Bitte um Hilfe beim Konfektionieren und Auswahl eines Akkus für einen mobilen Lautsprecher

[Joker10367]

Hallo liebe Forengemeinde,

wiedereinmal muss ich dieses Forum zweckendfremen, da es hier so ein tolles Unterforum zum Thema Akkus gibt.
Ich bin wiedermal (der letzte war mir doch etwas zu groß und der Akku hat den Geist aufgegeben) dabei einen mobilen Lautsprecher zu bauen, für den sich gerade die Frage nach der Energieversorgung stellt. Da Mobilität oberste Priorität hat, benötige ich also einen Akku mit viel Kapazität bei geringen Abmessungen und geringem Gewicht. Und ich hoffe ihr könnt mich da etwas beraten und gegebenen Falls vor groben Unfug mit die Li-Zellen bewahren.
Kurz zum Projekt:
Es wird ein zweigeteilter Lautsprecher. Ein kleines (Fullrange)-Topteil und ein seperater Subwoofer, den man bei Bedarf dazuschalten kann. Beide Gehäuse sollen unabhängig laufen, bekommen also ihre eigene Verstärkerelektronik und auch Energieversrogung.
Für das Topteil habe ich an 18650-Zellen in einer 3s1p-Schaltung gedacht. Bisher habe ich hierfür folgende Zelle auf dem Schirm: http://eu.nkon.nl/rechargeable/18650-size/lg-inr18650-mj1.html
Überwachen und laden will ich jede Zelle mit je solch einem kleinen USB-Laderegler: http://www.ebay.de/itm/111717123412?_trksid=p2060353.m2749.l2649&ssPageName=STRK:MEBIDX:IT
Ich würde die Zellen wie im Bild (Bild1 - Schaltung 3s) im Anhang zusammenbasteln.
Testen konnte ich bei dem Modul bisher, dass es bei Kurzschluss und Überlast (wo genau kann ich nicht sagen, laut Datenblatt 3A) abschaltet und die Zelle schützt. Ob und wann der Tiefenentladeschutz und der Überlaseschutz greift weiß ich noch nicht.

Für den Subwoofer brauche ich etwas mehr Leistung. Der Verstärker läuft mit maximal 36V und ich wollte dieses Mal ohne Spannungswandler auskommen, sprich die Spannung für den Verstärker direkt über die Akkuschaltung bereitstellen. Bei einer Ladeschlussspannung von 4,2V erscheint mir demnach ein 8sXp-Verbund sinnvoll, damit ich die Spannungsgrenze des Verstärkers nicht überschreite jedoch trotzdem ausreichend Leistung aus diesem holen kann.
Hierfür habe ich mir folgende Zellen ausgesucht: http://eu.nkon.nl/samsung-inr18650-29e.html
Da es beim Subwoofer nicht auf das letzte Quäntchen Gewicht und Laufzeit geht, jedoch deutlich mehr Zellen zum Einsatz kommen, steht hier eher das Geld im Vordergrund und die ausgesuchte Zelle ist doch deutlich günstiger als die LG mit 3500mAh
Ursprünglich hatte ich daran gedacht auch hier jeder Zelle eine seperate Überwachung wie im Fall oben zu spendieren, jedoch schalten die kleinen Module laut Datenblatt bei 2,5V ab, die Samsung will ihre Entladeschlussspannung jedoch bei 2,7V haben.
Soweit zu meinem Projekt:

Zusammengefasstes Lastenheft für die Energieversorgung:
Topteil:
Spannung: 15V maximale Spannung (Ladeschlussspannung) (durch elektronische Komponenten vorgegeben)
Kapazität: 30-35Wh reichen
maximale Leistungsabgabe: 25W sollte reichen
Ladedauer: spielt eine untergeordnete Rolle, wäre jedoch schön, wenn man den Akku in 3-4h aufladen könnte
Möglichkeit zum Laden per optionalem USB-Port wäre nett

Subwoofer:
Spannung: 36V maximale Spannung (Ladeschlussspannung) (durch elektronische Komponenten vorgegeben)
Kapazität: >150Wh wäre schön
maximale Leistungsabgabe: wäre schön, wenn man auch mal 200W ziehen könnte
Ladedauer: spielt eine untergeordnete Rolle, von mir aus gerne 2 Tage lang, wenn das den Preis gering hält.

Fragestellung:
Welche Zellen?
Wie schützen (Über-/Unterspannung, Kurzschluss, maximaler Strom)?
Balancing?
Welche Verschaltung (XsXp)?
Wie aufladen?

Ich habe aus dem letzten Projekt noch ein 4s-LiFePo4-Steckerlader mit 2,6A rumliegen, falls mir jemand ein Konzept mit solchen Zellen vorschlagen möchte.

Mit freundlichen Grüßen

 

[Broadcasttechniker]

Deine Schaltung macht einen "wunderschönen" fetten Kurzschluss.
Denk mal nach.
Nimm einen fertigen Laptop Akku, da ist genügend Sicherheit drin, und kosten tun die auch nichts.
Am besten einen 4s wenn du etwas Bumms haben willst.
Beispiel http://www.ebay.de/itm/Laptop-Noteb...G50-Battery-/190934188311?hash=item2c74908117

 

[Joker10367]

Ich seh den Kurzschluss auf meinem Schaltbild leider nicht In einem ersten Testaufbau, wo die Ausgangsseite der kleinen Platinen in Serie geschaltet war, also ohne die Parallelschaltung der Eingangsseite, hat das keinen Kurzen produziert und ich konnte auch die addierte Spannung über die Module nachweisen.
Wenn der Kurze entsteht, sobald ich die Eingangsseite Parallel schalte, wäre es bei 3 Zellen vom Aufwand auch noch ok, dass jede ihren eigenen USB-Port bekommt und ich sie dann getrennt lade.
Bei den Laptopakkus würde sich dann noch die Frage stellen, wie ich da die Zellen ausbalanciere. Zumindest vermute ich, dass die vielen Anschlüsse am Akku diesen Zweck erfüllen sollen.

Edit: Wenn in meiner Schaltung tatsächlich der Wurm drin ist, wäre solch ein Balancer-Board eine Möglichkeit? http://www.ebay.de/itm/171770830863?_trksid=p2060353.m1438.l2649&ssPageName=STRK:MEBIDX:IT
Das gibt es auch noch als 3s. Allerdings schaltet das Board beim Laden erst bei recht hohen 4,35V ab

 

[flachlandbiker]

Zum Kurzschluss: Vermutlich sind bei den kleinen Platinen Eingang und Ausgang nicht galvanisch getrennt. Wahrscheinlich sind Ein- und ausgangsseitig die Minus-Anschlüsse miteinander verbunden. Dann kannst Du die Module nicht am Eingang parallel und am Ausgang in Reihe schalten: Kurzschluss!
Daran werden auch drei einzelne USB-Ports nichts ändern. Um alle Zellen gleichzeitug zu laden, müsstest Du die ausgangsseitige Reihenschaltung auftrennen.
Normalerweise lädt man 3s über ein Ladegerät, dass die Spannung auf 3x4,2V=12,6V begrenzt und den Strom auf einen für den Akku sinnvollen Wert begrenzt. Zusätzlich ist ein BMS erforderlich, dass die Zellen in Bezug auf Über- und Unterspannung überwacht und ggf. balanciert. (Es sei denn, man verzichtet auf das Balancing und überwacht die Zellen gelegentlich manuell).

 

[Joker10367]

Ja, in der Tat, der In- ist direkt mit dem Out- verbunden.
Mit getrennten USB-Ports würde ich dann auch getrennt laden. Bleibt jedoch das Sicherheitsrisiko, dass irgendjemand auf die Idee kommen könnte mehrere Kabel anzuschließen und gleichzeitig zu laden, hmm. Zudem kenne ich die Zellspannungen nicht, sodass ich zwangsläufig immer eine Vollladung durchführen müsste, damit ich alle Zellen auf dem gleichen Stand habe. Ist also auch nicht so ganz das gelbe vom Ei.
Spricht denn etwas dagegen, dass ich mit der Balancerplatine für 3s oder 4s, die ich weiter oben gepostet hatte, die Akkus auf die 4,35V auflade? Soweit ich das Verstanden habe, erhalte ich dadurch mehr Kapazität zu lasten der Zyklenlebensdauer der Akkus. Jedoch benötige ich bei meiner Anwedung keine hohe Zyklenzahl, da evtl. 20-30 mal Jahr genutzt wird. Beim seperaten Subwoofer wohl noch weniger Zyklen.

Vielen Dank schonmal das ihr mir helft

 

[flachlandbiker]

Die "Balancerplatine" ist m.E. kein Ladegerät, wobei die Spannungsangabe "18V" etwas missverständlich ist. Solche BMS schützen den Akku vor Über- oder Unterspannung, wobei 4,35V als oberer Wert ganz schön hoch ist. Oberhalb von 4,35V bei einer Zelle würde der Ladevorgang unterbrochen, um eine Brand zu verhindern. Eine Balancing-Funktion habe ich in der Beschreibung nicht gefunden. Ein Balancer würde ab z.B. 4,2V Zellenspannung einen kleinen Strom an der Zelle vorbei leiten. Auf jeden Fall brauchst Du zusätzlich ein Ladegerät mit Stromregelung (CC) und Spannungsregelung (CV).
Warum nimmst Du nicht einen kleinen, kompletten Modellbaulader für 3s, z.B.:
http://www.ebay.de/itm/LIPO-BALANCE...VON-XCiteRC-/351477182947?hash=item51d5ac31e3
Das Teil kostet gut 10 Euro, hat einen Netzanschluss, lädt mit bis zu 1A und kann 3 Zellen (oder Zellenbänke) balancieren. Die Modellbau-Lipos haben auch 4,2V Ladeschlussspannung.

 

[Tommmi]

Ich würde mir bei der Zyklenzahl pro Jahr einen Lipo Akku aus dem Modellbau kaufen.
Dazu einen Lipo warner der piept sobald eine der Zellen leer ist, zudem zeigt er auch die Spannung der Bänke ( kostet nur ein paar € und geht bis 8s ) http://www.ebay.de/itm/Lipo-Tester-...ptisch-3310-/301677320345?hash=item463d5e9899
Lipo Ladegerät kann man sich auch ein günstiges suchen, alles in allem weit billiger als Li-ion mit Ladegerät.
Aber viel Kabelei mit 2 Akkus und Elektronik, unterm Strich auch alles Kosten.
Hast Dir mal die mobilen Lautsprecher von Bose angeguckt?
Ich nutze unterwegs den Bose Soundlink Mini, viel Bass und guter Klang. Auch mit höherer Lautstärke langer Musikgenuß.

 

[Joker10367]

Die Polymer-akkus sind mir denke zu Unsicher für meinen Anwendungsfall, zumindest nachdem, was ich bisher darüber gelesen habe. Zudem sinkt bei denen auch ohne Nutzung die Kapazität in wenigen Jahren stark ab. Hier http://www.modellbaufuchs.de/Konion.html schreiben sie etwas von nur noch 60% nach 2 Jahren.
Wenn es einen Mobilen Lautsprecher am Markt geben würde, der mich in Sachen Klang, Lautstärke und Laufzeit überzeugen würde, wäre der bereits gekauft =) den habe ich jedoch bisher leider noch nicht gefunden.

Um sich nicht mehr um das Balancing mehrerer Zellen kümmern zu müssen, habe ich mittlerweile schon überlegt eine einzelne große Zelle (10Ah für das Topteil und 50-60Ah für den Subwoofer) zu kaufen und dann doch wieder mit Spannungswandlern zu arbeiten. Da schrecken mich jedoch die notwendigen hohen Ströme ab, die die Wandler und die Kabel verkraften müssten.

 

[Broadcasttechniker]

Mein Gott, nimm einen Laptopakku.
Zellen, Gehäuse, BMS, alles drin.
Die Akkus die ich kenne lassen sich alle ohne Anschluss der Intelligenz laden und entladen.
Und das alles für 15,50€ incl. Versand.
Wo liegt dein Problem?

 

[Joker10367]

Entschuldigt die späte Antwort.
Ein Problem habe ich mit der Lösung nicht wirklich. Allerdings löst ein Laptopakku nur die Fragestellung nach der Stromversorgung für Das Topteil. Für den Subwoofer müsste ich jedoch wieder mehrere davon in Reihe und Parallel verschalten. Wenn ich zwei davon in Reihe gleichzeitig lade/entlade, treten dann Probleme auf, weil die beiden BMS untereinander nicht wissen was der Nachbarakku macht? Angenommen ich schalte zudem jeweils zwei parallel für mehr Kapazität (man könnte natürlich auch gleich eine größeren kaufen) gibt es da Probleme? Soweit ich das Verstanden habe werden Zellen ja eigentlich zu erst paralel geschaltet und anschließend in Reihe, damit sich die Zellen untereinander ausgleichen.
Wofür sind die diversen Pins am Anschluss? Da das BMS bereits verbaut ist, erschließt sich mir nicht ganz, warum nicht nur Plus und Minus nach draußen verlegt wird.

Am komplett Selbstbau der beiden Akkupacks reizt mich der Gedanke, mich in die Thematik einarbeiten zu müssen. Daher bitte nicht abwertend reagieren, wenn ich doch immerwieder hierauf zurück falle. Habe ich erstmal sämtliche Probleme und Schwachstellen der Technik verstanden, lässt sich das Wissen sicher auch anderweitig nutzen.
Mittlerweile bin ich soweit, dass es in dem Fall des kompletten Selbstbaus wohl Konions von Sony (US18650V3) werden würden. Zu Beginn des Projekts einmal ein gutes Pack zusammen gestellt, hätte ich später nicht mehr das Problem des Balancing. Den Unterspannungsschutz würde ich vorerst mit einem 8S-Lixx-Pieper sicherstellen. So kann ich den Akku auch gleich bei der von mir gewünschten Spannung aus dem Rennen nehmen und nicht erst wenn eine Zelle an ihr Limit gekommen ist, weil die gängigen BMS erst bei 2,5V Abschalten. Zudem zeigt der Pieper mir auch jede Zellspannung an und ich habe einen Überblick darüber, falls eine Zelle (bzw. ein Zellenpaket) nach einiger Zeit doch mal balanciert werden muss. Und der Pieper zieht keine Strom, sobald er abgesteckt wurde, sodass man den Akku auch längere Zeit lagern kann, ohne eine Tiefenentladung zu fürchten. Für den Fall das eine Zelle mal von den anderen Abweicht habe ich mir überegt, über den Balanceranschluss, an dem sonst der Pieper sitzt, jede Zelle seperat einmal vollzuladen und so die Spannungen wieder anzugleichen. Wenn das tatsächlich selten der Fall ist, ist das ein durchaus vertretbarer Aufwand.

Mit freundlichen Grüßen

 

[Broadcasttechniker]

Hallo Joker,
deinen zweiten Satz verstehe ich nicht im geringsten. What?
Deine Laptopakkus sind 3s oder 4s Typen, je nachdem was du kaufst.
Was willst du da in Serie schalten? Darfst du nicht!
Parallel schalten kein Problem.
Wir sind hier im Pedelec-Forum. Da haben fast alle Akkus zusätzliche Anschlüsse für die Kommunikation.
So auch beim Laptopakku. Zum Glück ist da nichts verdongelt, jedenfalls nicht nach bei meinem bisherigen Erfahrungen.
Hauptverwendung ist die fuel-gauge.
Für das Geld was die Aftermarket Akkus kosten bekommst du noch nicht einmal die nackten Zellen.
Von Basteleien mit Akkuzellen, die können ganz schön böse sein, rate ich dir nach deinem Eingangspost ganz dringend ab.

 

[Pedelec-Bini]

@Broadcasttechniker
Hast Du schon mal vernünftige Notebook-Akkus für 15,XX € gehabt? N.m.M. kann das nur Müll sein! Ich hatte mir einmal einen neuen Laptopakku für 35,00 € erstanden und selbst das war der größte Schrott...!
@Joker10367
Wenn Du DIch hier im Forum ein wenig in Akkutechnik und Bau einliest, findest DU alles was Du dazu brauchst. Ich hatte bis vor zwei Jahren auch null AHnung von der Materie und wollte, genau wie DU, diese wirklich interesante Technik verstehen lernen. Ich habe mir alle Themen dazu aufmerksam durchgelesen und habe dann die ersten Versuche dazu unternommen. Und inzwischen habe ich mir ein Punktschweißgerät, wie hier im Forum beschrieben, gebaut und bereits mehrere Akkus gebaut. Mit BMS und ohne BMS. Es hat sich wirklich gelohnt. Aber DU darfst nicht den Fehler machen und erwarten, das die Forenmitglieder Dir vollständige Bauanleitungen für Deine Anwendungen liefern. Wenn Du später spezielle Detailfragen hast, wird Dir hier jeder gerne weiter helfen. Also lies Dich erstmal ein und dann frage speziell nach...
Viel Spaß dabei
Pedelec-Bini

 

[Joker10367]

@Broadcasttechniker
Ich hatte in meinem ersten Post geschildert, dass ich eine Lösung für zwei Akkus benötige. Der eine 3S1P (da würde ein Laptopakku gut passen), der zweite 8SxP. Daher die Fragen zur Reihen- und Parallelschaltung von Laptopakkus.
Also bezieht der Laptop seine Reichweitenberechnung nicht nur über die Gesamtspannung, sondern auch über den Ladezustand der einzelzellen. Demnach wäre für mich jedoch nur der Plus und Minus interessant, und den Rest übernimmt das verbaute BMS.
@Pedelec-Bini
Danke für den Zuspruch. Beim Punktschweißgerät war ich auch schon. Das wird dann aber wohl ein sehr viel späteres Projekt werden, wenn ich anfangs nicht Mal den Kurzen auf meinem Schaltbild gesehen habe
War denn mein geschildertes Vorhaben in #10 nicht konkret genug?
-Sony Konions US18650V3 - damit ich das ständige Balancing beim Laden vermeide, wenn ich anfangs ein gutes (ausgeglichene Kapazitäten) Pack zusammengestellt habe
-Unterspannungsschutz per Lixx-Pieper/Warner, welcher mir zugleich zeigt, ob es Spannungsunterschiede zwischen den Zellenblocks gibt
-sollte doch mal ein Zellenblock wegdriften wird jeder Block seperat über den Balannceranschluss Voll aufgeladen, sodass ich die Spannungs wieder angeglichen habe.

Mich wurmt zur Zeit, ob ich es bei der eher geringen Anzahl von Zellen die ich benötige, schaffe, ein gutes Pack zusammenzustellen. Vorallem bei 3S1P bin ich ja quasi darauf angewiesen, dass ich mindestens 3 Zellen mit sehr ähnlicher Kapazität erhalte.

 

[Broadcasttechniker]

Alle Aftermarketakkus die ich bisher gekauft habe waren schlechter als die originalen.
Egal ob fürs Telefon oder Fotoapparat für 5€ incl. Versand oder für den Laptop für 15€.
Aber sie funktionieren.

 

[flachlandbiker]

@Broadcasttechniker
.............
Mich wurmt zur Zeit, ob ich es bei der eher geringen Anzahl von Zellen die ich benötige, schaffe, ein gutes Pack zusammenzustellen. Vorallem bei 3S1P bin ich ja quasi darauf angewiesen, dass ich mindestens 3 Zellen mit sehr ähnlicher Kapazität erhalte.

Ich glaube, Du gehst von falschen Vorstellungen aus. Wenn Du drei neue US18650V3 bekommst, ist die Spannung so gleich, dass Du mit einem Baumarkt-Messgerät keinen Unterschied messen kannst (Differenz kleiner als 10mV). Wenn du die in Reihe auflädst, bleibt die Spannung zu jedem Zeitpunkt identisch. Beim Entladen in einem vernünftigen Bereich (sagen wir mal bis 3V) auch. Bei sehr tiefer Entladung mag die Spannung (z.B. wegen etwas unterschiedlicher Kapazität der Zellen) etwas auseinanderlaufen. Beim Laden gleichen sie sich aber wieder an. Es reicht, die Balance ab und zu mal zu kontrollieren. Wahrscheinlich musst Du nie balancieren.
Und auch andere Zellen müssen nicht ständig balanciert werden. Ich habe mir 10s2p-Packs aus gebrauchten 3 Jahe alten Panasonic-Zellen zusammengestellt (waren wahrscheinlich immer voll, Notstromversorgung von med. Geräten). Den Akku habe ich EINMAL balanciert, weil die Zellen unterschiedlich entladen waren. Beim tiefen Entladen laufen die Zellen ein wenig auseinander, beim voll Laden sind sie wieder gleich. Nach 10 Ladevorgängen war immer noch alles in Ordnung.

 

[Joker10367]

hmm ok, wenn dem wirklich so ist, dass die Zellen bei normaler Entladung/Ladung keine praxisnahe Spannungsabweichung untereinander zeigen, dann klingt das ja schonmal nicht schlecht. Das mit dem Driften von Zellen ist demnach auch so zu verstehen, dass die Zellen untereinander in ihrem Lebenszyklus Differenzen aufweisen und die eine schneller altert (Kapazität einbüßt) als eine andere?
Also muss ich dann beim konfektionieren darauf achten, dass die die Zellen bzw. die Zellenpakete, die ich in Reihe schalte annähernt die gleiche Kapazität aufweisen und nach Möglichkeit auch den gleichen Innenwiderstand haben. Und wenn dann auch noch beim Löten alles gut geht und die Übergangswiderstände bei allen Zellen minimal sind, dann habe ich viel freude mit dem Pack, da alle Zellen/Zellenpackete identisch entladen/geladen werden. Oder gibt es sonst noch einen Faktor, der für Spannungsabweichungen unter den Zellen sorgen kann?

Die Idee mit dem Laptopakkus ist aus dem Rennen. Habe mir jetzt Konions gekauft. Wenns schief läuft, dann war es eine teure Erfahrung
Jetzt steht noch ein neuer (leistungsfähigerer) Lötkolben auf dem Plan. Ein Paar Abstandshalter und Schrumpfschlauch fehlen ebenfalls noch und irgendwelche Verbinder. Vermutlich wird es einfacher Kupferdraht.

 

[Joker10367]

Die akkus sind aus den Niederlanden eingetroffen. Alle Zellen weisen eine Spannung von 3,606-3,608V auf. Das klingt also schonmal recht vielversprechend.