Altbekanntes Problem: Mitten beim Arbeiten mit dem Laptop ist der Akku leer, und keine Steckdose in Sicht.

Um die Akkulaufzeit meines Laptops ein "klein" wenig zu strecken, habe ich mit dem Bau eines externen Akkus begonnen, der einfach anstelle des Netzteils an den Laptop angeschlossen wird und mit dem Laptopnetzteil geladen werden kann.

Als Gehäuse für diesen Akku dient ein ausgedientes 3,5" HDD Gehäuse aus Aluminium. Gründe für die Auswahl des Gehäuses: - Ich hatte es - Es hat nichts gekostet - Es bietet ausreichend platz für 16 TR18650 Li-ion Zellen sowie die nötige Elektronik - Es ist stabil und weder zu groß noch zu klein

Die Li-Ion Akkus habe ich mit verzinnter Entlötlitze zu zweier- und Vierergruppen zusammen gelötet, die schließlich in reihe verbunden werden. Somit habe ich 4x4 2,5Ah Zellen mit einer Gesamtspannung und -Kapazität von 16,8V bei 10Ah...

Die fertig verlöteten Zellen

Die Li-Ion Zellen im Gehäuse

Zur Elektronik: Der Akku sollte der Einfachheit halber mit dem Laptopnetzteil geladen werden können. Das Netzteil liefert in meinem Fall 20V bei 4,5A - Ideal für einen Akku mit einer Zellspannung von 16,8V. Natürlich ist ein Totalausfall beim Laden durch direktes Anschließen des Netzteils vorprogrammiert, deswegen muss eine geeignete Ladeelektronik her.

An die Ladeelektronik werden folgende Anforderungen gestellt:

- Laden von 4 Li-Ion Zellen in Reihe - Ladestrom mindestens 3A - Betriebsspannung über 20V - Möglichst klein

Einen passenden IC für diese Ansprüche zu finden war nicht einfach, da die meisten nicht für 4 Zellen ausgelegt sind, oder einen zu niedrigen Ladestrom liefern.

Letztendlich bin ich allerdings doch fündig geworden:

Der MAX745EAP von Maxim ist ein Li-Ion-Lader in Buck-Converter Ausführung. Er kann 1-4 Zellen in Reihe bei einem einstellbaren Ladestrom von bis zu 4A laden, die maximale Versorgungsspannung beträgt 24V. Zudem begnügt er sich mit einer für einen Schaltwandler dieser Art nicht allzu üppigen Außenbeschaltung Ideale Voraussetzungen für die Verwendung in meinem Zusatzakku!

Der erste Prototyp folgt demnächst....

UPDATE 23.09.09: Schutzelektronik

Heute habe ich die Ladeschutzelektronik fertig gestellt, die die Li-Ion Zellen vor Tiefentladung und Überladung schützt. Sie basiert auf einem M1414, ausgeschlachtet aus einem alten Laptop Akku.

Dieser IC überwacht die Spannung eines jeden Zellenblocks und schaltet bei 4,35V bzw 2,3V ab. Diese Werte sind zwar nicht ideal, aber die Schaltung ist klein und schnell aufgebaut.

MM1414

Die fertige Schutzelektronik. Kanten müssen noch geschliffen werden.

UPDATE 28.09.09: Erste Tests

Heute habe ich die oben erwähnte Schutzelektronik einbauen und erfolgreich testen können. Der Akku ist somit gegen Tiefentladen, überladen und Überlastung gesichert. Leider sieht es mit der Ladeschaltung nicht so gut aus...

Eigentlich ist der MAX745 ein recht einfacher Li-Lader in Schaltwandlerform. Trotzdem weigert sich mein Aufbau, aus unerklärlichen gründen, zu funktionieren. Ich werde wohl auf einen anderen Lader ausweichen, sollte dieser sich nicht zum funktionieren überreden lassen.

UPDATE 02.10: Laderegler

Aus Zeitgründen und weil sich mein MAX745-Aufbau nicht zum funktionieren überreden lassen wollte, habe ich mich bezüglich der Ladeelektronik um entschieden.

Für meine endlich fertig gewordene Ladeelektronik verwende ich einen bq24703, eigentlich als Power-selector für Notebooks gedacht, vereint dieser IC sowohl einen Ladeschaltwandler als auch einen Source selector, der es erlaubt, das Netzteil durch zu schleifen.

Auf diese Weise, ist es möglich, das Notebook mit dem Netzteil zu versorgen und gleichzeitig den externen Akku zu laden, ohne das Netzteil zu überlasten. Der bq24703 reduziert hierzu automatisch den Ladestrom, wenn das Notebook einen voreingestellten Maximalstrom überschreitet. Ladestrom und Maximaler Eingangsstrom lassen sich einfach über entsprechende Widerstände setzen. In meinem Fall habe ich mich für 1,6A Ladestrom entschieden.

Schnellladung ist natürlich zusätzlich über die Ausgangsleitung mit entsprechendem externen Ladegerät möglich, sofern es mal schneller gehen soll.

extakkulader1

Oberseite der Platine, noch nicht fertig bestückt, allerdings sind die wichtigsten Funktionen bereits gegeben.

extakkulader2

Hier ist der IC zu sehen. Die Flussmittelreste müssen noch entfernt werden...


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