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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.

 

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