externen Akku für Notebook bauen für mehr Betriebszeit

[Kraeuterbutter]

Hallo..

Frage:
um einen externen akku an einen Laptop anzuschliessen, wieviel Spannung darf der haben ?
Notebook ist ein ACER.

das Netzteil (habs leider grad ned hier) hat glaub ich nen Aufdruck mit 19V

wie "tolerant" ist so ein "Ladestrom-Eingang" bei einem Notbook ?

ich würde gern
A123 Fepo4 Zellen von http://www.a123systems.com/newsite/index.php

einsetzen..

5 Zellen in Serie hätten eine Ladeschlussspannung von 18Volt (3,6V*5)
unter Last dann aber eher 15Volt (3V*5)

6 Zellen in Serie hätten eine
Ladeschlussspannung von 21,6V
unter Last würde die dann auf ca. 18V zurückgehen

FRAGE:
würde ein Laptop diese 21,6V des Akkus direkt vom Ladegerät wohl überstehen ?!?

generell dachte ich an einen Akku
6s3p (6 Zellen in Serie, das ganze 3fach)

wären:
6,9Ah
sollte doch für 3-5 Stunden zusätzliche Power gut sein ?

am liebsten würde ich halt FePO4 einsetzen, auch wenn sie eine "ungewöhnliche" Ladeschlussspannung haben (3,6V und nicht 4,2Volt wie LiIon)

Vorteile für mich:
* brennen nicht (somit sehr sicher, sicherer wie alle derzeitigen LiIon/Lipolymere derzeit am Markt)
* keine Überwachungselektronik nötig
* halten bei der geringen Belastung eines Laptops mehrere 1000 Zyklen
* Lebensdauer >10 Jahre
* schnell ladbar (mit geeignetem Ladegerät theoretisch in 5min wieder zu 90% gefüllt)
* äusserst robust (elektrisch (Tiefentladung, Überladung) als auch mechanisch (lasergeschweisstes Alugehäuse))
* mit 1,2kg noch nicht zu schwer

[Wildfoot]

Nun, das Problem ist der Anschluss der Zellen an das Notebook.
Der NT-Eingang am Schleppy geht davon aus, dass er (bei ACER) eine auf 19.3VDC +/- 0.3V geregelte Spannung erhält. Darum kannst nicht einfach eine Zellen-Spannung von 21.6V anlegen und dann warten, bis bei 18V bist.

Der Spannungseingang des Laptopakkus hat nachgeschaltet noch DC-DC Konverter, welche dir aus der schwankenden Akkuspannung (bei Acer meist 16.8V bis 12.75V) die benötigten geregelten Spannungen 12V, 5V und 3.3V erstellen.

Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung des NT-Spannungseingangs ist, dass dann der dort angeschlossene Akku den Akku im Akku-Schacht des Schleppys läd. ==> Akku läd Akku, was extrem Energie-ineffizient ist, da kannst ja auch gleich die Energie verheizen.

Aber technisch ist es schon möglich, du musst nur dafür sorgen, dass die Akkuspannung des ext. Akkus nicht unter 20VDC fällt (19.3VDC + Verlustspannung des DC-DC Konverters) und dann mit einem DC-DC Konverter die Spannung 19.3VDC fix geregelt erstellen lassen.
Also sind 7 Zellen in Serie zu empfehlen. Der Konverter muss natürlich dem maximal auftretenden Strom gewachsen sein. Es muss ein DC-DC Konverter sein und kein analoger Spannungsregler, da dieser buchstäblich grilliert würde und auch, da dann die Energie-Effizienz massiv besser ist, was für Akkubetrieb sehr wünschenswert ist.

Definitiv nicht zu empfehlen ist allerding das Schnell-Laden von Zellen, ganz egal was für Zellen, ob NiCd, NiMH, Lion oder Bleiakkus oder nun diese A123 Fepo4!! Das Laden einer Akku-Zelle ist ein chemischer Prozess, welcher nunmal seine Zeit braucht. Jede Schnellladung fährt mit der Spannung (viel) zu hoch, was den Akku chemisch zerstört!!

Gruss Wildfoot

[Kraeuterbutter]

Hallo !
Danke für deinen sehr ausführlichen Beitrag !

zu den 19Volt hab ich von einem Fliegerkollegen folgendes erfahren:

ch hatte mal ein Netgear Notebook (heute Gericom), das war auch mit 18 oder 19V eingangsspannung angegeben. Im Auto habe ich es an die 12V bordspannung angeschlossen und es hat astrein funktioniert, sogar 13 stunden dauerbetrieb. ACHTUNG, beim anlassen und abschalten des motors abstecken, die spannungsschwankung mag er gar ned.....
Im Reisebus hab ich ihn dann sogar mal im glauben, 12V zu bekommen, an einen 24V Bordspannungs-stecker gesteckt. 3h später hat der Fahrer gefragt ob dem teil 24V nicht schaden....anscheinend nicht, die gesamte hin und rückfahrt hat er nicht gemault und wurde nicht all zu heiß.

Die 19V sind also relativ zu sehen, da im Notebook meist eine spannungsstabilisierung eingebaut ist. Alles +/- ein paar volt macht er ohne weiteres mit, nur unter 12V würde ich nicht gehen (z.B. autobatterie ohne lichtmaschine hat nicht gereicht, da nur 11,8V)

naja.. muss nicht sein, dass man das 1:1 aufs Acer umlegen kann..

deshalb werd ich es jetzt so machen:
verwende nur 5s Fepo4 A123

Voll haben die 18Volt
Nennspannung 16,5Volt
Leer: 12,5Volt
(wobei es den Zellen aber nix tut sie unter 10Volt zu entladen,was aber sinnlos ist, weil nur noch 1% Kapazität so zu holen sind)

der interne Akku des Acers hat:
16,8volt frisch vom Lader
14,8Volt Nennspannung
12Volt leer

wenn das beim anderen Notebook mit ner Autobatterie funktioniert hat..
ich würde somit nicht den internen Notebook-Akku damit laden,
sondern ihn "stützen"
und kaputtmachen kann ich so sicher auch nix

zu deiner Aussage zum Schnell-Laden von Zellen:
Schnellladung verkürzt immer die Lebensdauer

ABER:
die Spannung wird NICHT zu hoch gefahren bei der Schnellladung von Lipos oder A123 Fepo4
Mein Orbit Micro PRO Lader hält den eingestellten Voltwert extrem genau.
Verantwortlich hierfür ist wohl der hochauflösende mit 16Bit rechnende AD-Wandler.
Messungen bei einem Test mit einem geeichten Voltmeter (keins dieser 20 Euro Conrad-Billigteile)
hat eine maximale Abweichung von ~0,6% ergeben (sowohl bei der STrommessung als auch bei der spannungsmessung)

die Spannung wird vom Akku ja selbst "geregelt"..
gegen Ladeende wird dann der Ladestrom vom Lader reduziert sodass die Spannung nicht über die 4,23Volt für Lipos klettert (ich verwende bei meinem Orbit 4,18Volt/Zelle Abschaltspannung)
erreicht der Ladestrum 1/10 des ursprünglich gewählten Ladestromes wird die Ladung beendet

zu den Fepo4:
auch hier (3,6Volt Ladeschlussspannung) hält der Lader diese genau ein (bei 18Volt ca. 0,1Volt Abweichung über ganzen Pack, also pro Zelle maximal 0,02Volt)

Tests der Fepo-Zellen haben ergeben, dass selbst eine Überladung der Zellen um 0,8Volt pro Zelle (also auf 4,3Volt statt 3,6Volt) KEINE nennenswerte negativen Folgen messbar waren..
(Test wurde 250 Zyklen lang durchgeführt, kapazitätsverlust etwas höher)

Angabe des Hestellers:
bei Ladung mit 4C (14-16min voll)
und Entladung mit 10C
werden 1000Zyklen erreicht !
(das wären 6 Jahre lang alle 2 Tage eine Ladung !)

Tests in der RC-Modellflugkommunity haben ergeben:
Ladung mit 3C (= 7A Ladestrom, voll in 20min)
und Entladung mit 6C (~15A)
wurden 1050 Zyklen erreicht (danach noch fast 80% der Originalkapazität)

hier muss aber gesagt werden: in der Mitte des Tests wurden versuchsweise die Zellen 250 Zyklen lang auf 4,3Volt überladen !!
trotzdem über 1000Zyklen !

ein zweiter Test mit höheren Ladestrom 5C (~12A innerhalb von ~12min) und höheren Entladestrom (10C, ca. ~22A)

ergab 800 Zyklen
danach wurde Test abgebrochen, Zellen bei ~75-80% Kapazität, also noch nicht kaputt)

Tests mit Ladeströmen von 10C (in 5min vollgeladen) haben bis jetzt 300 Zyklen lang hingehaut (zellen sind noch nicht kaputt, mehr Zyklen hat er halt noch nicht verflogen)

und einer hat sie sogar mal mit 32A (Anfangsladestrom 76A) in 4min 20sec. vollgeladen
auch das haben sie mitgemacht..

meine eigenen setzte ich im Heli ein..
bis jetzt ~60Zyklen
mache sie in 4min 30sec. leer (peaks bis über 1000Watt)
und lade sie sofort danach im warmen Zustand gleich wieder mit 8A (mehr kann mein Ladegerät nicht) in ~16min wieder voll

kein Problem damit
wie gesagt: die Zellen sind was belastungsfähigkeit angeht (30C DAuer, 50C Peak) nicht mit Notebookzellen die vielleicht 1C-2C Dauer schaffen zu vergleichen)

achja: bei geringen Entladeströmen und geringen Ladeströmen werden mehrere Tausend Volle Zyklen für Lebensdauer angegeben..
aber wer braucht das ?!

[Kraeuterbutter]

hier noch ein Zyklen-test von Kokam 4000 LIthium Polymere

http://www.slowflyer.ch/downloads/tn07004.pdf

(ist halt English, aber ich denke sicher kein Problem zu verstehen)

da Lipos auch durchs "Rumliegen" von alleine altern, bringt es kaum was der Lebensdauer zuliebe mit geringen Strömen zu laden,
wenn sie auch mit hohen Ladeströmen 400Zyklen schafft..

ich denke die 400Zyklen wird man sowieso nicht erreichen weil einem vorher die Akkus wegaltern (~3-4Jahre, viel älter wird ein Lipo nicht)

[LouCypher]

nach meinen erfahrungen ist es relativ egal ob du ein notebook mit etwas mehr oder weniger volt speist als vorgesehen, solange die leistung der stromquelle passt.

[Kraeuterbutter]

die Leistung passt bei meinem akku sicher..

aus 1kg Fepo4 krieg ich ca. 1500Watt Dauerleistung und bis ca. 2800Watt kurzzeitig (für 5-10 Sekunden)


ich werd es jetzt mal mit
5s1p Fepo4 A123 ( 355g leicht)
(siehe Video vom Akku 5s1p)

bzw.
4s2p ThunderPower Prolite 4000mAh (340g leicht)
(siehe Video von diesem Akku 4s2p)

probieren...
ich denke die Leistung ist ausreichend

[Herwig]

Bezueglich ob 19V +/- 0.3V: Wenn du ausprobieren moechtest, mit welcher Spannung der NT-Eingang laeuft, haeng das Notebook an ein Labornetzteil mit veraenderbarer Spannung. Auge mal Pi wuerde ich bei 21V anfangen und nach unten bis das Geraet halt keinen Muckser mehr macht.
Beobachte dabei die Stromaufnahme.

Bezueglich Akku laedt Akku: Sollte dein Notebook auch ohne eingestecktem Akku laufen, dann nimm ihn einfach raus. Das ist dann wie wenn du den Apparat dauerhaft nur am Netzteil betreibst. Ausserdem ist das Ding dann auch leichter
Bloed wirds nur, wenn der Akku Teil des Gehaeuses ist, also zB ein Gummifuss daran angebracht ist wie bei meiner uralten Gericom-Kruecke.

Eine Moeglichkeit der Speisung gaebe es noch, allerdings sehr experimentell: Lege die Akku-Anschluesse frei und steck NUR den externen Strom dran, lasse die Kommunikationsanschluesse vom Mobo zu Akku frei. Bei manchen Notebooks geht das, andere wollen unbedingt mit dem Akku plaudern und booten "nur mit Strom" leider nicht.


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Historie: Vor langer Zeit rettete ich mal einen sehr alten Laptop vor der Verschrottung, war ein 386er in der Groesse eines Hohlziegels. Dessen Akkupack bestand allen Ernstes noch aus NiCd-Zellen (12V), welche einfach per + und - (mit Temperatursensor) am Mobo angesteckt war. Der Akku war natuerlich laengst tot, aber zum Glueck nicht ausgelaufen. An den Anschluss hab ich dann einfach 12V extern gespeist und das Ding lief ohne Widerspruch. War halt noch robuste Technik im Gegensatz zu den LiIons die auch gerne aus dem Stand heraus dem Besitzer um die Ohren fliegen

[Wildfoot]

Also die 19V +/-0.3V sind die Anforderungen an mein NT von meinem Acer TravelMate 535LC. Ob der auch mit merkbar anderer Spannung auf dem NT-Eingang (12 oder bis 24V) läuft, habe ich nicht ausprobiert, dafür wäre mir ein allfälliger Schaden am Schleppy zu teuer.
Dass danach Schleppyintern ja noch DC-DC Konverter nachfolgen um die Systemspannungen 12, 5 und 3.3V zu erstellen, habe ich ja schon geschrieben.

der interne Akku des Acers hat:
16,8volt frisch vom Lader
14,8Volt Nennspannung
12Volt leer

Das stimmt fast, ausser die Leer-Spannung. Die Akkuinterne Elektronik riegelt den Spannungsausgang knapp nach 12.75V ab. Zumindest ist das bei meinen beiden Akkutypen (BTP-34A1 und BATBY27L) so.

Das Schnellladen habe ich vielleicht nicht richtig erklärt. Natürlich wird die Spannung über der Zelle (meistens zumindest ) von der Zelle selbst bestimmt. Normalerweise ist ja der Zelle noch einen Widerstand in Serie geschalten und über das Ganze wird nun eine Spannung (die sogenannte "Treibende Spannung") angelegt. Ist diese Treibende Spannung zu hoch eingestellt, dann ist zuerst der Ladestrom zu hoch und danach fährt man mit der Zelle eine zu hohe Spannung an.
Wenn du aber ein Ladegerät hast, welches zuerst auf den maximal zulässigen Ladestrom regelt und danach, wenn die maximal zulässige Zellenspannung erreicht ist, die Zellenspannung fix ausregelt, bis dass die Zelle vollständig geladen ist, dann ist alles O.K.

Grundsätzlich ist Schnellladen schädlich für die Zelle, weil man da dem chemischen Prozess nicht die Zeit gibt, vollständig abzulaufen. Somit wird die Zelle dann fast immer chemisch zerstört.

Gruss Wildfoot

[Kraeuterbutter]

@wildfoot:
Schnell-Ladung:
betreibe ich in der Praxis seit nun bald 20 Jahren

(mit Nicd, NimH, Lipos, LiIon, LiMn, und jetzt Fepo4...)

letztens hab ich alte 1200 Sub-C (nicd) gefunden
--> 3mal formatierungsladen,
dann ne 1C Schnellladung
=> die zellen funktionieren.. dürfte ~15 Jahre alt sein

also:
Schnellladung verlängert das Leben einer Zelle wohl nicht,
aber

Somit wird die Zelle dann fast immer chemisch zerstört.

stimmt einfach nicht.
zumindest nicht bei Hochstromzellen

was ist (für mich) eine Hochstromzelle:
(Hochstromzelle = Zellen die mindestens eine Entladung mit 10C Dauerstrom (= das 10fache der Kapazität) vertragen, sprich: Entladung in 6min)

zum Ladevorgang:
Ladevorgang von Nicd und Nimh unterscheidet sich gravierend von Ladevorgang von Lipos/LiIOn/Fepo4

bei Nicd/NiMh bevorzuge ich das Reflex-Ladeverfahren bei Schnelladung..
da kann ich in eine 2400er-Zelle mit 8A reinblasen, ohne dass sich die Zellen zu stark erwärmen
auch scheint der Memory-Effekt bei den Nicd dadurch viel geringer ausgeprägt zu sein (formieren hin und wieder erspart man sich trotzdem nicht)

ad Ladegerät:
derzeit benutze ich einen
Orbit PRO

(kann man über Schnittstelle mit PC verbinden, über Balancer ist dann sogar über PC eine Einzelzellenüberwachung und protokollierung möglich)

hier ein Testbericht (hier im Test nur die Ladestromschwächere Version)
http://www.elektromodellflug.de/Uplo...icht_Orbit.pdf


und demnächst kommt wohl noch ein
Infinity 3 hinzu


bietet 10A Ladestrom, womit 2,3Ah-Stunden Akkus recht schnell geladen werden

oder
dieses dieses hier: Pulsar2
http://pp-rc.de/SHOP/FOTO/PULSAR2/P2...Aufwind_de.pdf

ebenfalls 10A und einen Lipo-Fast-Mode..
damit sind Fepo4 sogar in 12-13min voll

ich werds jetzt so versuchen:
den Original-Akku eben mit einem Akku der noch unter 19Volt bleibt zu puffern,
also zu stützen
einfach um die Notebooklaufzeit zu verlängern..
(reicht derzeit im Zug so für 2 Stunden... 4 Stunden wären nett)

[Kraeuterbutter]

hier noch was zum Schmunzeln:

ein kleines Video
so laden die Kärnter ihre Akkus:
http://stud3.tuwien.ac.at/~e9625624/...rekt_laden.avi