Kategorie
Der Begriff Balancer, zu deutsch (Zellen-Ladungszustands-) Ausgleicher oder Ausgleichsregler, bezeichnet ein elektrisches Gerät, das optimale Ladung einzelner Zellen von Lithium-Ionen-Akkus oder Lithium-Polymer-Akkus, sowie einen Schutz vor Überladung gewährleistet.
Im praktischen Einsatz von mehrzelligen Lithium-Akkus hat sich herausgestellt, dass die einzelnen Zellen bei der Entladung unterschiedliche Spannungslagen erreichen. Ebenso erreichen in Reihe geschaltete Zellen beim gemeinsamen Laden nicht die gleiche Lade-Endspannung.
Da Lithium-Akkus empfindlich gegen Überladung (Zellenspannung > ~4,2 V) und Tiefentladung (Zellenspannung < ~2,75 V) sind, empfiehlt es sich, die Zellen beim Laden einzeln zu kontrollieren. Dazu werden bei mehrzelligen Akkus für jede Zelle separate Anschlüsse bereitgestellt, die das Laden jeder einzelnen Zelle gestatten. Um diese wartungs- und zeitaufwändige Einzelladung zu vereinfachen, gibt es Ladegeräte, wie den Lithium-Polymer-Balancer, der an diese Anschlüsse angeschlossen wird. Der Balancer überwacht während des Ladevorgangs die Spannungen der einzelnen Zellen.
Arbeitsweisen
Es haben sich zwei Methoden etabliert die unterschiedlichen Zellenspannungen auszugleichen. Die am häufigsten genutzte Variante vernichtet die Ladeenergie der Zellen, welche ein höheres Spannungslevel besitzen, indem diese zum Beispiel durch einen Widerstand in Wärme umgewandelt wird. Alternativ können Zellen mit niedrigerem Ladestand gezielt mit höherem Strom geladen werden.
Praktische Ausführung
Balancer werden überall dort eingesetzt, wo mehrere Lithium-Akkuzellen zu einer Batterie verschaltet werden. Typische Beispiele sind Akkupakete für Notebook-Computer, Camcorder, Akkuwerkzeuge oder Elektrofahrzeuge.
Bei den meisten Anwendungsfällen im Konsumbereich werden Balancer und Akkuzellen in einem gemeinsamen Modul zusammengefasst, das oft noch weitere Batteriemanagementfunktionen enthält. Im Hobby-Modellbau werden dagegen Akku und Balancer getrennt voneinander verwendet, oder der Balancer ist im externen Ladegerät integriert. Die Verbindung zwischen Balancer und Akku erfolgt mit Hilfe teilweise genormter Steckersysteme. Da der Balancer die Spannung jeder einzelnen Zelle überwacht, müssen deren Anschlüsse auch jeweils einzeln auf die Steckerkontakte gelegt sein. Bei größeren Zellen, beispielsweise bei Traktionsbatterien in Elektroautos ist der Balancer ein Teil des Batteriemanagementsystem.
Anschlusssysteme im Modellbau
Da sich die Hersteller nicht auf einen einheitlichen Standard für ihre Balancer-Anschlüsse geeinigt haben, gibt es mittlerweile eine Vielzahl an Steckersystemen:
| Steckersystem | "Hardware" Akkuseitig | Hersteller |
|---|---|---|
| EHR (EH) | einreihiger Stecker |
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| XHP (XH) |
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| FTP (TP) |
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| PQ |
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| MPX |
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| Schulze Elektronik | zweireihige Buchse |
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Anschlussbelegung
Am weitesten verbreitet ist eine einreihige Buchsenleiste, welche außen Gesamtplus und Gesamtminus beinhaltet. Folgende Beispiele sollen das Anschlussschema verdeutlichen:
3s-Lipo (Serienschaltung von 3 Zellen):
| Pin | Spannung (in V) |
|---|---|
| 1 | 0 |
| 2 | 3,7 |
| 3 | 7,4 |
| 4 | 11,1 |
6s-Lipo (Serienschaltung von 6 Zellen):
| Pin | Spannung (in V) |
|---|---|
| 1 | 0 |
| 2 | 3,7 |
| 3 | 7,4 |
| 4 | 11,1 |
| 5 | 14,8 |
| 6 | 18,5 |
| 7 | 22,2 |
Weblinks
Commons: Balancer – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien