Powerbank / Solarlader

[ULgeher]

Seit einiger Zeit verwende ich erfolgreich kleine Solarpanels, zuletzt auf dem südlichen Kungsleden. Da ich aus unterschiedlichen Gründen mit dem direkten Zusammenhängen von Panel-USB-Ausgang mit Powerbanks nicht zufrieden war, hat sich schrittweise eine MYOG-Lösung entwickelt. Ziel war:

• den Ladestrom und die Akkuspannung ablesen zu können
• gleichzeitig via Panel den Akku laden und per USB einen Verbraucher laden zu können
• das Laden von Verbrauchern unterhalb des "Maximalstroms" zu ermöglichen
• eine zweite USB-Buchse um z.B. meine Nitecore-Taschenlampe aufladen zu können (diese lässt sich an einer PB normalerweise nicht aufladen, da sie zu wenig Strom zieht)
• als Gadget eine Mini-LED-Lampe einzubauen

Die Spannungs/Strom-Anzeige wollte ich, weil mich unterwegs interessiert, wieviel Strom "getankt" wird auch wenn die Sonne nicht voll scheint. Ist jetzt nicht unbedingt nötig, aber es soll ja auch Leute geben, die ein Anemometer mitnehmen um zu messen, bei wieviel Wind ihr Zelt gerade noch steht, oder ein Thermometer, um festzustellen, wann man gerade noch nicht erfriert... das hier geht also in diesselbe Kategorie

Das gleichzeitige Laden und Entladen finde ich absolut zentral, da ein kleines Panel nie durchgehend genug Strom liefert, und dann z.B. ein Telefon beim Laden aus dem Tritt kommt, wenn jemand vor dem Panel durchläuft. Auch möchte ich nicht nur nachts im Zelt laden können.

Maximalstrom: Das Problem ist, dass viele Verbraucher (Handy) mit dem maximal möglichen Strom laden, den sie kriegen. Das geht zwar schnell, produziert aber auch viel Wärme und bringt Schaltregler an die Grenze (bzw. den thermischen Shutdown). @ChristianSz.B. hatte Probleme mit heiss laufenden Aliexpress-Ladereglern.

Hier ist das Ergebnis der Bastelei, noch ohne Deckel:

Rechts oben ist das Panel eingesteckt. Unten links 2 USB-A-Buchsen für die zu ladenden Geräte und eine Mikro-USB-Buchse zum Aufladen der Powerbank.

Die 4 blauen LEDS unten sind die "normale" Powerbank Lade- und Entladezustandsanzeige. Das Display oben zeigt die Akkuspannung auf Knopfdruck für ein paar Sekunden an, sowie den Ladestrom und die Ladeleistung (hier Null da im Dunkeln). Die weisse LED rechts ist die "Lampe" für im Zelt. Der weisse Knubbel links am Gehäuse ist eine Öse zum Aufhängen.

Im Moment scheint die Sonne kaum, ich habe aber das Panel in den Regen rausgehängt, um die Ladestrommessung zu demonstrieren (die Anzeige der Leistung ist unten abgeschnitten, weil offenbar der Refresh des OLED-Displays nicht gut mit dem Kamerasensor synchronisiert ist):

Um das Panel auszurichten, gibt es einen Strom-Tracking-Modus, der für 30 Sekunden oder bis auf Knopfdruck den Ladestrom anzeigt:

Hier noch ein Blick auf die LED. Ist jetzt nicht um draussen zu Wandern, aber um im Zelt was zu machen reicht es:

Gewicht ist 188g bei Bestückung mit zwei 18650-Akkus gestückt. Wenn man dem Aufdruck von Nitecore und Ansmann traut, sind das 6700 mAh, also eine ordentlich grosse Powerbank.

Der Mikroprozessor und die ganze Elektronik sind normalerweise im Sleep-Mode und wachen nur alle 30 Sekunden kurz auf, oder wenn eine Taste gedrückt wird. Im Sleep Mode verwenden sie 15 Mikroampere. Der Akku würde damit also 50 Jahre durchhalten (die Selbstentladung ist also deutlich höher).

Bearbeitet 1. April 2023 von ULgeher

[ULgeher]

Zur Schaltung (ich weiss, das ist jetzt nicht das Kernthema des Forums, aber einige haben ja durchaus Interesse an Elektronik). Hier die bestückte Platine. Das OLED-Display modul wird rechts noch eingesteckt und überdeckt den Mikroprozessor.

Hier ist der eigentliche Ladeteil. Der LT6106 dient der Ladestrommessung, und wird direkt vom Panel gespeist. Die an Isense anliegende Spannung ist proportional zum Ladestrom. Der P-Kanal MOSFET Q3 schaltet das Panel direkt auf die Batterie (schaltbar über Signal an "CHARGE"). Weshalb das häufig effizienter ist also einen (oder zwei) Schaltregler zwischen drin zu haben, ist hier diskutiert. Für die Batteriespannungsmessung habe ich einen Spannungsteiler vorgesehen, um die Speisespannung in einen für den Mikroprozessor "verdaubaren" Bereich runterzuteilen. Damit der Spannungsteiler nicht dauernd Strom frisst, ist er schaltbar ausgeführt (Q4).

Als Mikroprozessor habe ich einen PIC18F16Q41 von Microchip ausgewählt. Der hat den Vorteil, dass er einen Versorgungsspannungsbereich von 1.8 bis 5.5V hat und deshalb ohne Spannungsregler direkt vom 18650er-Akku betrieben werden kann. Auch hat er einen guten Sleep Mode und die ganze benötigte Peripherie eingebaut. U3 ist das OLED-Display mit I2C-Interface (z.B. von AliExpress). Es hat einen eigenen Sleep Mode, aber ich habe es trotzdem komplett abschaltbar gemacht (via Q1), auch um es zu resetten, falls das mal notwendig sein sollte.

Als Powerbank-IC habe ich den IP5305 von Injoinic verwendet. Der ist auch über AliExpress für fast nichts erhältlich, und enthält gleich die Taschenlampen-Funktion (LED D6, Knopf SW1).

Die USB-A-Anschlüsse habe ich wie folgt beschaltet. J8 ist dabei als "Battery Charging Port" (BC 1.2) beschaltet: die Datenleitungen sind dabei verbunden. Im Prinzip kann der Verbraucher dabei bis 1.5A ziehen. Das Problem dabei ist, dass das Powerbank-IC dabei sehr heiss wird, da es nur für etwas über 1A Strom ausgelegt ist. Es geht zwar nicht kaputt wenn man versucht mehr zu beziehen, schaltet sich aber einfach ab.

J9 hat die D+ und D- Leitung des USB-Ports offen. Gemäss USB2.0-Standard darf ein Verbraucher an einem "normalen" Port (kein "Battery Charging Port") maximal 500mA und bei USB3.0 maximal 900mA beziehen. Mein Xiaomi Poco tut genau das, wenn ich es an J9 stecke: Es lädt mit nur ca. 700 mA, und Schaltregler und Spule werden dabei kaum warm. An J8 hingegen erhitzen sich beide und das IC stellt bald mal ab. Meine Nitecore-Taschenlampe, die sich an einer Powerbank nicht laden lässt (weil der Ladestrom zu tief ist) kann ich laden, indem ich an J8 die Nitecore und an J9 gleichzeitig das Telefon oder etwas anderes zum Laden anhänge.

Ich beschreibe dies so ausführlich, weil das auch für viele der AliExpress-Module gilt. Bei diesen würde ein Durchtrennen der mittleren zwei Leiter der USB-A-Buchse das Problem lösen.

 

Bearbeitet 1. April 2023 von ULgeher

[ULgeher]

Fazit soweit:

• Es läuft alles, wie es soll, und bis auf einen Layout-Irrtum (deshalb die dünnen gelben Drähte bei den Schaltern auf der Platine rechts unten) hat alles auf Anhieb geklappt. Fast in den Wahnsinn getrieben hat mich lediglich der 3D-Druck des Gehäuses (aus PETG). Da habe ich 3 Anläufe dafür gebraucht...
• Die PB liesse sich deutlich verkleinern. Zum einen weil ich mit viel mehr Wärmeentwicklung des Powerbank-ICs und der Spule gerechnet habe, und deshalb grosse Masseflächen und die Möglichkeit eines Wärmeleitpads zur Abfuhr der Wärme auf das Gehäuse vorgesehen hatte. Dies scheint aber absolut nicht notwendig zu sein. Zum anderen habe ich die Platine nicht dicht bestückt, vor allem um die Möglichkeit zu haben, bei Fehlern mit einer Rasierklinge und Wrapdraht manuell "umbauen" zu können. Das hat sich aber bis auf die Schalter als unnötig erwiesen.

Wenn ich die PB neu bauen würde:

• würde ich einen flachen LiPo-Akku von Emerit nehmen, zum Beispiel diesen hier. Die Elektronik könnt wohl auf ca. die Fläche des Akku (6x9 cm) verteilt werden, und der Akku auf der Rückseite der Platine versorgt werden. Damit würde auch das Gehäuse kleiner und leichter.
• würde ich statt des IP5305 den IP5306 als Powerbank-IC nehmen. Der liefert dauerhaft 1.5A und würde es ermöglichen, gemäss BC 1.2 zu laden.
• allenfalls würde ich eine USB-C-Buchse einbauen.

[khyal]

Du hast meine Hochachtung fuer den super sauberen Aufbau und dass Du Dich ueberhaupt dran gemacht hast, das zu konzipieren...tolle Leistung...und 100 mal besser, als sich auf irgendein China-Gadget zu verlassen...

Aber so ganz verstehe ich noch nicht den Sinn des Ganzen, weil man ja Entsprechendes mit demselben Gewicht fertig bekommt OT: (aber vielleicht sehe ich das als jemand, der eigentlich immer zuviel zu tun hat, viel zu verbissen ) :
Die NB10000 PB ist durchladefaehig, desweiteren hat sie einen Niedrigstrommodus (braucht man also nicht mehr wie frueher z.B. mit einem USB-Meter mit 2 Ausgaengen zu tricksen, dass gleichzeitig etwas "Stromziehendes" wie ein Smartphone laedt) und hat mit den beiden Buchsen (1* C, 1* A) auch die Moeglichkeit, 2 Verbraucher anzuschliessen.

Damit haben wir schon mal

vor 3 Stunden schrieb ULgeher:

• gleichzeitig via Panel den Akku laden und per USB einen Verbraucher laden zu können
• das Laden von Verbrauchern unterhalb des "Maximalstroms" zu ermöglichen
• eine zweite USB-Buchse um z.B. meine Nitecore-Taschenlampe aufladen zu können (diese lässt sich an einer PB normalerweise nicht aufladen, da sie zu wenig Strom zieht)

abgehakt

Wenn ich dann noch ein leichtes USB-Meter in die Leitung zwischen Panel und PB haenge, habe ich eine komfortablere Anzeige, die ich besser ablesen kann, da ich das kleine Gehaeuse besser positionieren kann, als das grosse Gehaeuse der PB.

damit ist dann auch

vor 3 Stunden schrieb ULgeher:

• den Ladestrom und die Akkuspannung ablesen zu können

abgehakt.

Das Ganze zu einem aehnlichen Gewicht, ca 50% mehr PB-Kapazitaet, dazu kann das Teil auch richtig schnell an der Steckdose laden und umgekehrt mit 12-18 W auch ein Smartphone u.A. an der PB, wenn es mal darauf ankommt, schnell laden.

Was ich auch mit div PB, Ladegeraet/PB-Multis, entsprechenden Schaltungen, die 18650 verwendet haben, etwas problematisch fand, dass da der Wirkungsgrad gegenueber PBs mit "Flackakkku" unterirdisch war, was beim Steckdosen / Autoladen natuerlich Wurscht ist, aber bei Panel eine grosse Rolle spielt.
Hast Du da bei Deiner Loesung schon mal den Wirkungsgrad gemessen ? bin echt neugierig...

Du schreibst "Wenn man dem Aufdruck von Nitecore / Asmann traut", wenn ich Deinen Schaltplan richtig verstehe, haengt der 2. Akku einfach parallel zum 1. an J5/J6, oder ?
Natuerlich waere bei 2 typgleichen Akkus ueberhaupt nix gegen ne Parallell-Schaltung einzuwenden, aber hast Du dann bei 2 unterschiedlichen Marken/Kapazitaeten nicht etwas Bedenken, wegen unterschiedlichen Entladekurven, Innenwiderstaenden, dass Einer frueher in die Schutzschaltung getrieben wird usw ?
Vielleicht bin ich da echt sehr uebervorsichtig, aber ich habe da frueher als Techniker schon so Einiges mitbekommen, wo "Mehrfach-Akkus, sagen wir mal, zur Heizquelle wurden.

[Knight_Saber]

So einen Ansatz hatte ich auch weil mein billiges kleine Solar Panel keine MPPT-Funktion hatte.

Habe mir dann tesweise von WaveShare das Solar Power Manager mit 3x 18650 Zellen gekauft.

Leider ist das Tel mit 315g dann in dem Alu Gehäuse viel zu schwer.

Es gibt wohl noch ein kleines Modul als Platine mit einem 14500 Akku, der als Puffer genutz wird aber das hatte ich mir nicht mehr gekauft.

Deine Schaltung und Entwicklung könnten natürlich viel solider sein, als die obigen fertigen China-Gadget und finde ich schon beeindruckend.

Ich werde wenn ich das unterwegs wirklich nutzen möchte auch auf die Nightcore Powerbank und vielleicht einem besseren Solar Panel wie das Sunnybag Leaf Mini oder Pro setzten

 

[ULgeher]

Die Frage nach dem Sinn des Selbstbau ist sicher berechtigt, stellt sich aber auch bei Zelt, Tarp etc. So habe ich z.B. Tarps und Quilts genäht, einfach aus Spass am Selbstanfertigen.

Aber zu deinen Punkten:

Nitecore PB10000:

Meine Erfahrungen mit Solarpaneln direkt an PBs war, dass bei gewissen Kombinationen (von Panel und PB) bei wenig Sonne oder periodischer Abschattung wieder Ladung verloren geht. So hatte ich z.B. in Kalifornien ein Panel + PB in einen Busch gehängt. Die PB war praktisch voll. Als ich sie dann abends als es dunkel wurde wieder eingesammelt habe, war sie wieder fast leer. Dieses Verhalten wurde hier schon mehrfach beschrieben, auch im Riesenthread von Stromfahrer. Meine Erklärung dazu ist, dass die Laderegler der PBs nicht dafür gebaut sind, eine Unterspannung am Eingang zu sehen, und deshalb eine "Entladung rückwärts" stattfindet, so wie hier beschrieben. Auch ist meiner Meinung nach die Laderei mit zwei Schaltreglern (erst einer im Panel um die USB-Spannung von 5V zu erzeugen, und dann einer in der PB selbst um mit der 5V Spannung den Li-Ionen-Akku zu laden) "überkompliziert" und funktioniert häufig bei wenig Licht/Strom nicht bzw es ist unklar, wie effizient.

Das andere ist, dass eine PB normalerweise eine stabile Stromquelle erwartet, die gewissen Standards entspricht. Z.B. eben dem USB Battery Charging Port, der maximal 1.5A bedienen können muss, oder sonst eine definierte, konstante Stromstärke, die dauerhaft zur Verfügung stehen muss (entweder gemäss den USB-Spezifikationen (normalerweise 500 oder 900mA) oder über USB Power Delivery verhandelt). Eigentlich darf sich eine PB, die USB-konform ist, gar nicht anders verhalten. Ein Solarpanel passt da einfach nicht rein. Ein grosses Panel mag in der Sonne normgemäss viel Strom liefern können, kleine Panels, wie ich sie verwende, tun das aber nicht. Ein USB-Verbraucher "findet" deshalb keinen passenden USB-Stromentnahmemodus und dürfte deshalb nicht das Maximum an verfügbarem Strom vom Panel beziehen (sondern den nächsttieferen Standardmodus), oder müsste ganz abbrechen, sobald die Spannung zusammenbricht. Mein Telefon macht das z.B.: Wenn es einen BC Port entdeckt, lädt es mit genau 1.5A. Wenn diese aber nicht mehr zur Verfügung stehen, bricht es den Ladevorgang komplett ab (es lädt dann nicht mit z.B. 1.1 A weiter, auch wenn das ginge). Es kann sein, dass diese Probleme mit der Nitecore PB10000 alle nicht auftreten, ich weiss es aber nicht (es würde mich aber interessieren, v.a. auch ob sie bei wechselndem Angebot von z.B. 50 mA bis 300mA dauerhaft lädt).

USB-Meter:

Ja, theoretisch könnte man eins mitnehmen und dazwischenhängen. Meins hat 5-6 mA Eigenverbrauch und produziert auch wieder einen Spannungsabfall für die Strommessung. Wiegen tut es 20g. Die genaue Akkuspannung sehe ich damit aber wieder nicht, da muss ich mich auf die 4 LEDs der PB verlassen. Dann hat man auch noch eine weitere Steckverbindung in der Kette drin (siehe weiter unten).

vor 5 Stunden schrieb khyal:

Was ich auch mit div PB, Ladegeraet/PB-Multis, entsprechenden Schaltungen, die 18650 verwendet haben, etwas problematisch fand, dass da der Wirkungsgrad gegenueber PBs mit "Flackakkku" unterirdisch war, was beim Steckdosen / Autoladen natuerlich Wurscht ist, aber bei Panel eine grosse Rolle spielt.

Ich habe tatsächlich Wirkungsgradmessungen durchgeführt (siehe z.B. hier), und es ist (eigentlich nicht erstaunlicherweise) so, dass die "Elektronen" nicht verloren gehen, d.h. die mAh die reingehen lassen sich auch wieder entnehmen. Das ist am Ende Chemie.  Die Verluste sind zu sehen, wenn man in mWh misst (also entnommene Energie, nicht Ladung). Das sind Verluste am Innenwiderstand. Dann gibt es natürlich noch  Wandlerverluste, und (ganz wichtig!) Kontaktwiderstände.

Wandlerverluste: Bei wenig bis mittlerem Licht ist die Schaltung, die ich verwende (direkte Ladung ohne Schaltregler) sehr nahe am Maximum Power Point, und es gibt kaum Wandlerverluste, da kein Schaltregler im Spiel ist.

Innen- und Kontaktwiderstände: Da habe ich die Erfahrung gemacht, dass besonders Kontaktwiederstände (Batteriekontakte, USB-Steckkontakte) bei hohen Strömen durchaus zu deutlichen Verlusten führen können (da sind schnell mal ein paar Zehntel Volt messbar). Wenn nun ein 18650er gegenüber einem direkt verlöteten LiPo-Flachakku ineffizienter ist (was die entnommenen mWh angeht), so kann dies eigentlich nur wegen der Kontaktwiderstände sein. Jeder Stecker, Schraubkontakt etc in der Kette sollte vermieden werden. Bei mir sind das die Batterieclips. Diese sind fest eingelötet (keine Schraubkontakte) und vernickelt und der Anpressdruck ist relativ hoch (ich habe den Abstand der Clips bewusst so gewählt). Ausserdem sind die zwei 18650er parallel und die Ströme entsprechend geringer. Da sollte also nicht viel passieren (ich kann den Spannungsabfall an den Kontakten aber nachmessen).

vor 5 Stunden schrieb khyal:

Du schreibst "Wenn man dem Aufdruck von Nitecore / Asmann traut", wenn ich Deinen Schaltplan richtig verstehe, haengt der 2. Akku einfach parallel zum 1. an J5/J6, oder ?
Natuerlich waere bei 2 typgleichen Akkus ueberhaupt nix gegen ne Parallell-Schaltung einzuwenden, aber hast Du dann bei 2 unterschiedlichen Marken/Kapazitaeten nicht etwas Bedenken, wegen unterschiedlichen Entladekurven, Innenwiderstaenden, dass Einer frueher in die Schutzschaltung getrieben wird usw ?

Bei Nitecore und Ansmann traue ich der Nennkapazität (die Nitecore habe ich Nachgemessen, und die gemessene Kapazität war sogar etwas grösser als aufgedruckt). Aber bei vielen Billigakkus ist das ja nicht der Fall.

Die Parallelschaltung ist kein Problem. Die Akkus haben ja die gleiche Chemie, und werden auf die gleiche Endspannung aufgeladen (nachgemessen unbelastet 4.1V, nachdem das PB-IC die Ladung abgeschlossen hat) und dann auf dieselbe Endspannung entladen (ca. 3.2V unbelastet, wenn ich mich richtig erinnere). Wenn die Ladekurven voneinander  abweichen, dann kommt während des (Ent)ladevorgangs zwischendurch der eine Akku etwas stärker zum Zug und dann der andere. Über die gesamte (Ent)ladekurve gleicht sich das aber aus (muss ja!). Und selbst wenn die Kurven so dermassen unterschiedlich wären, dass zeitweise nur 1 Akku "aktiv" wäre (das sind sie aber nicht), ist der (Ent)ladestrom für die Zellenart sehr gering (max 1A). Die Schaltung ist also "sicher", selbst wenn nur 1 Akku zum Zug kommen würde.

Das Einzige ist, dass die Akkus nicht mit sehr unterschiedlichen Spannungen in die Halterung eingesetzt werden sollten (z.B. einer voll, einer leer). Dann würden tatsächlich hohe Ströme fliessen. Ich habe deshalb erst beide einzeln vollgeladen.

Zusammenfassend:

Ich glaube, meine Schaltung ist nicht schlechter und auch nicht deutlich schwerer als käufliche Komponenten, und ich weiss genau, was ich damit habe und wie sie funktioniert.

Meine Erfahrung mit Paneln + PBs und Lösungen mit dazwischengeschalteten "Fertigmodulen" von Aliexpress etc. (Schaltregler, Batteriehalter) war bisher nicht sehr gut (ineffizient, ungewolltes Entladen bei Teilbeschattung, Kontaktwiderstände an Batterie und Schraubklemmen). Es kann aber gut sein, dass gewisse Kombinationen (wie etwa die Nitecore PB (?) ) ebensogut funktionieren, allerdings ohne den "Spielfaktor" mit genauer Strom- und Akkuspannungsmessung. Am Ende war für mich auch der Spiel- und Selbstbaufaktor wichtig.

Das Gewicht liesse sich zudem nochmals deutlich verringern mit einer LiPo-Flachzelle und einer Miniaturisierung der Elektronik. Im Grunde ist die Schaltung auch ausbaubar. Ich könnte z.B. easy einen Datenlogger einbauen (z.B. Temperatur), oder sogar einen GPS-Logger.

Bearbeitet 1. April 2023 von ULgeher

[ULgeher]

Es ist ja immer lehrreich, das eigene Tun zu hinterfragen So hat mich @khyals Kommentar zur Nitecore PB10000 ins Grübeln gebracht. Besonders der Hinweis zum "pass through"-Laden.

Allerdings bin ich nicht sicher, ob das wirklich das ist, was bei einem (kleinen) Solarpanel gefragt ist.

Heute war das Wetter besser, und ich habe meine MYOG-PB ausprobiert, mit einem kleinen Panel und unterschiedlichen Verbrauchern. Die Sonne schien, es sind aber immer mal wieder Wolken durchgezogen. Der Ladestrom schwankte bei meinen Messungen zwischen 90mA und knapp unter 1A.

Beim Pass-Through-Laden, so wie es für dieses Szenario notwendig wäre (und meine PB es macht), würde dies einem stetigen Wechsel zwischen (1) und (2) in der folgenden Skizze entsprechen. Vielleicht kannst du, Khyal, mal nachmessen ob die PB10000 das wirklich macht? Du kennst dich ja mit der Messerei aus und hast sowohl Panels als auch besagte Powerbank. Die Messung sollte relativ einfach möglich sein, indem man das Panel abschattet.

 

Ich vermute jetzt mal, dass das Pass-Through-Laden der Nitecore PB10000 der Situation (2) entspricht, oder gar dem sequentiellen Laden erst des Verbrauchers und dann des Akkus in der Powerbank.

Die Frage ist nun:

• kann die PB10000 auch, was in (1) dargestellt ist? Also aus dem Akku den Solarstrom alimentieren, so dass der Strom am Ausgang konstant bleibt?
• auch wichtig: geht alles gut, wenn das Panel teilbeschattet ist und unter 5V liefert? Das ist die Situation, in welcher bei gewissen Powerbanks das oben beschriebene "rückwärts entladen" stattfindet und die PB am Ende wieder leer ist, wenn man das Panel zu lange im Halbschatten lässt. Ich vermute, dass das bei USB-C, falls die Power Delivery Modes (upstream und downstream facing port) aktiv ausgehandelt werden, eher nicht passieren kann. Sicher bin ich allerdings nicht...

Falls die Nitecore also dynamisch zwischen (1) und (2) wechselt und (3) nicht passiert, wäre sie tatsächlich ein Ersatz für meine Schaltung.

Falls jemand also zwei USB-Strommessgeräte und die PB10000 und ein Solarpanel hat, wäre es super, wenn ihr dies Nachmessen könntet !

[DukNukem]

Ok, hier kommt mein angelesenes Elektrotechnikwissen doch an seine grenzen

Wenn ich das richtig sehe verendest du nur geschützte Zellen.
Würde die Powerbank auch mit ungeschützten funktionieren oder ist die eingebaute Schutzschaltung als zusätzliche Sicherheit für die Akkus notwendig?

[ULgeher]

Es stimmt, ich habe Zellen mit Schutzschaltung eingebaut. Die Schaltung würde aber auch ohne diese funktionieren. Der Vorteil wäre, dass ich dann auf die Clips verzichten und Zellen mit Lötfahne einsetzen könnte. Das würde allfällige Verluste am Batteriekontakt vermeiden.

Li-Ionenzellen liefern aber im Kurzschlussfall sehr hohe Ströme und erhitzen sich, so dass dies schnell gefährlich werden kann. Da die Batterieclips offen zugänglich sind und das Gehäuse auch nicht völlig geschlossen ist, wollte ich deshalb keinesfalls auf die Schutzschaltung verzichten. Das ist mit ein Grund, weshalb ich Batterieclips verwendet habe und nicht einen fertigen Batteriehalter. So konnte ich die Clips so weit auseinandersetzen, dass Zellen mit Schutzschaltung Platz fanden. Zudem kann ich so die Batterien entfernen, wenn ich am Board arbeite (Löten z.B.).

Mit der eingebauten Schutzschaltung ist auch ein Überlade- und Tiefentladeschutz vorhanden, der ist aber nicht so kritisch. Das sollte das Powerbank-IC eh korrekt hinbekommen. Mein Mikrokontroller überwacht die Spannung und schaltet den Ladevorgang bei 4.2V (unter Ladung) ab, und erst bei Unterschreitung von 4.05V ein. Auch liefert das Panel nicht viel Strom (max 1A). 4.2V bei 1A Ladestrom (der Extremfall) entspricht einer viel tieferen Leerlaufspannung, ich denke das sind wohl nur ca. 4V. Bei kleineren Ladeströmen werden die 4.2V erst bei höherer Ladung erreicht, aber auch dann ist die Spannung nach Abhängen des Panels irgendwo um die 4.1V (habe es nachgemessen). Auf dem Controller läuft zudem ein sog. "Watchdog timer", der einen Reset auslöst, wenn die Software mal abstürzen sollte und den Watchdog Timer nicht in definierten Intervallen zurücksetzt.

Alles in allem sollte das so ziemlich sicher sein.

Bearbeitet 3. April 2023 von ULgeher