Of: waarom het beter is gewoon het origineel te kopen...

Een collega...

..had het over een laptop-accu die hij weg zou doen omdat 'ie toch niet meer werkte. Omdat ik altijd nieuwsgierig ben naar de binnenkant, vroeg ik of ik 'm misschien mocht hebben ter autopsie.

Toen hij de accu mee had en dit een derde-partij accu bleek te zijn, was ik helemaal nieuwsgierig. Iedereen kent wel de verhalen van slecht presterende of zelfs exploderende accu's van onbetrouwbaar(der) fabrikaat.

Nu kon ik eens kijken of dat klopt en ik zeg het maar vooraf: ja, in dit geval is het een bloedlink schepsel, met nog wat verborgen gebreken ook.

Eerste indruk

De eerste indruk is niet verkeerd, al valt het wel erg karige aantal logo's van toelatingen, certificering en dergelijke nogal op.
Over het CE-logo kan ik kort zijn: dat kan niet anders dan vals zijn, zo onveilig als deze accu is. Als het wel echt is, zit er een importeur achter die geen kennis van zaken heeft.

De capaciteit is met 4400 mAh geloofwaardig, maar niet geheel juist, maar dat komt pas naar boven bij het bekijken van de cellen zelf.

Destructief openen

Zoals helaas nogal gebruikelijk met dit soort accupacks moest ook deze vrijwel verwoest worden om bij de cellen te komen. Maar dan krijg je ook wel 'waar' voor je ontdekkingsdrang.
De eerste indruk is wat rommelig: de solderingen zijn niet geheel netjes en er lijkt op meerdere plekken met kapton-tape gerommeld om er nog wat isolatie bij te knutselen.

De cel-opdruk toont FST 18650-2000 mAh, de fabrikant is Far East First New Energy Company LTD. De reputatie ken ik niet, maar dat ik cellen van ze voor het eerst zie, zegt wel iets. De capaciteit is opvallend, er wordt 400 mAh bijbedacht door de samensteller van het pack (4400 mAh volgens de opdruk)

De celspanningen bleken onderling maar weinig af te wijken, de 63 milliVolt in rust was niet schrikbarend, al kan de situatie bij laden of ontladen totaal anders zijn. Dit is alleen wel het meetbare deel van het verhaal, er bleek toch echt wel wat meer mis te zijn dan alleen wat afwijking in de celspanningen, daarover straks meer.

En tot zover het goede nieuws...

Bij het scheiden van de cellen viel deze plek op. Waar een verbinding naar de beveiligingsprint zat door middel van een soldeerlip aan de nikkelstrip, was de isolatie van een van de cellen gesmolten door de betreffende soldeeractie en waren ook de nodige tinbolletjes te vinden.

Dat lijkt misschien onschuldig, maar tussen negatieve en positieve aansluiting van een cel zit maar weinig ruimte en zo'n bolletje kan grote gevolgen hebben.

Daarnaast zijn er in het verleden ook wel vliegtuigen neergestort door zeer klein metaal-afval. Nou zal de accu of laptop niet neerstorten, maar stel je voor dat de laptop met deze accu aan boord van een toestel komt en er iets mis gaat...

Dit was overigens niet de enige plek met schade aan de isolatie en hoewel het in beide gevallen de negatieve aansluiting van de cel betreft, dezelfde aansluiting als de soldeerlip, kun je wel vraagtekens zetten bij de kwaliteitscontrole én wat je nog meer tegen kunt komen en eventueel onzichtbaar is. Maar geloof me, het wordt nog veel erger...

De print met het Battery Management System mist namelijk enkele belangrijke zaken. Het hart wordt gevormd door een SH79F329 AFE (Analog Front End). Dat betekent dat een host de belangrijkste beslissingen neemt, dat is opzich logisch voor dit soort accu's.
De gebruikte controller binnenin is een wat bijzonder type, een kloon van een 8051 microcontroller.
Dat is opzich niet erg, maar daardoor heeft het IC allerhande extra's aan boord die je niet nodig hebt voor dit soort taken.

Een interne temperatuurbewaking van het IC lijkt te ontbreken. Omdat het datablad alleen in het Chinees te vinden is, weet ik niet of dit IC ook kan balanceren. Het functionele blokschema lijkt dat wel te suggereren. Als er géén temperatuurbewaking maar wél balanceeropties zijn, is dat fout nummer 1. Als het balanceren fout gaat (er kan maar beperkt vermogen afgefakkeld worden in de TSSOP38 behuizing), kan dat ook het einde van de controller betekenen.

Bij de linkerkant van de print werd het écht griezelig. Allereerst zie je geheel rechts de aansluitingen voor een externe thermistor. En inderdaad, die ontbreekt, vond de fabrikant blijkbaar niet nodig. In laptopaccu's van HP en Compaq die ik heb gesloopt ontbreken ze nooit.

Een thermistor is geen wondermiddel en kan niet alles stoppen, maar het kan wel een alarmstatus afroepen door de te sterk oplopende temperatuur, wat op diens beurt weer de FETs uitschakelt (en dus eventueel laden en daarmee toevoer van energie stopt).

Daarnaast biedt de thermistor veiligheid tegen laden bij hoge temperatuur. Hoewel het af te raden is een laptop in een auto te laten liggen (diefstal), is het niet ondenkbaar. Op een warme zomerdag kan het zo 50 graden worden als de zon er goed op staat en als je dan ook nog de accu gaat laden zit je dicht tegen de bovengrens van laden aan. Maar zonder thermistor weet het BMS dat niet.

Gevolg: er wordt gewoon geladen én als de cellen daarbij iets extra opwarmen kan dat zomaar tot een thermische kettingreactie (thermal runaway) leiden. Daarnaast heeft de temperatuur van de cellen invloed op de klemspanning, die in verwarmde toestand lager is dan bij lagere temperatuur. Overladen is dan ook een groter risico en wederom: als het BMS dat niet weet door ontbrekende thermistor kan daar niet op gereageerd worden door eerder te stoppen met laden.

Maar geheel links, bij de twee FETs, zit toch echt wel het griezeligste van alles. Er zit een nette opdruk op de print voor een zekering, maar die is nergens te bekennen. Als het goed is schakelt het AFE uit als het te dol wordt, maar dat is het punt: als het goed is. Als het AFE faalt of de laad en/of ontlaad-FETs kortgesloten raken is er niets dat een catastrofaal falen van de print of cellen nog tegenhoudt.

En het blijkt nog erger: niet alleen zit er geen zekering, er blijkt ook helemaal geen onderbreking te zitten in de print: de opdruk zit er puur voor het idee. Het had me niet eens verbaast als er wél een zekering had gezeten, maar die er voor nop in zat omdat het printspoor gewoon doorloopt richting FETs en controller.

Als je dacht dat dit het was, gaan we nog even verder. Ik schreef al dat ik nog terug zou komen op de cellen. Ik nummerde ze zodat de celgroepen van elkaar te onderscheiden waren en om te zien of er grote individuele verschillen tussen cellen uit dezelfde groep zouden zijn.

Bij het in de lader plaatsen bleef positie 4 nul aangeven, wat ik ook probeerde. Ik wisselde een van de cellen om, maar dan bleef die positie nul, het zat 'm dus in de cel. Ook de cel van een andere groep bleef een 'nul' tonen.

Er was van de 3 groepen nog maar 1 groep die uit twee cellen bestond, de overige twee moesten het met elk 1 cel doen. Van de overige cellen was nog maar de helft van de capaciteit over.

Laatste metingen en conclusie

Met de multimeter controleerde ik de twee cellen, maar die gaf echt rotsvast 0 Volt aan. Ik bewerkte beide cellen met de labvoeding, maar de stroommeter bleef op 0 hangen.

Dat is bijzonder, want mijn ervaring is dat cellen altijd nog tientallen milliVolt restspanning tonen maar bij aansluiten altijd stroom trekken.

Áls ze stroom trekken, kan de celspanning binnen enkele minuten weer naar gezonde waardes klimmen. Er is dan capaciteitsverlies, maar de cel kan (vaak) z'n werk nog doen.

Het andere scenario is een cel die wel stroom trekt, maar waarvan de klemspanning niet stijgt en alleen maar warm wordt, zelfs bij fracties van de normale laadstroom. Dergelijke cellen zijn afgeschreven.

Vanwege het ontbreken van enige klemspanning en de stroom-meter die op 0 blijft hangen bij aansluiten van de labvoeding, is mijn enige conclusie dan ook dat in het geval van die twee cellen het overdrukventiel geactiveerd is, een allerlaatste redmiddel als er binnenin de cel iets mis gaat en het BMS niet ingrijpt. En dat dat gebeurt is, vind ik gezien de print en al z'n ontbrekende veiligheiden niet raar.

Conclusie: griezelig onveilig spul. Koop, als dat kan, het origineel of een namaak bij een winkel waarvan je mag verwachten dat er betere kwaliteitscontrole plaatsvindt bij de importeur.

---