LiPo-Balancer/-Checker - ein kleiner LiPo-Zusatz mit großer Wirkung

Orbit LiPo-checker	... von LiPoly.de vertriebene CSM-Balancer
Wozu Balancieren?  Werden Akkus in Reihe geschaltet und geladen, können die durch einen unterschiedlichen Ladezustand oder  Toleranz in der Kapazität am Ladeschluss auch unterschiedlich hohe Spannungen annehmen. Ein NiXx-Akku  reguliert sich bis zu einem gewissen Maß selbst, indem Wärme erzeugt wird; der typische Spannungs-  rückgang setzt ein, der zum Abschalten erkennbar wird (DeltaPeak [-dU]).  Der Lipo-Akku kann das nicht, er überlädt fleißig und baut ab ca. 4,3V/Z einen erhöhten Innendruck auf.  Die Zellen blähen auf und können sogar im Extremfall platzen!  Ein Beispiel eines vollgeladenen 3s Packs (U = 12,6V)  soll die Brisanz verdeutlichen:  Zelle 1 = 4,15V + Zelle2 = 4,20V + Zelle3 = 4,25V  =  12,6V!  Zelle1 hat Unterspannung (nicht voll), Zelle2 ist optimal, Zelle 3 droht zu Überladen  Nach Herstellerangaben sollten die 4,2V einer LiPo-Zelle nicht über 4,235V überschritten werden!  ... hier setzt der Balancer ein:  Diese Balancer sind im Grunde ein elektronischer Entladewiderstand, der nur gegen Ende des Ladevorgangs  einsetzt. Ab 4,2V wird die Zelle mit einem Entladestrom allmählich belastet bis diese wieder die Sollspannung  von 4,2V eingenommen hat. Der maximale Entladestrom sollte dann bei ca. 4,24V (+1%) erreicht werden.  Pro Zelle muss ein Balancer herhalten! Es gibt meines Wissens zwei Typen z.Zt. auf dem Markt.    Einflussgrößen die das Auseinanderdriften der LiPo-Zellenspannungen begünstigen:  - Packs mit einer Kapazitätstoleranz und/oder Spannungstoleranz größer als 1%.  - Hohe Temperaturunterschiede bei den einzelnen Zellen während des Entladens.  - Wenn Zellen überlastet werden. Erkennbar am tiefen Spannungseinbruch speziell am Entladeanfang (Beispiel)!  - Tiefentladungen, wenn Zellen unter 2,6V/Z Tiefentladen werden.
Alle Daten gemessen! Orbit Lipo-checker CSM - Balancer Gewicht Stationärer Einsatz, nicht relevant 1,4g (mit Kabel) Entladestrom max. 530 mA max. 340 mA LiPo-Akkukapazität vorzugsweise bis: 4200 mAh (ca. 1/8 von 1C Ladestrom!) 3000mAh (ca. 1/8 von 1C Ladestrom!) Balancespannung der einzelnen Balancer U1: 4,205V - U2: 4,207V - U3: 4,204V    U4 = 4,206V - U5 = 4,208V U1: 4,206V - U2: 4,210V - U3: 4,202V ... keine weiteren. Spannungstoleranz +/- 4mV +/- 8mV 4,215V Überschreitung +1mV - +2mV (extrem genau!) +6mV - +8mV (sehr genau) Maximalentladeleistung  2,3W 1,4W Temperaturdrift: keine reproduzierbaren Werte erhalten keine reproduzierbaren Werte erhalten Arbeitsspannung 2,5V - 4,3V (höher nicht geprüft) 2,5V - 4,3V (höher nicht geprüft) Leerlaufstrom bei 3,7V 8µA 4µA Zubehör kompletter JR-Kabel-/Steckersatz keines Technik 0,2% genaue Spannungsreferenz mit  10bit AD-Wandler - keinerlei Abgleich - Umprogrammierbar - jetzt mit Übertemperaturschutz! Spannungsreferenz mit analoger  Auswertung - keine weiteren techn. Daten vorhanden! Verpolungsschutz keiner - auf Polung achten! keiner - auf Polung achten! Kosten .. siehe Homepage Orbit electronic ... siehe Homepage Lipoly.de Maße (l-b-h) 39x20x3,8 25x16x2,5 Hervorragende Werte beider Balancer, alle Herstellerdaten werden mit Reserven eingehalten! (Anm: Alle Werte mit einem geeichten 0,02% Labor-Messgerät erfasst!)
Funktion - Orbit  Ab der Balancerspannung, siehe Tabelle, fließt ein  zyklisch - kein PWM-Signal - 205mA hoher Entlade-  strom. Dieser steigert sich weiter zyklisch ab 4,210V  auf 530mA um bei einer Spannung von >4,220V  in einen  Dauerstrom von 530mA überzugehen.  Blitzt die LED nur im Sekundenabstand, wird ein  Spannungsanstieg und Bereitschaft signalisiert! Ent-  laden wird dabei nicht.Steigt die Blinkfrequenz, gibt  das den Aufschluss wie hoch gerade der Entladestrom  ist. Ein Dauerlicht mit 50ms Unterbrechungen der LED  signalisiert den Dauerentladestrom! Die LED ist gut  erkennbar, da super hell! Bei Dauerlast erwärmt sich  der Balancer stark. Abhilfe siehe unten!  Hier die Möglichkeit zum Auswerten des Alarm-  Schaltausganges. Der neue Pocketlader ist für diese  Schnittstelle ausgerüstet! Ab V6.8 des Ginzel-Laders,  kann diese auch am Spectra II genutzt werden. Resümee  Diese Balancer gibt es nur im Fünferpack. Die höhere  Entladeleistung prädestiniert ihn auch für die größeren  LiPo-Packs bis ca. 4200mAh.  Die Platine hat noch zusätzlich einen Überwachungs-  sammelausgang für die kommende Ladegeräte-  generation! Dadurch erfolg eine "wahre" Rückmeldung  über den Ladezustand der einzelnen Lipo-Akkus damit  das Ladagerät dann korrigierend eingreifen kann!	Funktion - CSM  Ab der Balancerspannung, siehe Tabelle, fließt ein  PWM modulierter Entladestrom, pulsierend in 85ms  und 340mA hohen Entladestromimpulsen. Steigt die  Spannung, ist der Übergang fließend bis zum Konstant-  strom bei >4,22V.  Die Blinkfrequenz gibt Aufschluss wie hoch gerade die  Höhe der Entladerate ist. Ein Dauerlicht der LED sig-  nalisiert Dauerentladestrom! Die LED ist gut erkennbar!  Bei Dauerlast erwärmt sich der Balancer stark.  Abhilfe siehe unten!  Auffällig bei diesem Balancer ist, die sehr hohe  Berührungsempfindlichkeit beim Anfassen! Wohl eine  Folge sehr hochohmiger Schaltungsauslegung!  Tipp: bitte unbedingt mit klarem Schrumpfschlauch  überziehen!   Resümee  Da diese Balancer einzeln erhältlich sind kann kosten-  dämpfend investiert werden. Auf Grund ihrer kleineren  Entladeleistung eignen sich diese Balancer vorzugs-  weise für die Lipo-Packs unter 3000mAh.
Beide Balancer verrichten ihre Aufgabe völlig Problemlos und 100% zuverlässig. Im praktischen Einsatz konnte ich keinerlei Auffälligkeiten feststellen. Die Balancer können keine "Wunder" (= Zellendrift größer als 3%) bewirken! Hier hilft nur eine Ladung mit reduziertem Ladestrom, möglichst im Bereich des Balancerstroms, oder eine Einzelzellenladung!
Schaltungstipp  Da es für mich Verschwendung von Balancern wäre jeder Zelle einen eigenen zu spendieren, nutze ich sie nur  stationär mit zusätzlich pro Lipo-Akku angelötete Balancerkabel. Das Mehrgewicht von ca. 3g nehme ich  dafür gerne in Kauf, die Mehrkosten für jeden Akku einen eigenen Balancer zu investieren, dagegen nicht!  Siehe auch dazu das Schaltbild am Beispiel eines 4S-Packs. Die Balancerleitungen werden auf einen MPX-  Stecker geführt. Dieser kann dann bis zu einem 5s Pack kontaktieren.  Wichtig dabei:  Die Balancer (beide) sollten immer zweipolig an die Zellen angeschlossen (kontaktiert) werden, mit  ausreichend dimensioniertem Kabel! Die Leitung (zwischen den Zellen) an die Balancer nur mit einem Kabel  ist nicht optimal! (Plus und gleichzeitig den Minus des anderen Balancers, siehe Schaltbild!)  Problem dabei, der Spannungsabfall über die dünnen Zuleitungen! Dieser kann bei 0,15mm^2 und 6cm  Zuleitung über 10mV hoch sein! Aus Sicht des mit angeschlossenen Balancers schon die volle Schaltschwelle  zwischen 0mA und über 340mA da sich die 10mV, zur LiPo-Spannung des mit angeschlossenen  Balancer, dazu addiert! Das führt zu gegenseitigen Beeinflussungen, ungenauerem Arbeiten und führt somit zu  unnötig hohen thermischen Belastungen!  Abhilfe: Mindestens 0,25mm^2 Zuleitung oder besser immer getrennte Plus/Minusleitungen zu den einzelnen  Balancern verwenden! Dann sind die Widerstände zwischen den Balancern auch nicht mehr nötig!
Adaption der Checker mit fester LiPo-Buchse Zusätzlich 47kOhm-1/8W zwischen die CSM-Balancer schalten! Besser: ZWEIPOLIGE Zuführungen verwenden!	Am Akku im praktischem Einsatz Gut zu erkenne der MPX-Stecker zum Balanceranschluß
Kühlung
Ein kleines Alu-U- Profil mit Sekunden- kleber fixiert bewirkt wämetechnisch Wunder.     Der mitgelieferte  kabelsatz mit  Goldkontakten.	Das Alu-U-Profil ist vorher eingeschrumpft. Dann die Balancer aufgeklebt und das nochmals im Schrumpfschlauch verpackt bewirkt wärmetechnisch Wunder! Das ganze Paket ist jetzt Volllastfest und Berührungssicher!

... Texte und Photos - 10.02.05 / 31.10.04 © Gerd Giese