Balance

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Beitragvon andreas » So 29. Jan 2012, 23:00

Hallo Allerseits,

mit Akkus aller Art befasse ich mich schon sehr lange. Seit einigen Jahren stehen hier auch zweizellige Li-Akkupacks zur Verfügung, deren Eigenart die eingebaute Schutzschaltung ist (die haben heute viele Li-Akkus drin). Sie verhindert die Unter- und Überladung durch das Abschalten der Plus-Klemme des Packs, sobald die Spannung einer einzigen Zelle im Pack den erlaubten Spannungsbereich verlässt. Soweit ist das gut und nützlich, es verhindert grobe Schäden.

Naturgemäß ist es allen Akku-Packs eigen, dass im Laufe der Benutzung durch die immer gleiche Behandlung aller Zellen in Reihe die Kapazitäten der einzelnen Zellen auseinander driften. Die Zellen haben gewisse Toleranzen, welche in der Produktion nie auszuschließen sind. Es gibt immer eine beste und eine schlechteste Zelle im Pack. Bei nicht überwachten Akkupacks wird daher die beste Zelle nie voll und nie leer, die schlechteste aber immer zu tief entladen und zu hoch geladen. Das schädigt zwar die schlechteste Zelle, aber es ist normal.

Bei Li-Packs wird das durch die Schutzschaltung verhindert, dennoch laufen die Zellen im mehrzelligen Pack auseinander. Das schränkt die nutzbare Kapazität im Laufe der Zeit derartig ein, dass irgendwann eine Zelle immer voll und eine andere immer leer ist. So ein Akkupack ist nicht wirklich defekt, nur nicht mehr nutzbar.

Auch meine Akkupacks zeigten solche Effekte. Eine Korrektur war hier recht einfach, wenn man sich den Aufbau des Akkupacks anschaut und die mechanische Lage und Anzahl der einzelnen Zellen ermitteln kann. Bei den gern verwendeten Rundzellen vom Typ 18650 (18*65 mm, um die 2 Ah pro Zelle) reicht nach mechanischem Vermessen des Packs und Abschätzen der Lage der Zellen ein vorsichtiges Anbohren der Akkupackhülle, bis man auf den metallischen Zellenmantel (Minus-Pol) der entsprechenden Zelle trifft. Dort sind die Kontakte zwischen den einzelnen Zellen zu finden und leicht durch eine Spannungsmessung zuzuordnen. Somit kann man die Spannung jeder einzelnen Zelle im Pack ausmessen und notieren. Die geringste Spannung der schlechtesten Zelle ist das Maß, auf das man die besseren Zellen einzeln manuell entladen sollte, bevor man den Akkupack wieder zur gemeinsamen Ladung bringt. Li-Zellen mit unter 2,5 V sind natürlich schon geschädigt, auf deren Niveau sollte man die anderen Zellen keinesfalls bringen. Eher ist dann die zu tief entladene Zelle mit etwa I100 ein wenig aufzuladen, bis sie wieder um die 3 V hat.

Ich benutze eine alte Kfz-Scheinwerferlampe zum Entladen, deren Fernlichtfaden als einziger noch intakt ist. Bei gelblichem schwachen Lichtschein fließen immerhin einige Ampere, welche die betreffenden gut geladenen Zellen einzeln recht schnell in der Spannung herunter bringen. Sind dann alle Zellen soweit auf gleichem Spannungs-Niveau, hat man sie manuell "balanciert". Die folgende Standard-Ladung aller Zellen in Reihe sollte dann wieder eine nutzbare Kapazität hervorbringen.

Das Verfahren funktioniert natürlich auch für jede andere Akku-Technologie, es ist nicht nur für Li anwendbar. Andere Akkutypen sind nur nicht ganz so empfindlich gegen Unter- und Überladung und kommen daher ohne Schutzschaltung daher.

MfG. Andreas
andreas
 
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