Netzteil/Akku für Pi5

[trisgump]

Guten Abend. Ich weiß nicht so recht wohin mit mir bei dieser Frage.

Ich habe einen Pi 5. Für diesen will ich einen Akku bauen.
Er verbraucht theoretisch unter Last 27Watt, praktisch taumel ich eher bei 20 Watt herum. Das sollte bei 5V etwa 6 Ampere entsprechen, wenn ich einfach mal von 30 Watt ausgehe.
Akkus sind diese hier:
5000mAh 3,7V Samsung (4 Stück.)
Ich will mindestens genau so schnell laden, wie sich die Akkus entladen. Eher Schneller.

Jetzt mein Plan:
1-12V 6A Netzteil
2-Buchse (falscher Durchmesser. Muss ich noch richtigen aussuchen)
3-BMS(brauch ich das überhaupt? Hat das Netzteil nicht schon das entsprechende BMS?)
4-Step-down
5-Samsung Akkus 3,7V (4 Stück. Parallelschaltung nicht Reihe)
6-Step-up

Ja, es gibt Powerbanks. Allerdings ist das wohl eher für den Pi3/4 geeignet als für den 5er, da dieser einfach mehr Versorgung braucht, als die älteren. Ich bin Laie auf dem Gebiet und frage mich, ob das nicht eleganter, günstiger geht. Und ich will kein UPS-HAT. Weil das etwas überteuert ist, ich somit auch von der Bauform eingeschränkt bin und ich das einfach einmal machen will, um mir entsprechende Grundkenntnisse anzueignen.

Das hier ist eine Art, Akku mit Netzteil. Darum bin ich jetzt in dem Forum und wäre für Hilfe dankbar, falls es besser geht als von mir hier beschrieben.

LG

Ergänzung (24. November 2024)

Auf dem Original Raspberry Ladekabel steht:
Output:
5.1V = 5.0A 25.5W
9.0V = 3.0A 27W
12.0V = 2.25A 27W
15.0V = 1.8A 27W

Evtl könnte ich ja auf das Netzteil nutzen, das sollte doch eauch einen integrierten Schutzschalter haben, aber ich weiß nicht, wie dolle ich damit den INR21700-50E Akku laden kann. Somit wäre das Thema "Schneller laden, als Entladen" vom Tisch und ich könnte bestenfalls eine Art Haltezustand erreichen.

 

[Das MatZe]

Das BMS ist ungeeignet, da es n 3S Akku erwartet. Das wird, wenn du die vier Zellen Parallel schalten willst, nicht funktionieren.

Bei den Akkuzellen steht nicht dabei, welcher maximale Ladestrom hier zulässig ist.

Die Kombination mit dem 12V Netzteil und dem StepDown kann funktionieren. Aber ohne BMS, auch wenn nur eine Zelle parallel ist, würde ich das nicht betreiben wollen. Geht hier was schief, wird's sehr schnell und vor allem buchstäblich Brandgefährlich!

Weitere Fragen:
Wie bitte bekommst du 20W hin? Dass der Pi5 nicht gerade der Sparsamste ist, okay. Aber 20W ist schon ne Marke.
Warum brauchst du den Akku? Wie der Pi an einer schlechten Stromversorgung betrieben? Denn mit den von dir genannten Zellen wirst du ca. 3,5h auskommen, sofern die 20W Verbrauch stimmen.

Unterschätz das Thema LiIon Akkus nicht. Wenn man weiß, was man tut ist das ne wirklich tolle Sache aber ohne Basiswissen ist das nicht gerade ungefährlich!

 

[trisgump]

Der Pi 5 zieht wenn er aus ist 2-3Watt
Ähnlich ist es, wenn er an und im idle ist.
Unter Last 6 Watt.
Im Browser (mäßig beansprucht) + 10 Zoll Touchscreen +Maus 14-15 Watt
Hinzu kommen noch 2 kleine Lautsprecher, dann ist er soweit, wie er sein soll, mehr wird wohl nicht hinzu kommen. Und ich weiß nicht, wie das mit Spannungsspitzen so ist, also will ich nicht die 20Watt anpeilen, sondern davon ausgehen, es könnten mal 25Watt auftreten weil ... Laufwerk angeschlossen wird oder was weiß ich.

Das ich mit der Ladespannung aufpassen muss, weiß ich, habe auch Respekt davor. Deshalb bestelle ich nicht irgend etwas sondern frage hier zusätzlich mal nach.

 

[SpartanerTom]

Mal eine blöde Frage: Warum nicht gleich eine 20000 mAh Powerbank mit passthrough? Sollte grundsätzlich funktionieren.

Du schneidest das Thema zwar an, aber ich kann deiner Argumentation nicht folgen. Ich ziehe aus einer hochwertigen Powerbank auch mal 65W.

Edit: Die Limitierung auf 5V könnte tatsächlich unter Umständen bei den meisten Powerbanks ein Problem sein. Dieser Umstand ist mir entfallen, man könnte dann natürlich per step down conversion von 20V auf 5V runtergehen, die Frage ist ob dann noch viel gewonnen ist.

 

[Das MatZe]

10 Zoll Touchscreen

Okay, daher weht der Wind. Dann erscheinen die 20W wiederum sehr plausibel.

Das ich mit der Ladespannung aufpassen muss, weiß ich, habe auch Respekt davor. Deshalb bestelle ich nicht irgend etwas sondern frage hier zusätzlich mal nach.

Nochmal die Frage, was für ein Ziel verfolgst du damit überhaupt?
Was für Basics in der Elektrotechnik sind hier vorhanden?
Der Pi nimmt nach meinen Informationen grundsätzlich nur 5V. Das Netzteil kann offensichtlich auch andere Spannungsebenen, was dem Pi aber egal ist.

Geht es dir nur darum, dein Ziel zu erreichen? Oder steht der Basteltrieb im Vordergrund?
In ersterem Fall wäre z.B. eine Powerbank von Vorteil, welche als eine USV fungiert. Wichtig ist hier nur zu beachten, dass diese auf 5V auch 5A liefern kann.

//edit// @SpartanerTom statt StepDown von 20V auf 5V würde ich eher schauen, ob eine (dann vielleicht aus Kapazitätssicht überdimensionierte) Powerbank 100W via USB-PD liefern kann. Dann redet man i.d.R. von 20V bei 5A, womit die Wahrscheinlichkeit sehr hoch ist, dass auch 5A bei 5V drin sind.
Hier gilt es aber unbedingt das Datenblatt zu beachten.
Eine 20Ah Powerbank hat rund 75Wh, was mit dem angedachten Setup des TE mit den vier 21700 Zellen aus Kapazitätssicht vergleichbar ist. Vielleicht muss man hier in die Region mit 26Ah (~99Wh) gehen, um 5A Entladestrom bekommen zu können.

Wenn du basteln willst, musst du dir das selbst bauen.
Du brauchst ein Netzteil, welches im Zweifelsfall stark genug ist um den Pi zu betreiben UND - mit einem DC-Ladegerät, welches den Ladestrom begrenzt und die Ladeschlussspannung nicht überschreitet - deine Akkus zu laden.
Weiterhin ein BMS, welches die Akkus und auch dich schützt, sollte doch mal was schief gehen.
Am Ende noch einen DC-DC Wandler, der am Ausgang auch USB Power Delivery spricht.


Auch wenn ich mich wiederhole - unterschätz das Thema nicht. Wenn du nicht ausreichend vorbereitet bist, gibst du im besten Fall irgendwann frustriert auf und hast irgendwas zwischen 60 und 150€ in den Sand gesetzt.
Im schlechtesten Fall .... wie gesagt. Brandgefahr.
Lies dir im Zweifelsfall einfach viel durch, die Videos von z.B. dem Akkudoktor auf Youtube sind da immer sehr empfehlenswert. Jörg von Meintechblog, auch auf YouTube ist da ebenfalls echt empfehlenswert.
Da geht's zwar primär um große PV-Akkus mit LiFePo4 Zellen aber wenn du erst mal die Grundmechanik begriffen hast, klappt der Rest auch.

 

[trisgump]

Bastlertrieb ist tatsächlich ausgeprägt vorhanden.
Aber ich muss nicht auf Krampf das Rad neu erfinden, sollte es schnellere Wege geben, die auch sicherer sind.
Powerbank ist ein Thema, wo ich ständig auch am überlegen bin. Zuerst sind mir viele aufgefallen die einfach zu schwach waren. Wie gesagt: 5V bei 5 bis 6A. (ich schätze aber eher 3-4A). Aber Spannungsspitzen will ich vermeiden.

Also habe ich, um das Thema abzukürzen mir mal Powerbankmodule angeschaut, wo ich dann nur noch Akkus hinten dran setzen muss. -> War weniger mit den Angeboten zufrieden.

Eben bin ich auf das hier gestoßen, was meine Reise auch schon beenden könnte:
Powerbank Anker

angeblich bring sie bis zu 87 Watt. Aber unter welcher Spannung? Da steht nix von V oder A.
Bin mir da nicht so sicher, wenn wer eine Powerbank gefunden hat, die das kann, wäre das evtl auch eine Lösung.

Zu meinen Elektrikerkompetenzen: Es ist gesünder sich immer etwas niedriger einzuschätzen. Allerdings habe ich auf der Firma 1-2 Leute, die ich abschließend gerne gegenprüfen lasse, was ich mache. Die sind in entsprechenden Themen auch recht fit, haben aber viel um die Ohren. Hinzu kommt, dass es mir nicht schwer fällt, mich in Dinge einzulesen. Und: Sicherheit sollte in allem Vorrang haben.

 

[HBRSC]

Darum bin ich jetzt in dem Forum und wäre für Hilfe dankbar, falls es besser geht als von mir hier beschrieben.

Ja einen fertigen USV HAT (Hardware Attached on Top)
zB WaveShare USV HAT (E) für 4× 21700 (Link1, Link2)

Und ich will kein UPS-HAT. Weil das etwas überteuert ist, ich somit auch von der Bauform eingeschränkt bin und ich das einfach einmal machen will,

mhhh fast überlesen das "will selber basteln". Das "etwas überteuert" ist halt relativ. Bei dem was du vor hast bist du ja momentan noch nicht ganz sicher ob es schlussendlich überhaupt funktionieren wird. Ein günstiger Material Einkauf aber nicht funktionsfähig bringt da auch nicht so viel. Neben dem Material das du bisher aufgelistet hast wirst du ja auch noch anderes Kleinmaterial benötigen. Zudem wirst du vermutliche das einte oder andere auch während der Bauphase austauschen und durch etwas anderes/besseres/passenderes ersetzen was dein "geht bestimmt auch günstiger" noch weiter dahinschmelzen lassen wird. Ist bei solchen Bastelprojekten aber normal. Die Endkosten sind nur die Teile die man Schluss auch effektiv verwendet hat und nicht mehr. ;-)
Der HAT von Waveshare hat zudem noch den Vorteil das der Raspebrry Pi diverses Status Infos des HAT bezüglich Akku Status abfragen und zB für automatisches Herunterfahren nutzen kann.
Den Punkt bezüglich Einschränkung bei der Bauform verstehe ich nicht ganz. Deine Lösung wird ja ein Sammelsurium aus mehreren Einzelteilen sein die vermutlich mehr Platz benötigen werden.

 

[trisgump]

Den Hat habe ich halt bisher nur 12€ teurer gefunden. Der hier ist mir neu.
Wegen Bauform: mehrere kleine Teile, kann man besser in ein eigenes Case verstauen als ein kompakter Klotz. Doch das hier sieht wirklich nicht verkehrt aus.

Wegen den Powerbanks nochmal: Das scheint nicht zu gehen. Ab Pi 5 braucht man wohl 5.1V hab ich gelesen, keine 5V. Scheint ein wichtiger Punkt zu sein, dass man auch eben diese 5.1 ansteuert, da der Computer da relativ empfindlich sein soll.

@HBRSC mit einem Punkt hast du mich aber glaub eben verführt: "Akku Status abfragen"
Das Thema hat mir die ganze Zeit auch noch etwas Kopfzerbrechen bereitet. Das scheint hiermit tatsächlich gut realisierbar zu sein.

 

[Das MatZe]

5V bei 5 bis 6A.

Mehr als 5A sind ohnehin nicht spezifiziert, wird der Raspi also höchstwahrscheinlich nicht nehmen können.

Es gibt zwar einige wenige Geräte, die über die Spezifikation hinaus gehen aber das findet sich eher bei Laptops. N Kumpel hat z.B. n Dell XPS (Intel i7 11.gen), der ich glaube bis zu 6,5A aus dem Netzteil holt.

Eben bin ich auf das hier gestoßen, was meine Reise auch schon beenden könnte:
Powerbank Anker
angeblich bring sie bis zu 87 Watt. Aber unter welcher Spannung? Da steht nix von V oder A.

https://www.anker.com/ca/products/a1383?variant=46012843720868
5V mit 3A. Also für dein Vorhaben ungeeignet.
Ich hab mal ganz fix auch bei den größeren Varianten bei Anker geschaut, welche 100W und mehr liefern. Oftmals schalten die laut Datenblatt aber erst bei 20V und mehr auch die 5A durch.

Zu meinen Elektrikerkompetenzen: Es ist gesünder sich immer etwas niedriger einzuschätzen. Allerdings habe ich auf der Firma 1-2 Leute, die ich abschließend gerne gegenprüfen lasse, was ich mache. Die sind in entsprechenden Themen auch recht fit, haben aber viel um die Ohren. Hinzu kommt, dass es mir nicht schwer fällt, mich in Dinge einzulesen. Und: Sicherheit sollte in allem Vorrang haben.

Dann verweise ich noch mal auf meine Tipps am Ende von Post #5. Die Jungs sind echt fit und wenn man erst mal verstanden hat, worum's geht, spielt es auch keine Rolle mehr, ob die Zelle 300Ah oder 3Ah Kapazität hat.

//edit//
Diese Powerbank von UGreen könnte das vielleicht schaffen. Da steht in den Specs folgendes:
USB-C1: 5V/3A 9V/3A 12V/3A 15V/3A 20V/5A 28V/5A 140W Max PPS: 3.3-21V/5A

Insbesondere der Teil mit PPS (=Programmable Power Supply) und 3,3 bis 21V bei 5A lässt etwas Hoffnung, dass die Powerbank auch die gewünschten 5(,1)V bei bis zu 5A liefern kann und darf. Setzt aber voraus, dass der Raspi das auch auch spricht.

//edit2//
https://forums.raspberrypi.com/viewtopic.php?t=359918
Scheinbar kein PPS Support am Raspi 5.
Schade Schokolade.

 

[trisgump]

@Das MatZe Ja, dass die Ampere eher niedrig sein wird, das hatte ich auch schon befürchtet.

Ich werde nochmal paar Nächte drüber schlafen, aber für meinen konkreten Fall scheint mir dieser Hat doch eher geeignet zu sein.

Danke auch für die Youtube Empfehlung. Denn Das Thema Akku/Powerbank bauen interessiert mich dann doch sehr. Also werde ich bei den Jungs mal vorbei schauen. Habe noch 1-2 weitere Dinge vor, die aber dann eher im 5V/2A Bereich liegen, wo sich so manche Komponente besser zu "Versuchen und Basteln" eignen würden.