Reihenschaltung von "Protected"-Zellen möglicherweise problematisch

rsfyfy

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Ich mir mir unschlüssig, ob wirklich ein konkreter Zusammenhang mit dem bedauerlichen Unfall von Paul besteht, weswegen ich das Thema mal getrennt davon hier einstelle.
Es wird häufig empfohlen insbesondere bei Reihenschaltung von LiIon-Zellen nur "Protected"-Zellen zu verwenden, im Prinzip vollkommen zurecht. Nun erhärtet sich bei mir allerdings der Verdacht, daß die verwendeten Schutzschaltungen dafür ungeeignet sind. Auf den Kern der Sache bin ich nicht selbst, sondern "akkuotti" im MTB-Forum gekommen: http://www.mtb-news.de/forum/showthread.php?t=260085

Ob die nun wirklich an dieser Ursache verstorben sind, kann man vielleicht nicht sicher sagen, unstrittig ist hingegen:
Wenn eine solche Schutzschaltung trennt, entsteht am äußeren Minus-Pin (im Fall des S8232 mit VM bezeichnet) durch die anderen Akkus schnell ein Potential, welches deutlich den Rahmen der "Absolute Maximum Ratings" verlässt. Das gilt für Halogen-Lampen wie auch für LED-Schaltregler (der Eingangskondensator lädt sich zwar bei Stromfluss langsam "dagegen" auf, aber normalerweise herrscht da eben kein nennenswerter Stromfluss).

Und mir scheint, genau das ist auch auf "Protected"-Zellen übertragbar. Dort sind - soweit ich Bilder finden konnte - üblicherweise IC im SOT-23-6 Package verbaut. Bei DX werden z.B. Boards verkauft, wo auch die Beschriftung sichtbar ist. Darüber habe ich zwar nicht den genauen IC gefunden, aber eine russische Seite, wo sich jemand eingehender mit einer geschützten Zelle befasste und den wohl recht verbreiteten "DW01" nannte. Beim Griff zum erstbesten Handy-Akku fand ich auch genau diesen Typ vor. Die Suche nach "Battery Protection SOT-23" lieferte auch nochmal eine Handvoll Datenblätter diverser Hersteller.
Alle hatten gemeinsam: Der entsprechende Pin war nur bis maximal 0,3V (gegenüber dem Batterie-Plus) zugelassen.

Im Haupt-Einsatzzweck dieser IC: Handy-, Digicam-, ... Ersatzakkus (wogegen geschützte Rundzellen wohl ein absolutes Nischenprodukt sind) spielt das keinerlei Rolle, da ein solcher Anwendungsfall nicht vorkommt.

Das Tückische an den Schaltungen ist, daß ein Defekt nicht zwangsläufig mit einem totalen Versagen der Akku-Funktion einhergeht. Ich hatte kürzlich mal eine 2s-Schutzschaltung getauscht und wollte anschließend rein interessehalber die Abschaltschwellen testen. Beim Laden ging es aber munter über 4,4V. Bei näherer Untersuchung wurde deutlich, daß der IC reagieren "wollte", aber der Charge-Ausgang defekt war, das Gate des FET nicht auf Masse bekam. Hätte ich sonst wohl erst bemerkt, wenn ich es wirklich gebraucht hätte...
(Auch andere IBC-User haben schon ähnliche Fehlfunktionen ausfindig gemacht, sodaß man sich über dort seltene bzw. gar fehlende Berichte von Worst-Case-Szenarien fast wundern muss)

Naja, wie soll man nun reagieren, die für die Akku-Packs diskutierten Lösungen sind ja hier eher wenig praktikabel. Eigentlich kann man nur darauf achten, es besser gar nicht erst in den tiefen Bereich einer Zelle kommen zu lassen (...schwierig).
Ich werde die Handy-Schaltung demnächst mal ein bisschen "quälen", mal schauen ob und bei welchen Spannungen sich da Defekte provozieren lassen, besonders repräsentativ wird das aber auch nicht...
 
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Ob eine Reihenschaltung von geschützten Einzelzellen problematisch sein könnte ist eine interessante Frage.
Wenn ich mal wieder mehr Zeit habe muss ich mich mal damit mal näher beschäftigen.

Auf die Schnelle hab ich vorhin einen Test mit einer Schutzschaltung gemacht die ich vor geraumer Zeit von einem Ultrafire 17670er Akku entfernt hatte.
Mit 2 Netzgeräten, die beide auch als Last arbeiten können, habe ich verschieden Kombinationen von Akkuspannung und von außen an den geschützten Akku angelegte Spannungen getestet und konnte keine Probleme feststellen.
Sobald die durch das eine Netzgerät simulierte Zellenspannung unter 2,5V lag sperrte diese den Entladevorgang und auch bei einer von aussen angelegten Spannung von +20V (bezogen auf Batterie+) am äußeren -Kontakt floss kein nennenswerter Strom.

Schutzschaltungs-IC scheint ein VA7021 zu sein. Die Schaltung ist allerdings etwas umfangreicher als die Beispielapplikation aus dem Datenblatt. Ich kann aber nicht alle Bauteile identifizieren und nicht alle Leiterbahnen erkennen.

Angesicht der Vielzahl verschiedener Schutzschaltungs ICs und möglicher Schaltungsvarianten muss mein Testergebnis nicht auf andere geschützte Akkus übertragbar sein.

Stefan
 
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