymmetrischen Akku (wie bei meinem Testaufbau) auszugleichen. Wenn der Akku aber symmetrisch ist und die Zellen gematcht sind, sollte der Balancer reichen. Durch den geringen Strom werden die Lastwiderstände nur warm und nicht heiß, somit kann das Board auch in das Akku Gehäuse eingebaut werden. 

    4. Messung Eigenverbrauch: Der gemessene Strom pro Zelle war ca. 7 µA, also deutlich unter der max. Angabe von 20µA. Das PCB belastet den Akku also praktisch überhaupt nicht (Jahresverbrauch 61 mAh)!

     

    Das Board ist zu einem brauchbaren Preis nur im Ausland erhältlich und kostet ca. 35 EUR.

    Ich habe gleich mehrere bestellt, um für die Zukunft gerüstet zu sein. Bei Interesse könnte ich eine weiter Sammelbestellung (um Transportkosten zu sparen) organisieren.

     

© 2010 robi2mow