Akkuüberwachung mehrerer Lipo-Zellen

Hallo liebes Forum,

im Augenblick lote ich gerade die Hardware für ein neues Bastelprojekt aus. Da dieses Projekt akkubetrieben sein wird, ist natürlich eine Akkuüberwachung spannend für mich.

Von Sparkfun habe ich dann dieses kleine Kerlchen entdeckt:

https://www.sparkfun.com/products/10617

Das Kerlchen hat alle Funktionen, die ich mir wünschen würde. Dummerweise kann es aber nur 1 Lipo-Zelle handlen. Die 3,7V sind für einen 3,3V Arduino natürlich ausreichend und auch entsprechende Sensoren sind da schon zufrieden mit.

Bei meinem Projekt sind aber die Verbraucher aus der Lipo zu versorgen und meine minimale Betriebsspannung sind 5V, weil die WS2812B sonst keinen bock haben zu leuchten. Prinzipiell könnte ich zwar die 3,7V über einen Spannungswandler auf 5V bringen, allerdings würde man dabei eine ganze Menge der Akkukapazität durch Verlustleistung verbraten bzw. die effektive Kapazität wäre natürlich geringer.

Da ich nur 1s Lipos nur mit maximal 8000mAh gefunden habe, und die auch schon wieder 40€ kosten, wäre das ein Weg, den ich nur äußerst ungern gehen würde.

Mit 2s und 7,4V sähe das ganze schon viel besser aus, und prinzipiell gibts von MaximIC auch einen pinkompatiblen IC (17044) der 2s überwachen kann. Im ungünstigsten Fall könnte ich also den 17043 IC vom Breakoutboard auslöten und durch den 17044 ersetzen. Die Ansprache und Auswertung über die Lib und I2C wären identisch. Leider war es mir unmöglich einen bezahlbaren 17044 aufzutreiben.

Kann mir daher jemand eine geeignete Alternative (bitte mit Library) oder vielleicht eine reelle Bezugsquelle für den 17044 nennen? Wenns ganz doof läuft baue ich das Breakoutboard auch auf ner Lochrasterplatine von hand nach, anstatt die ICs umzulöten. Sollte jemand ein funktionierendes Projekt zur Akkuüberwachung mit Arduino kennen, bin ich natürlich auch für einen Link sehr dankbar.

Auslesen würde ich gern: State of charge (SOC), Strom, Spannung und erwartete Restlaufzeit. Da ich noch ein relativer Anfänger bin, bin natürlich noch weit davon entfernt Daten händisch über den I2C Bus zu verschicken. Daher benötige ich egentlich immer eine Library, die es mir ermöglicht mir die Daten vom angeschlossenen Gerät in eine weiterverabeitbare Variable verpackt abzuholen, anstatt verschickte Bits in Daten zu übersetzen. Das würde ich auf lange Sicht gerne lernen, aber ein brauchbares Tutorial (am besten in Deutsch für das Grundverständnis, dann auch englisch) habe ich bisher nicht entdecken können.

VG C.E.

Bei meinem Projekt sind aber die Verbraucher aus der Lipo zu versorgen und meine minimale Betriebsspannung sind 5V, weil die WS2812B sonst keinen bock haben zu leuchten.

Ich betreibe die WS2812B mit einer 18650 Zelle und einem Attiny, läuft einwandfrei.

ardubu: Ich betreibe die WS2812B mit einer 18650 Zelle und einem Attiny, läuft einwandfrei.

Hi,

danke für deine Antwort. Die WS2812b waren jetzt nur als Beispiel genannt, es sind nicht die einzigen Verbraucher. Ein anderer Punkt ist leider die Kapazität und somit die Laufzeit.

Abgesehen davon ist das Preis-Leistungsverhältnis deiner Empfehlung natürlich top.

Hast du Akkus auch schon mal in Parallelschaltung verwendet? Dann würden sich die Kapazitäten ja addieren, während die Spannung gleich bleibt. Dann könnte man auch den 1 Zellen Akkuwächter verwenden.

VG C.E.

Confusedelectron:
Hast du Akkus auch schon mal in Parallelschaltung verwendet?

Bitte Akkus niemals direkt parallel schalten.
Das vertragen die nicht.

Vor LiPo habe ich großen Respeckt. Ich würde mich nicht trauen Zellen paralellzuschalten.

@ Confusedelectron: Warum ist Deiner Meinung ein 1S Zelle mit Step up Wandler weniger wirkungsvoll als ein 2S Zelle mit Step Down Wandler?

Grüße Uwe

Hallo Uwe,

bei nur einer Zelle müsste ich mir durch den Wandler die fehlenden Volt zu Lasten der Kapazität erkaufen. Ich würde also an Laufzeit einbüßen. Bei der 2s Zelle wäre es umgekehrt. Leider sind Einzelzellen mit halbwegs Kapazität recht teuer, während 2 oder 3s da deutlich besser dastehen.

VG C.E.

Wenn Du als Maß das Volumen /Energieinhalt des Akkus nimmst nimmst ist beides vergleichbar. Natürlich hat ein 1S 1000mAh weniger Energie als ein 2S 1000mAh Akku.

Grüße Uwe

Hast du Akkus auch schon mal in Parallelschaltung verwendet? Dann würden sich die Kapazitäten ja addieren, während die Spannung gleich bleibt. Dann könnte man auch den 1 Zellen Akkuwächter verwenden.

Ja. Ist auch Standard. Bei Lipoakkupacks ist die Bezeichnung z.B. 5p10s, bedeutet es werden 5 Zellen parallel geschaltet und 10 von diesen Packs in Reihe. Wird z.B. in Bikeakkus oder Powerpacks gemacht.

ardubu: Ja. Ist auch Standard. Bei Lipoakkupacks ist die Bezeichnung z.B. 5p10s, bedeutet es werden 5 Zellen parallel geschaltet und 10 von diesen Packs in Reihe. Wird z.B. in Bikeakkus oder Powerpacks gemacht.

Da werden alles gleiche Zellen der gleichen Produktion und mit gleichem Ladezustand paralellgeschaltet. Wenn Du 2 Akkus kaufst weißt Du nicht ob das für Deine Akkus auch zutrifft. Grüße Uwe

Hallo,

bei der Parallelschaltung von Lipos muss die Zellspannung absolut identisch sein, so dass man beim Verbinden keine ungesunden Ausgleichströme bekommt. Das ist was für Leute, die wissen, was sie tun. Beachtet man die identischen Spannungen nicht, kann es zur Explosion kommen. Die Kapazität darf unterschiedlich sein, wobei ich vorsichtshalber lieber ungefähr gleiche wählen würde.

Theseus: Hallo, bei der Parallelschaltung von Lipos muss die Zellspannung absolut identisch sein, so dass man beim Verbinden keine ungesunden Ausgleichströme bekommt. Das ist was für Leute, die wissen, was sie tun. Beachtet man die identischen Spannungen nicht, kann es zur Explosion kommen.

Das klingt sehr kompliziert, in der Praxis reicht es, wenn man -ein mal am Anfang- die beide Minuspole verbindet und zwischen die Pluspole eine Halogenbirne zur Strombegrenzung schaltet. Spätestens nach ein Paar Stunden sind die Spannungen ausgeglichen. Dann kann man die beide Zellen parallel schalten.

Hallo,

ich habe heute mal mit einem, auf (Ersatz-)Akkus spezialisiertem Anbieter telefoniert und mich bzgl. einer Parallelschaltung schlau gemacht. Dort wurde mir gesagt, dass eine Parallelschaltung völlig unproblematisch sei. So sei es zwar richtig, dass es zwischen den Zellen geringfügige Unterschiede gebe, dies sei aber im Regelfall unproblematisch, wenn die Zellen aus einer Charge stammen und der Ladezustand annährend gleich ist. Dies könne man aber dadurch erreichen, dass man die Zellen vor dem Zusammenlöten zunächst einzeln über eine PCB-Board lade. Die Zellen wären dadurch so gut angenähert, dass sich zwischen den Zellen nicht viel ausgleichen müsste. Nachdem dieser erste Ausgleich erfolgt sein, würden die parallel geschalteten Zellen wie eine einzige Zelle mit hoher Kapazität reagieren und es müsse auch nur ein PCB-Board für den Zellenblock verbaut werden, da die Überwachung der Zelle beim Laden und Entladen anhand der Spannung erfolge und es der Schutzschaltung vollkommen gleich sei, ob sie die Ladeschlussspannung früher oder eben später erreiche, weil das Laden bei einem größeren Akku eben länger dauert. Lediglich beim Lade- und Entladestrom müsse aufpassen, dass man die passende PCB-Platine wähle, damit die Strombegrenzung passend zu den Zellen anspringt.

Von daher klingt das Ganze schonmal positiv. Gleichzeitig hat mir der Anbieter angeboten, den Akkupack für mich zu löten, mt PCB auszustatten und einzuschrumpfen. Das die Zellen aus einer Charge stammen könne er sicherstellen. Ich denke, das ist mir neben dem Material den Aufpreis von 1€ je Zelle Wert, wenn die Hochstromverbinder und die PCB mit einem entsprechenden Lötgerät aufgepunktet sind. Da habe ich dann nur noch 2 Lötfahnen, wo ich meine Bastelei anklemmen muss. Ich habe früher mal NiCd und NiMHi-Zellen zu Akkupacks für Modellflugzeuge selbst inline verlötet und weiss noch sehr gut, wie heiß die Zellen dabei wurden, weil der kleine 30 Watt Lötkolben erst die ganze Zelle aufgeheizt hat, bevor endlich am Lötpunkt die notwendigen Temperaturen erreicht waren. Das kann ein professionelles Lötsystem deutlich besser und schonender für die LiIon-Zellen, die da ja deutlich sensibler reagieren als die alten NiCd und NiMH-Schätzchen.

In der von mir gewünschten Konfiguration mit 4 Panasonic 3400mAh Zellen komme ich mit etwa 30€ aus der Sache raus und habe dann 13600mAh Kapazität bei 3,7V. Davon bleiben bei 5V immerhin noch 10064mAh übrig, wobei noch das abgezogen werden muss, was der Wandler verbrennt. Schätzungsweise sollten aber mit etwas Glück um die 9000mAh übrigbleiben, was meinen Bedarf ausreichend decken würde.

VG C.E.