Akku explodiert beim Laden

[Markus1204]

Wenn ich die Daten auslesen kann dann habe ich, sofern technisch möglich, die Möglichkeit einen "n.i.O." Akku zu reparieren.
Ob und wie das für einen "nicht Hersteller" umzusetzen ist kann und will ich gar nicht beurteilen - nur die Möglichkeiten gäbe es eben.

In eurem Fall reicht es wahrscheinlich zu wissen ob der Akku oder der Schrauber ein Problem hat.

 

[petermitoe]

Mir ist auf alle Fälle gerade heiß geworden weil ich das Ladegerät gestern nicht ausgesteckt hatte.
Ging aber gut.

0,01% hört sich nicht nach wenig an.
Ohne die 100% Referenz zu kennen, wären das 1 von 10.000 Akkus?
Ich habe bestimmt 8-10 Akkus und da wird es viele geben mit ähnlichen Quantitäten.
Bei 4 Akkus im Schnitt wäre das ein Fall pro 2500 Heim- oder Handwerker ....
Und die zeitliche Komponente ist dabei auch noch nicht geklärt.
Ich überlebte und überlebe ja einige Sätze Akkus, ich tausche evtl mal das System, das werden bestimmt nochmal 3-5 Akkusätze, dann wären das bei jedem 500. -800. Akkunutzer ein Brandfall.
Die Vorsichtigen etc können ja auch noch abgezogen werden ...

Ich steck jetzt auf alle Fälle immer aus
Grüße
Peter

 

[Markus1204]

Ich steck jetzt auf alle Fälle immer aus

Das ist tatsächlich das richtige Vorgehen. Ich kann dir nicht sagen ob es tatsächlich 0,01% sind. Wichtig ist, wie schon mehrfach gesagt, das Bewusstmachen, dass gefälschte Akkus ein erhebliches Sicherheitsrisiko sind. Wenn man das weiß und ein paar Spielregeln einhält, dann kann man sehr lange Spaß mit der Technik haben ohne, dass etwas passiert.

Es ist im Grunde wie mit einer Tischkreissäge: mit der nötigen Vorsicht und Nachsicht kann man das Risiko zwar deutlich minimieren aber niemals ganz ausschließen.

 

[BnafetS]

Ich steck jetzt auf alle Fälle immer aus

Das ist tatsächlich das richtige Vorgehen...

Sollte nicht jedes Ladegerät eines namhaften Herstellers abschalten, wenn der Akku voll ist?
Dann wäre doch nur der eigentliche Ladevorgang ein "Risiko". Wenn der Akku voll ist, passiert doch nichts mehr...

Oder sehe ich das falsch?

Gruß
Stefan

 

[Markus1204]

ollte nicht jedes Ladegerät eines namhaften Herstellers abschalten, wenn der Akku voll ist?

Ja. Das BMS im Akku meldet sozusagen: "Hey, ich bin voll! Kannst abschalten Kollege!".
Solange das alles funktioniert passiert da auch nichts weiter. Durch einen Defekt am Akku oder des Ladegerätes kann es allerdings dazu kommen, dass das Ladegerät nicht abschaltet und es kommt zur Überladung. Eine starke Überladung hat quasi immer ein Durchgehen des Akkus zu Folge!

Lag der Akku vorher lange Zeit und wurde ggf. schon leer eingelagert kann es zur Tiefentladung kommen. Dabei kann es zu Dendriten-Bildung (Kuperbrücken) innerhalb der Zelle kommen -> interner Kurzschluss = Brand/thermal Runaway.
Außerdem kann es passieren, dass sich der Elektrolyt zersetzt und die Kapazität dadurch sinkt. Wird dieser Kapazitätsverlust vom BMS nicht erkannt kommt es zur Überladung.

Was genau passiert hängt von vielen Faktoren ab (u.A. Zellchemie etc.).

 

[petermitoe]

Sollte nicht jedes Ladegerät eines namhaften Herstellers abschalten, wenn der Akku voll ist?
Dann wäre doch nur der eigentliche Ladevorgang ein "Risiko". Wenn der Akku voll ist, passiert doch nichts mehr...

Oder sehe ich das falsch?

Gruß
Stefan

Ich meine viele Geräte schalten auf "Erhaltungsladen" was immer das heißt ....
Bei mir leuchtet es grün ...

 

[Markus1204]

Wenn der Akku voll ist, passiert doch nichts mehr...

Das siehst du leider absolut falsch. Wenn der Akku geladen ist, steckt dort ehr viel Energie drin. Wird diese durch einen Defekt freigesetzt (z.B. interner Kurzschluss) kommt es zum Brand. Ein Akku der komplett entladen ist, ist weitestgehend ungefährlich, da keine Energie drin steckt. Nur noch toxische Stoffe.

 

[BnafetS]

Das siehst du leider absolut falsch. Wenn der Akku geladen ist, steckt dort ehr viel Energie drin. Wird diese durch einen Defekt freigesetzt (z.B. interner Kurzschluss) kommt es zum Brand. Ein Akku der komplett entladen ist, ist weitestgehend ungefährlich, da keine Energie drin steckt. Nur noch toxische Stoffe.

Aber das könnte doch dann genauso auch außerhalb des Ladegeräts nach Abschluss des Ladevorgangs passieren?

 

[Markus1204]

Aber das könnte doch dann genauso auch außerhalb des Ladegeräts nach Abschluss des Ladevorgangs passieren?

Das ist richtig! Aber so schließe ich das Risiko einer Überladung aus. Sprich eine Fehlerquelle ist schon einmal eliminiert.

 

[WinfriedM]

Das Risiko scheint wesentlich geringer. Im Netz hab ich Zahlen gefunden, wo ein Akku von 1 Millionen Akkus explodiert oder abfakelt. Da müsste man aber sowieso genauer definieren, um welche Akkus es sich handelt.

Gibts hier im Forum jemanden, dem schon mal ein originaler Werkzeug-Akku eines Markenherstellers hochgegangen ist?

 

[tiepel]

Hi,

Ich meine viele Geräte schalten auf "Erhaltungsladen" was immer das heißt ....
Bei mir leuchtet es grün ...

Hi,
Das gab es bei Ni-basierenden Akkus.
Bei Li-basierenden Akkus wird der Ladestrom abgeschaltet.
Gruß Reimund

 

[uli2003]

Wie viele Hersteller bauen denn ein BMS in den Akku ein?
Und noch dazu, wie viele lesen davon dann jede Zelle einzeln aus, und nicht nur die Reihenschaltung?
Bei den kleinen und mittleren Bosch zB liegen die Zellen ohne jegliche Elektronik direkt an den Polen.
Ein NTC oder PTC ist auch noch an Bord, mehr nicht.
Da wird die Überwachung vom Ladegerät übernommen. Fremdzellen dürften somit wegen mangelnder Ausrüstung wohl auch kein Risiko darstellen.

 

[Holz-Fritze]

Wie viele Hersteller bauen denn ein BMS in den Akku ein?
Und noch dazu, wie viele lesen davon dann jede Zelle einzeln aus, und nicht nur die Reihenschaltung?
Bei den kleinen und mittleren Bosch zB liegen die Zellen ohne jegliche Elektronik direkt an den Polen.
Ein NTC oder PTC ist auch noch an Bord, mehr nicht.
Da wird die Überwachung vom Ladegerät übernommen. Fremdzellen dürften somit wegen mangelnder Ausrüstung wohl auch kein Risiko darstellen.

Bei den Herstellern mit denen wir zusammenarbeiten oder gearbeitet haben, wird nur die Reihenschaltung kontrolliert. Ich kenne keinen Werkzeughersteller der die einzelnen Zellen überwacht. Warum auch. Wenn ich in einem Akku eine einzelne Zelle tausche bestimmen die restlichen alten Zellen die Gesamtlebensdauer. Das ist bei den meißten Akkus Perlen vor die Säue. Der Arbeitsaufwand im Verhältnis zu den Kosten (bei Werkzeugakkus) eines neuen Akkus ist auch viel zu hoch. Bei einem großen Fahrzeugakku bei dem Module getauscht werden mag das noch funktionieren, aber selbst da ist das zweifelhaft.

 

[uli2003]

Die Frage war zudem, welcher Hersteller setzt das in die Akkus ein? Weil oben kritisiert wurde, dass bei Nachbauten an Überwachungselektronik gespart wird.
Sitzt die nicht bei nahezu allen im Ladegerät?

 

[Holz-Fritze]

Die Frage war zudem, welcher Hersteller setzt das in die Akkus ein? Weil oben kritisiert wurde, dass bei Nachbauten an Überwachungselektronik gespart wird.
Sitzt die nicht bei nahezu allen im Ladegerät?

Nein bei denen die ich kenne sitzt ein Teil der Überwachungselektronik im Akku, alleine der Tiefentladungsschutz muss ja in den Akku. Einige Hersteller haben mittlerweile sogar einen µP im Akku der alle Daten mißt und diese über eine digitale Schnittstelle an das Ladegerät bzw. das Werkzeug mitteilt. Aber wie gesagt die einzelnen Zellen werden bei denen die ich kenne nicht überwacht.
Welches Prinzip Makita einsetzt weiß ich nicht, aber schon möglich wenn da die Überwachungselektronik falsche Werte an das Ladegerät schickt, schaltet dies nicht ab.
Die Überwachungselektroniken von den Nachbau-Akkus werden ja oft im Revers-Engineering entwickelt, da kann es auch schon mal vorkommen, dass diese nicht komplett der Originalelektronik entsprechen.

 

[WinfriedM]

Im Akku-Adapter-Thread wurde mal geschrieben, dass derzeit keine Werkzeug-Akkus eine digitale Schnittstelle habe, worüber Werte an ein Ladegerät übermittelt werden.

Wenn man nur die Reihenschaltung ohne Einzelzelle misst, muss man sich halbwegs drauf verlassen können, dass alle Akkus ähnliche Ladezustände haben. Die müssen also selektiert sein. Das macht man bei den billigen Akkus nicht. Dadurch kann es passieren, dass alle Zellen noch halb leer sind und eine schon voll. Dann lädt das Gerät weiter mit hohen Strömen und überlädt die Einzelzelle. Beim Entladen ist es dann umgedreht problematisch, wenn eine Zelle schon die untere Spannung erreicht hat, die anderen aber noch recht fit. Das Problem wird um so ausgeprägter, je mehr Zellen in Reihe geschaltet sind.

Die ungünstigen Effekte der Reihenschaltung hat früher auch massenhaft Nicd-Zellen gekillt. Die schwächste Zelle im Pack wurde beim Entladen sogar umgepolt und das war sehr schädlich.

 

[uli2003]

alleine der Tiefentladungsschutz muss ja in den Akku.

Nö, der kann auch in die Maschine.
Nu war ich mal neugierig. In meinen kleinen Boschs ist außer dem Temp-Sensor nix im Akku. Reine Reihenschaltung der Zellen.

In dem BTX von Metabo wird in der Tat jede (Doppel-)Zelle abgegriffen und ausgewertet. Hier sitzt der Chip auf der Platine am Akku.

Macht wohl jeder anders.

 

[Mr.Ditschy]

@WinfriedM: Ja, hatten das Thema zu den unterschiedlichen Zellen / Akkupacks von Herstellerm schon zu genüge diskutiert ... soll aber eben machen wie jeder will, außer das jemand das in Selbsterfahrung feststellt, kann man heutzutage eh kaum mehr jemanden überzeugen.

 

[Holz-Fritze]

Im Akku-Adapter-Thread wurde mal geschrieben, dass derzeit keine Werkzeug-Akkus eine digitale Schnittstelle habe, worüber Werte an ein Ladegerät übermittelt werden.

Ja das ist schon eine Weile her, mittlerweile hatte ich aber Einblick in die Schaltung eines Werkzeugherstellers und muss sagen es wird gemacht. Die µController sind mittlerweile so preiswert, dass das auch Sinn macht einen µController in den Akku einzubauen der dann sämtliche Werte digital an das Werkzeug und das Ladegerät liefert.
Ich denke in Zukunft wird das bei allen hochpreisigen Geräten Einzug halten. Interessant ist, dass dies abwärtskompatibel ausgeführt wurde, also man merkt nicht ob man einen Akku mit oder ohne digitale Schnittstelle in das Werkzeug einsetzt.

 

[uli2003]

Ja das ist schon eine Weile her, mittlerweile hatte ich aber Einblick in die Schaltung eines Werkzeugherstellers und muss sagen es wird mittlerweile gemacht.

Die Frage ist, welche Werte des Akkus? So spektakulär viel lässt sich da nicht ermitteln. Werden die µC nicht eher dazu benutzt, den Ladezustand an Apps zu übermitteln, damit der Mann im Fahrzeug vorne via Bluetooth nachsehen kann wie voll seine Akkus noch sind, und ob er er alle Gerätschaften an Bord hat, wie beispielsweise bei Boschs 'Connected'?
Li-Ion Zellen lassen sich mit einem Balancer, welcher Art auch immer, ganz sicher laden. Dazu braucht es natürlich den Zugriff auf jede Zelle, und wenn der eh vorhanden ist, keinen Chip im Akku mehr.

 

[Holz-Fritze]

Die Frage ist, welche Werte des Akkus? So spektakulär viel lässt sich da nicht ermitteln. Werden die µC nicht eher dazu benutzt, den Ladezustand an Apps zu übermitteln, damit der Mann im Fahrzeug vorne via Bluetooth nachsehen kann wie voll seine Akkus noch sind, und ob er er alle Gerätschaften an Bord hat, wie beispielsweise bei Boschs 'Connected'?
Li-Ion Zellen lassen sich mit einem Balancer, welcher Art auch immer, ganz sicher laden. Dazu braucht es natürlich den Zugriff auf jede Zelle, und wenn der eh vorhanden ist, keinen Chip im Akku mehr.

Nun man kann dann die Temperatur der einzelnen Zellen, den Ladezustand der einzelnen Zellen und sogar den Strom messen. Daraus kann man schon eine Menge ableiten. So lässt sich dann der Innenwiderstand der einzelnen Zellen bestimmen.
Da es moderne µControllern mit über acht Analogeingängen gibt ist dies alles ziemlich simpel zu lösen. Der Vorteil ist auch dass die Elektronik des Akkus aktiv reagieren kann, wenn z.B. das Ladegerät eine Macke hat, kann der Akku selber eine Überladung verhindern.
Markenhersteller machen sich schon so ihre Gedanken.

 

[WinfriedM]

IBM-Laptops hatten die digitale Schnittstelle schon im Jahr 2000. War auch schon Li-Ion.

Wenn ein uC im Akku drin ist, kann man vor allem den Ladezustand sehr gut nachhalten, was ohne Intelligenz im Akku kaum möglich ist. Man kann aber auch beliebig loggen, wie der Akku verwendet wurde, wie hohe Entladeströme, wie oft und wann geladen, welche Temperaturen aufgetreten sind usw. Mit so einem Log kann man dann später viel gezielter auswerten, was mit dem Akku los ist und ob es Hinweise für gefährliche Störungen gibt. Selbst mechanische Überanspruchung kann man über Beschleunigungssensoren erfassen.

Das ist auch das, was Markus meinte, dass ein BMS im Service nochmal speziell ausgelesen werden kann.

Ein Mikrocontroller kann bei entsprechenden gefährlichen Störungen dem Ladegerät auch sagen, den Akku nicht mehr zu laden. Wenn der Akku z.B. mal runtergefallen ist, geht nichts mehr.

Ich war vor 25 Jahren auf einem Workshop vom Controller-Hersteller Microchip, da wurden solche ausgeklügelten Lade-Management-Systeme schon vorgestellt und die technische Umsetzung besprochen. Wurde damals auch schon im industriellen Bereich (z.B. Gabelstapler) umgesetzt.

 

[uli2003]

Nun man kann dann die Temperatur der einzelnen Zellen, den Ladezustand der einzelnen Zellen und sogar den Strom messen. Daraus kann man schon eine Menge ableiten. So lässt sich dann der Innenwiderstand der einzelnen Zellen bestimmen.

Mal langsam. Zum Messen dieser Daten wird erst einmal auch die Sensorik benötigt. Das muss ja alles auch im Kostenrahmen liegen. Klar, man könnte sogar Beschleunigungssensoren einbauen, nur - wozu?
Die Temperatur? Nun ja, je nachdem wo man misst, werden da entweder mehrere Sensoren benötigt, oder die Ergebnisse sind für die Wurst.
Zellen einzeln messen - bei fast allen Schrauber-Akkupacks höherer Kapazität sind Zellen parallel, und in Reihe geschaltet. Jetzt möchte ich mal sehen, wie du bei einer Zellenparallelschaltung noch einzelne Zellen beurteilen willst. Noch eine Leistungselektronik zum trennen dazwischen?

Das ist auch das, was Markus meinte, dass ein BMS im Service nochmal speziell ausgelesen werden kann.

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Ganz ehrlich, dass das technisch möglich ist und bei bestimmten Anwendungen auch Sinn macht, bestreite ich nicht.
Antriebsbatterien für Fahrzeuge, Sicherheits- oder medizinische Anwendungen, Luftfahrttechnik und alles was noch so hochverfügbar sein muss..
Aber der Aufhänger dieses Threads ist ein Akkuschrauber, und da wird es nicht so weit kommen.

 

[Holz-Fritze]

Mal langsam. Zum Messen dieser Daten wird erst einmal auch die Sensorik benötigt. Das muss ja alles auch im Kostenrahmen liegen. Klar, man könnte sogar Beschleunigungssensoren einbauen, nur - wozu?

Zum Messen der Zellenspannung benötige ich zwei Widerstände pro Zelle, zum Messen des Stroms einen Shunt. Für die Temperatur gibt es kostengünstige Chips die einem die Temperatur direkt digital liefern. Ich schrieb ja, heutige µC haben etliche A/D Eingänge (im Übrigen heißen sie deswegen ja Mikrocontroller), diese können über einen Spannungsteiler die Zellenspannung direkt messen. Es gibt sogar µC mit eingebauten OP Amps. Alles kein Thema mehr. Der Preis für solche µCs liegt bei den Stückzahlen in denen die üblichen Hersteller diese einkaufen irgendwo im Cent Bereich. Beschleunigungssensoren sind dank den Handys auch kein Kostenfaktor mehr.

Du denkst noch im alten Rahmen, aber durch die Entwicklung von Smartphones fallen jede Menge preiswerte Sensoren und Chips an. Früher hat man als Entwickler gesagt "nee das ist zu teuer", heute sagt man "ok warum nicht".
Ich setze aktuell zum Beispiel einen Schaltregler ein von 5V auf 3,3V, der kann 1,5A Peak und 0,7A Dauerstrom. Keine externe Schaltung mehr nötig selbst die Induktivität ist an Board, das Dingen ist so groß wie ein Streichholzkopf und kostet selbst bei kleinen Stückzahlen unter einem Euro. Vor ein paar Jahren undenkbar.

 

[Holz-Fritze]

Ich war vor 25 Jahren auf einem Workshop vom Controller-Hersteller Microchip, da wurden solche ausgeklügelten Lade-Management-Systeme schon vorgestellt und die technische Umsetzung besprochen. Wurde damals auch schon im industriellen Bereich (z.B. Gabelstapler) umgesetzt.

Ja ja Microchip mit µC von denen muss ich mich jeden Tage rumärgern (Spaß, nein die sind schon brauchbar es gibt schlimmere, zum Beispiel von Atmel die SAM Reihe)
Aber bei se waei : https://www.microchip.com/design-centers/power-management/battery-management