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Unbeaufsichtiges und automatisches Laden des 18650-Akkus

22 September 2017
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Hallo liebe Forumsmitglieder,

ich habe mir eine funktionnierende LED-Beleuchtung für den Flur gebaut und möchte paar Tipps oder Kritik bezüglich des Ladens des 18650-Akkus für die LED-Lampe von euch hören.

Die Funktionsweise der Beleuchtung im Detail:

Die LED-Lampe hat drei Zustände:

Im Flur dunkel: LED-Lampe = Beleuchtungsmodus
Im Flur hell (durch die Flurlampe) : LED-Lampe = Lademodus
Im Flur hell (durch Tageslicht) : LED-Lampe = Schlafmodus


Umgesetzt habe ich das Ganze hauptsächlich aus drei Blöcken:

USB-Netzteil (5V, 500mA für Smartpnone)
Lithium LiOp TP4056 Lademodul
Lichtsensormodul LM393 (Dämmerungsschalter)

Schaltung (grob erklärt):

Lichtsensormodul steuert über eine simple Transistorschaltung die Verbindung zwischen dem AKKU (ca. 3000mAh) und der LED-Lampe (max 100mA)
Ein Relais schliesst das AKKU an das Lademodul an (sobald USB-Netzteil an) und an das Lichtsensormodul sobald USB-Netzteil aus ist.

Nun die Frage: kann der Akku Feuer fangen wenn man ihn unbeaufsichtigt am Tag mehrmals kurz oder lang automatisch lädt trotz des im Akku integrierten PCB-Schutzes und des günstigen Lademoduls?

( Lademodul habe ich bei eBay gekauft (http://www.ebay.de/itm/like/28265109851 ... dispItem=1) , geschütztes Marken-AKKU werde ich demnächst noch kaufen)

Bedenken allerdings macht mir das billige Lademodul!

Gibt es hier Experten die mir bzgl. des Ladens des Akkus im Zusammenhang nmit einer LED-Lampe paar Tipps geben können?

Vielen Dank im Voraus!
 

steidlmick

Flashaholic***
15 August 2012
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Bielefeld, NRW
Nun die Frage: kann der Akku Feuer fangen wenn man ihn unbeaufsichtigt am Tag mehrmals kurz oder lang automatisch lädt trotz des im Akku integrierten PCB-Schutzes und des günstigen Lademoduls?
Die kurzen Ladevorgänge schaden im Grundsatz nicht.. Im Prinzip sollte bei einem geschützten Akku nichts passieren...
...ABER natürlich nur so lange, wie man sich auf eine dauerhaft 100%ige Funktion der Schutzschaltung verlassen möchte.

Eine Sache darf man aber nicht vergessen: Die eingebauten Schutzschaltungen sind keine teuren Hightech-Produkte! Die können natürlich auch mal einen Defekt haben und das kommt auch bei "Markenprodukten" vor.
... geschütztes Marken-AKKU werde ich demnächst noch kaufen.
Wie darf man das denn jetzt verstehen? Ist da aktuell ein ungeschützter Akku drin oder "nur" ein Noname-Akku mit Schutzschaltung?
 
22 September 2017
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Wie darf man das denn jetzt verstehen? Ist da aktuell ein ungeschützter Akku drin oder "nur" ein Noname-Akku mit Schutzschaltung?
Nein ich habe die LED-Lampenschaltung nicht im Betrieb aber zum ausprobieren benutze ich 18650 Noname-Akku bei dem ich den Ladevorgang schon beobachte. Den wollte ich eigentlich benutzen aber dann kamen mir die Gedanken über die Gefahr der 18650 Akkus.
Sonst hätte ich gleich vernünftiges Akku und evtl. teureres Lademodul gekauft.

Ich habe überlegt den Akku zum Schutz zusätzlich in ein Metalgehäuse zu integrieren.
Die eigentliche Schaltung kommt in das Metalgehäuse der Flurlampe.
 
Zuletzt bearbeitet:

diam0nd

Flashaholic*
28 Juli 2010
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Velbert
Li-Ion Akkus bieten halt schon ein gewisses Gefahrenpotential. Ich würde bei der von dir beschriebenen Beleuchtungslösung eher auf Ni-Mh setzen. Da kann zwar auch mal was schief gehen, aber da steckt dann nicht soviel Energie hinter wie wenn ein Li-Ion Akku durchgeht.
 

steidlmick

Flashaholic***
15 August 2012
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Bielefeld, NRW
Nein ich habe die LED-Lampenschaltung nicht im Betrieb aber zum ausprobieren benutze ich 18650 Noname-Akku bei dem ich den Ladevorgang schon beobachte. Den wollte ich eigentlich benutzen aber dann kamen mir die Gedanken über die Gefahr der 18650 Akkus.
Sonst hätte ich gleich vernünftiges Akku und evtl. teureres Lademodul gekauft.
Ich habe den Eindruck, dass du gedanklich den falschen Ansatz verfolgst. Du spielst auf den Preis des Lademoduls an. Der sagt aber nichts über die Zuverlässigkeit aus und auch ein extrem teures Lademodul wäre ja keine 100%ige Garantie für stete Funktionsfähigkeit.

Egal wie teuer oder hochwertig ein Lademodul auch ist - ein Litihum-Akku hat IMMER ein gewisses Gefahrenpotential.
Daher wirst du immer ein Restrisiko haben.
Ich habe überlegt den Akku zum Schutz zusätzlich in ein Metalgehäuse zu integrieren.
Die eigentliche Schaltung kommt in das Metalgehäuse der Flurlampe.
Schaden tut das sicher nicht, aber man darf jetzt auch keine allzu übertriebenen Vorstellungen von der Schutzfunktion eines solchen Gehäuses haben.

Für eine dauerhaft sichere Lösung wäre doch eher ein NiMH- oder Bleiakku vorzuziehen. Oder vielleicht mit Abstrichen LiFePO4, weil die in einem gewissen Maß "eigensicher" sind, d.h. sie können aufgrund der Zellenchemie nicht selbstständig abbrennen.
 

Tombstone

Flashaholic**
27 November 2016
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Ich nutze das jetzt schon seit Monaten auf ähnliche Weise in einer Solar-Aussenleuchte.

Funktioniert problemlos.

Bei einer Innenraumanwendung hätte ich allerdings den ganzen Ladebastelzinnober elimiert und einfach eine Thrunite C2 oder eine 5.000er Anker Powerbank dazwischen geschaltet. Dann ist die Laderei entsprechend unkritisch, ebenso entfällt die Gefahr einer Tiefentladung...
 

Flummi

Moderator
Teammitglied
26 Oktober 2015
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NiMH mag nicht ständig nachgeladen werden. Eigentlich ist da LiIon schon passend, wenn der Bauraum für Pb nicht reicht. Die Ladeschaltung sieht zumindest gut verarbeitet aus. Ich würde schlicht mal die Ladeschlussspannung überwachen. Werden die 4,2V nicht überschritten, kann eigentlich nicht mehr viel passieren.
 
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Flashaholic***²
14 September 2011
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Nun die Frage: kann der Akku Feuer fangen wenn man ihn unbeaufsichtigt am Tag mehrmals kurz oder lang automatisch lädt trotz des im Akku integrierten PCB-Schutzes und des günstigen Lademoduls?
Nö. Doppelter Schutz reicht.

Ja darauf wird evtl. hinauslaufen. Müsste nur den Lademodul durch NiMH-Lademodul ersetzen.
NiMH korrekt zu laden ist komplizierter als Li-Ion, und wenn man nicht aufpasst, leben die nicht lange. Li<-Ion ist da weit überlegen.

Die TP4056-Module sind normalerweise schon ok. Es gibt aber recht viele Hersteller davon, die Qualität schwankt.
Es gibt diese Module auch gleich mit integrierter Schutzschaltung.

Mit Markenzellen sehe ich hier kein Problem. Selbst wenn Laderegler und Schutzschaltung versagen sollten: bei den maximal 5V, die das USB-Netzteil liefert, kann nichts schlimmes passieren.

Im Sinne langer Lebensdauer wäre es gut, die Ladesschlussspannung auf 4,1 oder 4,0V zu reduzieren. Das lässt der TP4056 aber nicht zu.
 
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22 September 2017
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Schaden tut das sicher nicht, aber man darf jetzt auch keine allzu übertriebenen Vorstellungen von der Schutzfunktion eines solchen Gehäuses haben.
Hat der Akku soviel Power das er ein Kupfer oder Stahlblech auseinander reißt im Falle eines Kurzschlusses oder ähnlichen Defektes? Meine Idee wäre den Akku in ein kleines Stück Kupferrohr zu integrieren.

Nö. Doppelter Schutz reicht.
Doppelter Schutz im Akku integriert?. Es wird ja bei manchen Akkus damit geworben das sie doppelten und dreifachen Schutz haben.

Im Sinne langer Lebensdauer wäre es gut, die Ladesschlussspannung auf 4,1 oder 4,0V zu reduzieren. Das lässt der TP4056 aber nicht zu.
Wie lange würde ein Akku in meinem Fall halten? Und wie groß wäre der Unterschied im Falle optimalen Ladevorgangs mit 4V?
 

steidlmick

Flashaholic***
15 August 2012
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Bielefeld, NRW
Hat der Akku soviel Power das er ein Kupfer oder Stahlblech auseinander reißt im Falle eines Kurzschlusses oder ähnlichen Defektes? Meine Idee wäre den Akku in ein kleines Stück Kupferrohr zu integrieren.
Also zunächst mal: Wir wollen jetzt nicht so tun, als würden Lithium-Akku pausenlos hochgehen! Das ist nicht der Fall, aber sie reagieren eben empfindlich auf Fehlbehandlung und KÖNNEN(!!!!) dann u.U. eine Gefahr darstellen.

Die Gefährlichkeit bei Lithium-Ionen-Rundzellen wird auch durch die Stahlbecher-Hülle erhöht, während Lithium-Polymer-Akkus in der Regel nur eine dicke Kunststofffolie oder ein dünnes Kunststoffgehäuse haben. Daher kann sich in einem LiPo-Akku kein gefährlicher Druck aufbauen und zu einer Explosion führen, die können eben "nur" abbrennen (siehe Samsung Note 7).
Die Stahlbecher-Hülle eines Lithium-Ionen-Akkus erlaubt jedoch u.U. schon einen gefährlichen Druckanstieg. Jetzt eine solche Zelle zusätzlich noch in ein Kupferrohr zu stecken scheint mir nicht vernünftig zu sein.

Vielleicht wäre es besser den Akku mit feuerfestem Material wie Steinwolle oder so etwas zu verkleiden.

Doppelter Schutz im Akku integriert?. Es wird ja bei manchen Akkus damit geworben das sie doppelten und dreifachen Schutz haben.
Das ist Augenwischerei. Da werden die verschiedenen Schutzmechanismen zusammengewürfelt.
Ein guter geschützter Akku hat a) eine Überdrucksicherung, b) eine Temperatursicherung und c) die Elektronik gegen Überladung/Überbelastung/Tiefentladung. Nun kann man das ganz einfach und ehrlich als "geschützt" vermarkten oder man übertreibt es total und fabuliert von "Dreifach-Schutz" - unter'm Strich ist es alles der gleiche Kram.

Wie lange würde ein Akku in meinem Fall halten? Und wie groß wäre der Unterschied im Falle optimalen Ladevorgangs mit 4V?
Das kann man unmöglich genau vorhersagen!
Grundsätzlich verlängern aber flache Lade-/Entladezyklen die Lebensdauer erheblich, manche Studien gehen von bestenfalls zehnfacher Zyklenfestigkeit aus. "Flache Lade-/Entladezyklen" bedeutet, dass man die Bereiche unter 20 - 15% und über ca. 80 - 85% Kapazität vermeidet. Der Akku darf also nie stark entladen und nie voll geladen werden, um seine Zyklenfestigkeit wesentlich zu erhöhen.
 
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Flashaholic***²
14 September 2011
16.351
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Das wichtigste bei einem Li-Ion ist und bleibt eine gute Zelle aus verlässlicher Quelle.

Wenn die Zelle einen internen Kurzschluss ausbildet (Fertigungsfehler, mechnische Beschädigung, krasse elektrische Misshandlung), hilft keine Schutzschaltung mehr. Da hilft nur noch, dass der Zellenhersteller eine Sollbruchstelle ("Überdruckventil") eingebaut hat, damit es den Becher nicht unkontrolliert zerreißt, sondern der Überdruck mehr oder weniger kontrolliert abgeblasen wird. Noname-Billigzellen haben das oft nicht.

18650er-Zellen von Panasonic/Sanyo, Samsung, LG, Sony werden zigmillionenfach produziert und machen keinen Ärger. Diese Hersteller haben ihre Fertigung im Griff.
Aktuelle Zellen reagieren anscheinend auch nicht mehr so empfindlich auf Ladungszustand > 85%. Früher sind die da sehr schnell gealtert. Da fehlen aber noch ein bisschen die Erfahrungswerte.

Ein USB-Netzteil 5V/500mA kann einen 18650er nicht zur Explosion bringen, dazu reicht weder die Spannung noch der Strom aus.
Dann kommt noch das Lademodul.
Wenn du absolut sicher gehen willst: hänge zwischen Lademodul und Zelle noch ein PCB, gibt's für 1€. Das schützt vor allem auch vor Tiefentladung! Oder gleich alles zusammen: http://www.ebay.de/itm/5V-1A-Micro-...Board-Charger-Module-Protection-/401204614574

Geschützte Zelle ist dann überflüssig.
 
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