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Lithium "Selbstbau"-Ladegerät für Akku-Umbau

18 Mai 2011
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Hallo erstmal,
ich verfolge das Forum schon länger in Bezug auf Taschenlampen und Akkutechnik und benötige eine kleine Hilfestellung für mein Projekt. Ich hab nicht so richtig das passende Forum dafür gefunden, denke aber das hier einige sein könnten die genug Ahnung haben um mein fehlendes Wissen zu bereichern ;)

Ich möchte einen alten Akku für eine Kamera (10x 1,2V NiMH im Akku) auf Li-Ion umbauen. Vom Platz her habe ich 3x 18650er vorgesehen. Um die Li-Ion-Zellen zu überwachen habe ich mir so etwas rausgesucht, das passt auch mit in das originale Akkugehäuse. Jetzt meine Frage welche ich mir leider nicht selbst beantworten kann. Da ich selbstverständlich ein anderes Ladegerät für die "neuen" Akkus brauche, könnte ich einfach ein "simples" Steckernetzteil (wie z.B. das hier) an die Platine anschließen um das "Akkupack" zu laden? Ich hab noch nicht so richtig verstanden welche Kriterien ein CCCV Ladegerät erfüllen muss, bzw. was es genau macht!? Konstante Spannung und konstanten Strom sollte dieses Netzteil ja liefern können!?
Oder falls das nicht funtioniert, was für ein "Ladegerät" bräuchte ich (möglichst portabel und 110-230V einsetzbar)?

Und noch eine Frage zu 18650er Zellen. Da ich gerne die Akkustandsanzeige der Kamera weiter einigermaßen nutzbar behalten möchte geht meine Überlegung dahin das ich Zellen mit möglichst hoher Spannungslage benötige. Die Folgerung kommt daher das die Kamera mit den NiMH wahrscheinlich bei ca. 10,5V abschaltet (werde ich demnächst mit einem Labornetzteil versuchen zu ermitteln bei genau welchen Spannungen der Ladestandsindikator der Kamera was anzeigt, bzw. wann die Kamera mit "Batterie leer" abschaltet). D.h. wenn ich Zellen nehme die sehr lange >3,5V bleiben (die 3 in Reihe sind dann >10,5V), ich das neue Akkupack möglichst gut ausnutzen könnte, da die Kamera sonst vorher von allein abschalten würde!
Habe beim studieren verschiedener 18650er Tests festgestellt das Sanyo-Zellen meißt einer sehr hohe Spannungslage haben. Kann mir da jemand Zellen empfehlen (gerne auch mit langer Lieferzeit zum guten Preis)?
Da ich außerdem Lötfahnen brauche um die Zellen im alten Gehäuse zu verbinden, weiß jemand ob man die Anschlüsse von allen geschützen Zellen, insbesondere von geschützten Sanyo-Zellen, für den Zweck mißbrauchen kann wenn man die äußere Schutzhülle und Schutzplatine vorsichtig abnimmt? Wenn ich mir das Beispiel bei lygte anschaue müsste das klappen auch wenn die "Lötfahnen" nicht sehr dick sind! Aber hohe Ströme werden für meinen Zweck ja auch nicht gebraucht (max. die 1,6A beim Laden).
Danke und Gruß
Konrad
 

habichtfreak

Flashaholic*
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das klingt alles sehr umständlich was du da vor hast. zum einen frage ich mich, wie waren die 10 AAs angeordnet, damit jetzt 3x18650er passen können.

aber nehmen wir an, das passt. dann würde ich mir einen batteriehalter kaufen (sowas für 3 akkus und in der form wie du es brauchst). ich nehme an, das alte akkupack war mit so einem kleinen weißen 2pin stecker angeschlossen? genau den "knibberst" du an den bateriehalter und kannst damit wie bisher auch, das akkupack entnehmen. dann nimmst du die 3 zellen raus, packst sie in einen 4schachtlader und fertig. kein löten, kein rumgebastele an der schutzschaltung, kein eigenbauladegerät.

und was den akku mit der besten spannung angeht: suche nach dem akku mit der höchsten spannungslage
 
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light-wolff

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Um die Li-Ion-Zellen zu überwachen habe ich mir so etwas rausgesucht, das passt auch mit in das originale Akkugehäuse.
Ist strommäßig etwas überdimensioniert, das macht aber nichts.
Nicht so schön ist "overcharge detection voltage 4.35V + 0.025 V", wenn das stimmt. Das sollte besser 4.25V sein. Außer man nimmt 4,35V-Zellen ... doch dazu weiter unten.

Da ich selbstverständlich ein anderes Ladegerät für die "neuen" Akkus brauche, könnte ich einfach ein "simples" Steckernetzteil (wie z.B. das hier) an die Platine anschließen um das "Akkupack" zu laden?...
Die Ladespannung beträgt 4,20V pro Zelle, also 12,6V insgesamt.
Mit 4,35V-Zellen sind es 13,05V.
Diese Spannung muss das Netzteil liefern, und zwar möglichst exakt, nicht mehr als 0,1V Abweichung. Das ist der CV-Teil (Constant Voltage)
Außerdem muss es bei leerem Akku (also bevor die maximale Ladespannung erreicht wurde) den Strom auf einen bestimmten Wert begrenzen (Constant Current, CC), und nicht einfach ganz abschalten. Der genaue Wert ist nicht so wichtig, 0,5-1,3A sind ok, beeinflusst halt die Ladezeit.
Und: es darf dem Netzteil nichts ausmachen, wenn an seinem Ausgang ein Spannung anliegt, während es keine Netzspannung hat.
Was nun noch fehlt, ist eine Abschaltung bei Ladeschluss. Das macht ein Li-Ion Lader, wenn der Ladestrom bei einen bestimmten Wert (z.B 100mA) unterschreitet. Kann man notfalls auch manuell machen durch Steckerziehen. Man sollte den akku nur nicht über viele Stunden oder Tage bei Ladespannung am Lader hängen lassen.

Was dann immer noch fehlt, ist das Balancing.

Am besten den Akkupack mit einem Modellbaulader laden (imax B6 mini z.B.). Der kann dann auch gleich balancieren.

...ich Zellen mit möglichst hoher Spannungslage benötige. Die Folgerung kommt daher das die Kamera mit den NiMH wahrscheinlich bei ca. 10,5V abschaltet (werde ich demnächst mit einem Labornetzteil versuchen zu ermitteln bei genau welchen Spannungen der Ladestandsindikator der Kamera was anzeigt, bzw. wann die Kamera mit "Batterie leer" abschaltet). D.h. wenn ich Zellen nehme die sehr lange >3,5V bleiben (die 3 in Reihe sind dann >10,5V),...
Dann brauchst Du Zellen mit "klassischer" LiCoO2-Chemie.
Das sind die mit maximal 2600mAh. Z.B: Samsung ICR18650-26F oder Sanyo UR18650FM, um die bekanntesten Vertreter zu nennen. Zellen mit mehr als 2600mAh haben entweder eine höhere Ladespannung (s.u.) oder eine weiter abfallende Entladekurve.

Ein Alternative wären Zellen, die bis 4,35V geladen werden können:
Samsung ICR18650-30A oder -30B (3000mAh), ICR18650-32A (3200mAh),
LG ICR18650D1 (3000mAh), ICR18650E1 (3200mAh),
Sanyo UR18650ZTA.

Da ich außerdem Lötfahnen brauche um die Zellen im alten Gehäuse zu verbinden, weiß jemand ob man die Anschlüsse von allen geschützen Zellen, insbesondere von geschützten Sanyo-Zellen, für den Zweck mißbrauchen kann wenn man die äußere Schutzhülle und Schutzplatine vorsichtig abnimmt?
Im Prinzip ja, aber das ist nicht nötig. Man kriegt z.B. bei akkuteile.de recht günstig Zellen mit Lötfahnen dran.
Löten direkt an den Zellen sollte man nur, wenn man genau weiß was man tut - aber ich vermute, Dir ist das bewusst.


Alternativ könnte man 3 einzelne geschützte Zellen nehmen, einen Akkuhalter dazu (schwer zu finden für geschützte und 3S, ich wüsste keinen), und die Zellen extern in einem normalen Lader für 18650er laden.
 
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18 Mai 2011
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danke schonmal fürs Feedback, ich muss anscheinend noch ein wenig mehr erläutern ;)
das klingt alles sehr umständlich was du da vor hast. zum einen frage ich mich, wie waren die 10 AAs angeordnet, damit jetzt 3x18650er passen können.
Die sind in Serie, also 12V Nennspannung, was bei 3x Li-Ion in Serie 11,1V "einigermaßen" passen würde.
aber nehmen wir an, das passt. dann würde ich mir einen batteriehalter kaufen (sowas für 3 akkus und in der form wie du es brauchst).
Halter wird nicht klappen da ich das originale Akkugehäuse verwenden will. Es handelt sich um eine Canon 1Ds MKII mit dem Akku NP-E3.
Ein Alternative wären Zellen, die bis 4,35V geladen werden können:
Samsung ICR18650-30A oder -30B (3000mAh), ICR18650-32A (3200mAh),
LG ICR18650D1 (3000mAh), ICR18650E1 (3200mAh),
Sanyo UR18650ZTA.
ja die habe ich mir jetzt bei lygte auch rausgesucht, besonders die LG ICR18650D1 scheinen für meinen Zweck sehr gut zu sein und würden dann auch zu Ladeschlussspannung der Platine passen. Die gäbe es ja auch gleich mit Lötfahnen bei akkuteile (nur z.Zt. leider vergriffen)
Diese Spannung muss das Netzteil liefern, und zwar möglichst exakt, nicht mehr als 0,1V Abweichung. Das ist der CV-Teil (Constant Voltage)
Außerdem muss es bei leerem Akku (also bevor die maximale Ladespannung erreicht wurde) den Strom auf einen bestimmten Wert begrenzen (Constant Current, CC), und nicht einfach ganz abschalten. Der genaue Wert ist nicht so wichtig, 0,5-1,3A sind ok, beeinflusst halt die Ladezeit.
Und: es darf dem Netzteil nichts ausmachen, wenn an seinem Ausgang ein Spannung anliegt, während es keine Netzspannung hat.
Was nun noch fehlt, ist eine Abschaltung bei Ladeschluss. Das macht ein Li-Ion Lader, wenn der Ladestrom bei einen bestimmten Wert (z.B 100mA) unterschreitet. Kann man notfalls auch manuell machen durch Steckerziehen. Man sollte den akku nur nicht über viele Stunden oder Tage bei Ladespannung am Lader hängen lassen.

Was dann immer noch fehlt, ist das Balancing.
Ok zu diesem Teil der Erläuterung bestehen bei mir noch die meisten Fragezeichen. Ich dachte (was nicht heißt das ich total falsch liege kann ;)) dass das Protection Board genau all dies macht. In der Beschreibung steht ja was von 15V anlegen zum laden, Ladeschlussspannung, Balancen der Zellen, etc. Aus deiner Erklärung fehlen mir hier natürlich die Werte wie die Strombegrenzung bei leerem Akku und Abschaltung bei Unterschreitung eines Ladestroms. Wahr wahrscheinlich Wunschdenken das so eine Platine die "Eierlegendewollmilchsau" für ein Akkupack ist :D ?!
Falls man doch ein Li-Ion Lader in Steckernetzteil-Form statt einem "ordinären" Netzteil braucht, gibt es dafür gute Quellen? Bei den ganzen China-Fahrradlampen sind doch auch so Dinger dabei?!

Löten direkt an den Zellen sollte man nur, wenn man genau weiß was man tut - aber ich vermute, Dir ist das bewusst.
genau, deshalb im "Notfall" die alternative mit geschützten Zellen. Ansonsten würde ich versuchen jemanden zu finden der so etwas richtig Punktschweißen kann!
Alternativ könnte man 3 einzelne geschützte Zellen nehmen, einen Akkuhalter dazu (schwer zu finden für geschützte und 3S, ich wüsste keinen), und die Zellen extern in einem normalen Lader für 18650er laden.
Ich würde gerne das Akkupack wieder schließen und somit ungerne die Zellen einzeln herausnehmen müssen zum laden. Ausserdem würde ich das Ladegerät gerne über einen 2 poligen Hohlstecker anschließen können um die Alltagstauglichkeit zu erhöhen. Im Notfall würde natürlich ein 4poliger Balanceranschluss auch gehen.

So ähnliche Umbauten gibt es ja bereits, entweder mit Eneloops, oder mit 3x18650 aber leider erklären sich aus den Umbauanleitungen meine Fragen auch nicht.
 

light-wolff

Flashaholic***²
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Ich dachte (was nicht heißt das ich total falsch liege kann ;)) dass das Protection Board genau all dies macht. In der Beschreibung steht ja was von 15V anlegen zum laden, Ladeschlussspannung, Balancen der Zellen, etc.
Ladestromregelung/Begrenzung hat diese Platine sehr wahrscheinlich nicht, aber Balancer, das hatte ich beim ersten Mal übersehen. Der kann aber maximal 42mA.

Bei den ganzen China-Fahrradlampen sind doch auch so Dinger dabei?!
Die sind immer nur für 2S, 8,4V Ladeschluss.
 

habichtfreak

Flashaholic*
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wie mir scheint bist du nicht der erste der den umbau plant

beispiel #1 und #2 und #3

ich würde dennoch versuchen einen 3fach batteriehalter so zu verbauen,sodass man die akkus zum laden entnehmen kann. muss man halt ein wenig dremeln. alternativ kann man es auch fertig kaufen. bei conrad hab ich ihn für 160 € gesehen. billiger gehts immer auch fernost. warum der allerdings nur 7,4v hat, ich weiß es nicht.
 
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18 Mai 2011
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Ladestromregelung/Begrenzung hat diese Platine sehr wahrscheinlich nicht, aber Balancer, das hatte ich beim ersten Mal übersehen. Der kann aber maximal 42mA.
Das heißt? ;)
Die sind immer nur für 2S, 8,4V Ladeschluss.
Dürfte ich nochmal ganz blöd nachfragen wo der Unterschied zu einem "normalen" Netzteil besteht?
wie mir scheint bist du nicht der erste der den umbau plant

beispiel #1 und #2 und #3
Wie gesagt, das es das schon gibt weiß ich, aber danke für die Links, diese kannte ich noch nicht! Könnt Ihr erkennen was das für eine Platine ist, die die da einbauen? Die scheinen das ganze dann ja einfach mit einem 2-poligem Hohlsteckeranschluss von draußen zu laden?!
billiger gehts immer auch fernost. warum der allerdings nur 7,4v hat, ich weiß es nicht.
2200mAh sind nicht so prall und ich vermute das das Li-Ion nur eine Fehlangabe ist, aber danke, ich hake mal nach!
 
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Schleswig-Holstein
Mich interessiert eher was diese Ladegeräte von einem normalen Netzteil unterscheidet!
Ein Netzteil liefert einfach eine (halbwegs) feste Spannung, solange der maximal mögliche Strom nicht überschritten wird. Darüber schaltet das Netzteil entweder ab oder die Spannung bricht ein.

Ein gutes Ladegerät überwacht die Spannungen an allen Zellen separat und schaltet bei Überschreitung der maximal erlaubten Spannung (4,2V) die Gesamtspannung soweit herunter, das die höchste Zellenspannung wieder im Bereich des Erlaubten liegt.
Hierzu benötigt das Ladegerät einen Balancer Anschluß über den alle Zellen spannungsmäßig überwacht werden.

Hoffe das das soweit verständlich ist.
 

light-wolff

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Es geht um die Netzteile, die bei den Chinafahrradlamopenakkus (2S) dabei sind.
... Mich interessiert eher was diese Ladegeräte von einem normalen Netzteil unterscheidet!
Unter Umständen gar nichts. D.h. keine Ladeschlussabschaltung.
Das ist aber Spekulation, ich habe noch keines dieser Netzteile selbst getestet. Außerdem gibt es sehr viele davon, meistens steht nicht einmal ein Hersteller drauf, deswegen ist eine allgemeingültige Aussage nicht möglich.
 

Maiger

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Nationalpark Kalkalpen (A)
www.taschenlampen-forum.de
Ein Netzteil liefert einfach eine (halbwegs) feste Spannung, solange der maximal mögliche Strom nicht überschritten wird. Darüber schaltet das Netzteil entweder ab oder die Spannung bricht ein.

Oder man könnte auch sagen, es wechselt vom Spannungsregler (CV) auf den Stromregler (CC).

Ein gutes Ladegerät überwacht die Spannungen an allen Zellen separat und schaltet bei Überschreitung der maximal erlaubten Spannung (4,2V) die Gesamtspannung soweit herunter, das die höchste Zellenspannung wieder im Bereich des Erlaubten liegt.
Hierzu benötigt das Ladegerät einen Balancer Anschluß über den alle Zellen spannungsmäßig überwacht werden.

Der Balancer funktioniert anders. Er leitet beim Erreichen der Ladeendspannung den Strom an der jeweiligen Zelle vorbei. An der Gesamtspannung ändert sich da normalerweise nichts, ausser der Balancerstrom wird zu hoch, dann vielleicht.
 
24 Januar 2013
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Schleswig-Holstein
Oder man könnte auch sagen, es wechselt vom Spannungsregler (CV) auf den Stromregler (CC)
Für mich klang die Frage so, das eine zu technische Antwort m.M.n. unpassend wäre.

Der Balancer funktioniert anders. Er leitet beim Erreichen der Ladeendspannung den Strom an der jeweiligen Zelle vorbei. An der Gesamtspannung ändert sich da normalerweise nichts, ausser der Balancerstrom wird zu hoch, dann vielleicht.
Stimmt, das macht der Balancer so. Aber die Spannung wird trotzdem überwacht. Sonst wüsste der Balancer ja nicht wann er einschreiten soll. Auch hier wollte ich nicht zu technisch werden.

Falls meine Antwort also zu "untechnisch" war, dann entschuldige ich hiermit dafür ;)
 

Maiger

Ehrenmitglied
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Nationalpark Kalkalpen (A)
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Falls meine Antwort also zu "untechnisch" war, dann entschuldige ich hiermit dafür

Hallo Lichtsuchender,

du brauchst dich für nichts zu entschuldigen, jeder freut sich über eine Antwort im Forum. Ob die Antwort nun "technisch" oder "untechnisch" war ist mMn egal, es ging mir nur um den roten Teil des Satzes ...

Ein gutes Ladegerät überwacht die Spannungen an allen Zellen separat und schaltet bei Überschreitung der maximal erlaubten Spannung (4,2V) die Gesamtspannung soweit herunter, das die höchste Zellenspannung wieder im Bereich des Erlaubten liegt.
Hierzu benötigt das Ladegerät einen Balancer Anschluß über den alle Zellen spannungsmäßig überwacht werden.

... und der ist nicht korrekt. Wie gesagt, die Gesamtspannung bleibt zuerst unbeeinflusst und der Balancer leitet in der jeweiligen Zelle den Ladestrom vorbei. Würde die Gesamtspannung runter geregelt werden, würden die anderen Zellen nicht mehr voll geladen werden!

Mich interessiert eher was diese Ladegeräte von einem normalen Netzteil unterscheidet!

Um zum Thema zurückzukehren, prinzipiell kann man ein exaktes Netzteil als LiIon-Lader verwenden. Spannung auf 4,2 Volt und Strombegrenzung auf den gewünschten Ladestrom einstellen. Einziger Unterschied ist, wie Wolfgang schon geschrieben hat, dass das Netzteil nicht das Ladeende erkennt und dadurch die Zelle ewig mit kleinem Strom weiter geladen wird.

Gruß
Gerhard