LiPo-Akku Temperaturüberwachung sinnvoll?

Hallo zusammen,

ich baue mir derzeit einen Ergometer-Fahrradcomputer, der mit einem 2200 mAh LiPo-Akku betrieben werden soll. Hauptkomponenten sind ein Nano-Clone, ein 2,8" Nextion-Display, DHT22 und Pulssensor. Die Spannung vom Akku wird mittels Stepup auf 5 V erhöht und der Akku wird über die Charger-Platine mit 500 mAh geladen.

Den Gesamtstrom der Konstruktion kann ich nicht ermitteln, ich schätze mal die Verbraucher ziehen ca. 200 - max. 300 mAh, Display ist mit 145 mAh angegeben. Haltet ihr eine Temperaturüberwachung für den Akku (als 1800 angegeben 2200 wurde geliefert) für sinnvoll und wenn ja, welchen möglichst kleinen Sensor würdet ihr für den Nano empfehlen? Und was wäre eine grenzwertige Temperatur?

Du solltest mA = Strom und mAh = Akkukapazität unterscheiden. Das Display/die Verbraucher haben einen Stromverbrauch von x mA. Der Akku hat eine Kapazität von y mAh.

Gruß Tommy

Tommy56:
Du solltest mA = Strom und mAh = Akkukapazität unterscheiden. Das Display/die Verbraucher haben einen Stromverbrauch von x mA. Der Akku hat eine Kapazität von y mAh.

Gruß Tommy

Okay, danke für den Hinweis! Aber zum Verständnis, wird der Verbrauch von X mA nicht trotzdem pro Stunde gerechnet? Wie wird sonst Wh (Energiemenge?) eines Verbrauchers berechnet? Ich hab bisher immer die Leistung aus Strom und Spannung berechnet und bin davon ausgegangen, dass das gleichzeitig die Energiemenge sein und der Verbrauch in mA/A auch pro Stunde (durchschnittlich) gerechnet/gesehen würde.

Keine Sorge, bisher müsste ich noch keine Schaltungen usw. berechnen, das ist mein 1. größeres Projekt! :wink:

Wenn Du x mA pro Stunde verbrauchst, sollte der Akku (ein mehrfaches davon) zur Verfügung stellen, weil irgendwann vor der rechnerichen Kapazität in mAh die Spannung zusammen bricht.

Gruß Tommy

Tommy56:
Wenn Du x mA pro Stunde verbrauchst, sollte der Akku (ein mehrfaches davon) zur Verfügung stellen, weil irgendwann vor der rechnerichen Kapazität in mAh die Spannung zusammen bricht.

Gruß Tommy

Was ist schon klar und logisch, allerdings wüsste ich nicht wie ich die realistische Kapazität berechnen müsste, aber das ist jetzt auch nicht nötig. Wie lange der Akku im Endeffekt hält, wird sich eh erst in der Praxis zeigen.

Hi

Wenn Du 100mA eine Stunde lang fließen lässt, hast Du 100mAh (mA mal Stunden) verbraucht.
Wenn's 200mA nur eine halbe Stunde sind, ist's aber ebenfalls wieder 100mAh (200mA x 0,5h).

Dein Toaster braucht 1,6kW, für Dein Toast werden aber bei Weitem keine 1,6kWh verbraten, da der Toast ja schon nach wenigen Minuten (eher Sekunden) fertig ist.
Trotzdem müssen der Strom für diese 1,6kW zum Toaster kommen, aber eben nicht 'so lange'.
Wenn der Toast nach 1 Minute fertig ist, hast der Toaster, trotz der 1600W nur 1600x(1/60)=26 2/3tel Wh verbraucht.

In einem Akku mit 1000mAh sind theoretisch für 1 Stunde 1A 'enthalten'.
Oder für 30 Minuten 2A.
Oder für 15 Minuten 4A.
... Theretisch - die Kapazität bricht bei steigender Entnahme ein - das Datenblatt sagt Dazu auch was.
... Du könntest auch eine 1000stel Stunde 1000A fließen lassen :slight_smile: (immerhin 3,6 Sekunden) - was Akkus sehr gefährlich macht, da Diese bei einem Kurzschluss EINIGES an Ampere durch die Leitung prügeln können, wobei ein (zu) dünner Draht diese ganzen Ampere eben nicht aushält und brennend beim zu Boden fallen die Bude anzündet.

Eine Sicherung schadet also nicht, Diese soll allerdings nicht die Komponenten schützen, sondern nur den Aufbau - Sterben kann Dir trotz Sicherung immer noch Alles - aber die Schaltung geht nicht in Flammen auf (wobei Das bei Lithium ebenfalls ein Thema sein kann).

MfG

Hi,

denke das hab ich soweit verstanden, also meinst du die Temperaturkontrolle ist nicht nötig, stattdessen die Sicherung?

Welche Art der Sicherung würdest du denn vorschlagen? U.U. eine Thermosicherung?

Ich gehe irgendwie mal davon aus, dass der Stromverbrauch aller Verbraucher bekannt sein müssen, um eine definitive Sicherung zu benennen?

Hi

Die Sicherung wird nicht nach dem Stromverbrauch der Komponenten bestimmt, sondern nach dem Strom, den die Kabel bis dahin verkraften.
(aber ok, die Kabel werden aufgrund des zu erwartenden Strom bestimmt - somit indirekt auch die Sicherung)
Die Sicherung beschützt NUR die Leitung - Sie ist nicht dafür gedacht (noch könnte Sie Das), irgend welche Komponenten vor Zerstörung zu schützen.
Wie die Sicherung aufgebaut ist, spielt dafür meist eine untergeordnete Rolle.
Auch muß die Sicherung ja den nötigen Strom 'durch lassen', ohne auszulösen.
Erst z.B. ein Kurzschluss, wo 'Alles, was an Strom kommen kann, fließt', hat die Sicherung auszulösen, um Schlimmeres abzuwenden.
Wenn die Kabel 10A (auf Dauer) aushalten, wäre meine Wahl eine <=10A-Sicherung - der Drahtquerschnitt sollte dann mindestens 1mm² oder dicker sein.
Diese Sicherung löst dabei noch lange nicht bei 10A aus, die Erwärmung der Sicherung ist aber viel stärker, als Die des Kabel, womit die Sicherung immerhin noch vor dem Kabel 'durch brennt'.

Ob eine Temperatur-Kontrolle nötig ist, kann ich Dir nicht beantworten, viele Lade-Schaltungen kommen Ohne aus.
Ob Diese dann nur 'mit gebremstem Schaum' laden oder ob's der fC hierbei nicht ganz so genau nimmt, muß Jeder selber beurteilen.
Bisher hätte ich aber nur bei Packs von einem Temperatur-Sensor gelesen, da dort einzelne Zellen abweichen können und sich Diese beim Laden wesentlich stärker erwärmen, als die anderen Zellen - die Ladeschaltung bekommt davon Nichts mit, da 'das Gesamt-Paket' eben noch nicht 'voll' ist.
Hier dient die Temperatur-Überwachung, in diesem Fall eingreifen zu können.
Bei einer einzelnen Zelle hast Du nur diese eine Zelle, Deren Spannung unverfälscht an der ladenden Elektronik anliegt - meiner Meinung nach ist deshalb hier eine thermische Überwachung nicht nötig, wenn Du Dich an den maximalen Ladestrom, wie die End-Spannungen (in beide Richtungen) hältst.
Aber auch mit thermischer Überwachung musst Du Dich an diese Daten halten, sonst macht's der Akku nicht sonderlich lange.

Immer wieder kommen Themen auf, in Denen Netzgeräte mit 20...40A verbaut werden, wo mit 'Spiel-Drähten' zur Elektronik/LED-Stripes gegangen wird.
Ok, im Normalfall sind die Drähte den dort auftretenden Strömen auch gewachsen - bei einem Kurzschluss aber - Du rutscht mit dem Schraubendreher ab und brückst die Zuleitung des Stripe - presst das Netzgerät ALLES, was irgendwie möglich ist, durch diesen Weg - und der 'Spieldraht' wird zur Glüh-Birne.
Jedes Elektroden-Schweißgerät funktioniert so - dort ist Das aber gewollt und der dortige 'Spieldraht' nennt sich Schweiß-Elektrode ;).

Bei Deiner Lade-Platine, Die 500mA liefern soll, sehe ich keine großen Probleme auf Dich zukommen - hier gehört die Sicherung eher zwischen Akku und Schaltung, da hier der Akku 'Strom ohne Ende' liefern kann.

MfG

Die Kapazitätsmessung erfolgt normalerweise mit einem Laststrom von 1/20 der Kapazität des Akkus.
Also bei einem 2000mAh Akku wäre der Standart-Entladestrom 100mA. In diesem Fall gilt t = 2000mAh/100mA; also müßte der Akku den Verbraucher 20 h versorgen können.
Wird ein größerer Strom dem Akku abverlangt ist seine Kapazität kleiner. Genaue Daten enthält das Datenblatt des Akkus.

Grüße Uwe

postmaster-ino:
Die Sicherung beschützt NUR die Leitung - Sie ist nicht dafür gedacht (noch könnte Sie Das), irgend welche Komponenten vor Zerstörung zu schützen.

Die Sicherung schützt auch die Spannungsquelle, da ein Kurzschlußstrom einen LiPo Akku soweit erhitzen kann daß dieser abbrennt.

Grüße Uwe

postmaster-ino:
Ob eine Temperatur-Kontrolle nötig ist, kann ich Dir nicht beantworten, viele Lade-Schaltungen kommen Ohne aus.
Ob Diese dann nur 'mit gebremstem Schaum' laden oder ob's der fC hierbei nicht ganz so genau nimmt, muß Jeder selber beurteilen.
Bisher hätte ich aber nur bei Packs von einem Temperatur-Sensor gelesen, da dort einzelne Zellen abweichen können und sich Diese beim Laden wesentlich stärker erwärmen, als die anderen Zellen - die Ladeschaltung bekommt davon Nichts mit, da 'das Gesamt-Paket' eben noch nicht 'voll' ist.
Hier dient die Temperatur-Überwachung, in diesem Fall eingreifen zu können.
Bei einer einzelnen Zelle hast Du nur diese eine Zelle, Deren Spannung unverfälscht an der ladenden Elektronik anliegt - meiner Meinung nach ist deshalb hier eine thermische Überwachung nicht nötig, wenn Du Dich an den maximalen Ladestrom, wie die End-Spannungen (in beide Richtungen) hältst.

Okay, dann vernachlässige ich eine Thermoüberwachung/-Sicherung, macht dann für den "Einzeller" keinen großen Sinn.

Immer wieder kommen Themen auf, in Denen Netzgeräte mit 20...40A verbaut werden, wo mit 'Spiel-Drähten' zur Elektronik/LED-Stripes gegangen wird.
Ok, im Normalfall sind die Drähte den dort auftretenden Strömen auch gewachsen - bei einem Kurzschluss aber - Du rutscht mit dem Schraubendreher ab und brückst die Zuleitung des Stripe - presst das Netzgerät ALLES, was irgendwie möglich ist, durch diesen Weg - und der 'Spieldraht' wird zur Glüh-Birne.
Jedes Elektroden-Schweißgerät funktioniert so - dort ist Das aber gewollt und der dortige 'Spieldraht' nennt sich Schweiß-Elektrode ;).

Bei Deiner Lade-Platine, Die 500mA liefern soll, sehe ich keine großen Probleme auf Dich zukommen - hier gehört die Sicherung eher zwischen Akku und Schaltung, da hier der Akku 'Strom ohne Ende' liefern kann.

MfG

Denke nicht dass meine Schaltung mehr als 500 mA verbrauchen wird, aber einen Kurzschluss sollte ich auch dann nicht auf die leichte Schulter nehmen, daher werde ich die Sicherung zwischen Akku und Schaltung einplanen. Absicherung ab 1-2 A sollten ausreichen?

Wo du schon mal den Kabelquerschnitt erwähnst, ich bin die ganze Zeit am Hadern ob meine Kabel mit 0,14 mm² für die Schaltung reichen, laut Suchergebnissen sollen die bis zu 3 A aushalten, skeptisch bin ich dennoch, aber 3 A würde ich eigentlich nur durch Kurzschluss überschreiten. Die Schaltung kommt in ein relativ kleines Gehäuse und die Kabellängen der einzelnen Leitungen dürfte max. 10-20 cm betragen. Allerdings hatte ich vor die Verkabelung "Akku <-> Charger -> Stepup -> 5V-Sammelschiene" mit dickeren Kabeln zu gestalten. Was meinst du?

uwefed:
Die Sicherung schützt auch die Spannungsquelle, da ein Kurzschlußstrom einen LiPo Akku soweit erhitzen kann daß dieser abbrennt.

Grüße Uwe

Daher hab ich mich für eine Sicherung zwischen Akku und Schaltung, wie schon empfiehl, entschieden, danke für die Info.

Hier kannst wenn Du keinen Bock auf selber rechnen hast gucken wieviel am Kabel abfällt (und ob es noch gesund ist)!

Gruß SG

Hi

Wenn Du eine Sicherung mit 2A Nennstrom wählst, reicht eine Verkabelung für diesen anzunehmenden Strom.
In den Tiefen des WWW wird dafür bis zu 0,5mm² vorgeschlagen, wenn's aber auch schon mit 0,1mm² reichen soll - naja, Du hast ja fast noch die Hälfte mehr (0,14mm²) - sollte reichen.
Klar geht durch diese Sicherung, besonders im Extremfall, auch wesentlich mehr Strom durch, Sie ist aber dennoch das schwächste Glied in der Kette.
Der Platz der Sicherung, direkt vor dem Akku, sehe ich als gute Wahl an - hier kommt die Gefahr vom Akku und eher nicht aus der Lade-Schaltung.

MfG

Moin,

ich hab die Sicherung theoretisch dann schon mal eingebaut. Werde wohl eine Feinsicherung (Glas) mit 2A, mit Kabelsicherungshalter nehmen. Was ist sinnvoller, Flink, Mittelträge oder Träge?

Anbei schon mal ein Fritzing der "Versorgungseinheit":


Reicht die Sicherung an der Stelle oder, da die Ladeplatine gleichzeitig Akku und Stepup->Schaltung versorgt, sollte noch eine Sicherung zwischen Charger und Stepup, bzw. Stepup und Schaltung? Vielleicht 1A?

Bauteile der Skizze sind teilweise symbolisch.