Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Hochwertiges Ladegerät für mehrere Li-Ionen-Akkus


von Morgoth (Gast)


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Hi alle zusammen
Ich bins mal wieder und will mich an nem Projekt versuchen, dass, wenn 
es funktioniert, durchaus hier in die wiki kommen könnte ^^.
Ich will mir ein Ladegerät bauen, dass mehrere Li-Ionen-Akkus 
gleichzeitig laden kann, angepeilt sind 4 Akkus gleichzeitig und 
parallel.
Jeder der Akkustationen soll einstellbar sein auf 1-4 Zellen und 
dementsprechend behandelt werden.
Über ein Display (4x20) soll in jeder Zeile der aktuelle Status der 
Akkus angezeigt werden, sprich Ladestrom, Spannung, prozentuelle Ladung.
Jetzt stell ich mir die Frage ob ich hier auf fertige Lade-IC benutzen 
soll oder ob ich das komplett per uC regeln kann.
Da ich ein Display habe und die Werte einlesen/ausgeben will brauche ich 
ohnehin einen uC, der die Arbeit ja ohnehin regeln könnte.
Weiterhin soll das Ladegerät die Schutzpins der Akkus mit auswerten, die 
ja für die Ladung gedacht sind.
Jetzt hab ich hier im Forum mal nach Li-Ion mit uC gesucht aber nichts 
gefunden und wollte daher fragen ob jemand Informationen/Links/Berichte 
hierzu kennt oder ob so was in der Art bereits versucht wurde, das Rad 
10mal erfinden muss man ja auch nicht ^^
Schon mal Danke für die Hilfe und ich halt euch auf dem Laufenden ^^
Björn

von MaWin (Gast)


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> Weiterhin soll das Ladegerät die Schutzpins der Akkus mit
> auswerten, die ja für die Ladung gedacht sind

Klingt gut, mach mal.

Genau das ist nämlich das Problem der vielen verschiedenen kommerziellen 
Akkupacks, daß die Beschaltung und Protokolle der zusätzlichen Pins 
nicht dokumentiert ist und man zum ordentlichen Laden und Benutzen diese 
erst mal verstehen muß.

Das eigentliche Ladegerät ist dann eher einfach,
allerdings gibt es einen gewaltigen Unterschied zwischen den Akkupacks 
mit eingebauter Protection-Elektronik und solchen Schutzpins wo die im 
Akku integrierte Elektronik erkennt wann der Akku voll ist und aussen 
eigentlich nur ein strombegrenztes Netzteil mit 2 Polen nötig ist,
und den meist im Modellbau verwendeten nackten Zellen die beim Laden 
einen externen Balancer sehen wollen damit man sie schnell volladen 
kann, wofür es auch viele Steckkontakte gibt (1 mehr als Zellen), die 
aber einfach und losgci sind (zwischen 2 darf maximal 4.2V anliegen, 
sonst machst du den Balancer an).

Wenn du also für viele Akkupacks zusammenträgst, wie deren Schutzpins zu 
Beschalten und Benutzen sind, wird man deine Arbeit wertschätzen, denn 
die Mühe haben sich andere noch nicht gemacht.

Bei der Verwendung (beliebiger) Akkus greift man meist auf simple Akkus 
ohne solche Zusatzpins zurück "willst du einen LiIon verwenden, nimm 
möglichst einen mit nur 2 Kontakten, dann kann dir ein Zusatzpin nicht 
den Erfolg verhagelt".

von Morgoth (Gast)


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Theoretisch müssten dann die mittleren pins an analoge eingänge des uC 
gehen und dort unterschiedlich behandelt werden, sprich man müsste 
einstellen können was für ein Stecker/Akkumarke an der jeweiligen 
Station ist.
Dann müsste man mittels Taster vor Ladevorgang den Modus auswählen der 
entsprechend dann die Pins abfragt und behandelt.
Wäre ohnehin sinnvoll, denn die Zellenzahl sollte ja ohnehin bekannt 
sein.

Theoretisch müsste man ja nur die 6 Fälle die auf
http://de.wikipedia.org/wiki/Balancer
zu finden sind mal nachlesen wie das Pinlayout ist, und dann natürlich 
die Modellbau-Akkus die integriert nur voll/leer melden
Dann werd ich mal googeln ^^

von MaWin (Gast)


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> Theoretisch müsste man ja nur die 6 Fälle

Das reicht dann nur für Modellbauakkus
also die Akkus ohne eigene Elektronik.

von Morgoth (Gast)


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Wobei die Umsetzung auf verschiedene Akkutypen ja mehr hardwaretechnisch 
erfolgt, die Ladung erfolgt nach wie vor über den Balancer oder?
Die Balancer-Ladegeräte laden ja alle per Konstantspannung auf korrekt?
Dann würde das eigentliche Laden über Konstantspannungsquellen erfolgen, 
welche vom uC an/abgeschaltet werden?

von Morgoth (Gast)


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Da ich keine Ahnung habe was für Akkutypen es alles gibt (ausser Handy 
und Modellbau ^^ ) fände ich es echt klasse, wenn ihr mir mal paar akkus 
zeigen / posten würdet, die ihr verwendet.
Dadurch nehmt ihr aktiv an der entwicklung des endproduktes teil und 
habt später auch was davon ^^
Also was für Akkutypen habt ihr?

von Hannes L. (hannes)


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Morgoth schrieb:
> Also was für Akkutypen habt ihr?

Kommt drauf an, alles was greifbar, bezahlbar und verfügbar ist. Das 
wären meist:
- Lipo-Akkupacks 3s in verschiedenen Größen
- Lipo-Einzelzellen, zu eigenen Packs zusammengestellt
- Li-Ion- oder Lipo-Telefonakkus, zu eigenen Packs zusammengestellt
- Li-Ion-Rundzellen 18650 in Eigenbau-Batteriekammer

Morgoth schrieb:
> Ich will mir ein Ladegerät bauen, dass mehrere Li-Ionen-Akkus
> gleichzeitig laden kann, angepeilt sind 4 Akkus gleichzeitig und
> parallel.

Schlechte Idee. Denn meist sind die Akku-Zellen bereits in Reihe 
geschaltet. Wenn Du sie "parallel" laden willst, gibt es Probleme.

Sinnvoll wäre ein Gerät, dass die einzelnen Zellen separat lädt und das 
kein Problem damit hat, dass die Zellen in Reihe verdrahtet sind.

Eine Lösung (aber nicht die beste) sind Balancer-Ladegeräte, die mit 
Bypass-Widerständen arbeiten und der vollsten Zelle etwas Strom klauen.

Eine bessere Lösung wäre, wenn jede Zelle ihre eigene Lade-Elektronik 
hätte, die sich nur um ihre Zelle kümmert. Das setzt allerdings voraus, 
dass jede Ladeschaltung potentialfrei ist, also eine galvanisch von den 
anderen getrennte Stromversorgung hat, damit durch die Reihenschaltung 
der Zellen keine Querströme fließen. Dies wird dann schnell recht 
aufwendig.

Ich wählte einen Kompromiss, indem ich die auf Schaltnetzteil-Basis 
arbeitenden Platinen im Handel erhältlicher Ladegeräten (für je eine 
Zelle)  in ein geeignetes Gehäuse einbaute, die Netzseite parallel 
schaltete und die Akku-Anschlüsse in Reihe. Somit kümmert sich jede 
einzelne Platine um ihre eigene Zelle und beendet das Laden, sobald die 
Zelle voll ist.

Ein weiterer Kompromiss ist ein Mega48 mit LCD und 6 Relais, die den 
Ausgang eines handelsüblichen Li-Ion-Lader reihum an die 6 Zellen (2 
Gruppen je 3s) anlegen. Dabei wird die Zellenspannung gemessen und die 
Lade-LED überwacht, das Abschalten übernimmt aber die Elektronik des 
Laders. Anhand der Differenz der Zellenspannung wird die Zeitscheibe für 
die anteilige Ladezeit jeder Zelle bestimmt, eine per LED als voll 
gemeldete Zelle wird aus dem Zyklus ausgeschlossen. Am LCD wird die 
geladene Kapazität (grob geschätzt anhand der Ladezeiten bei halbwegs 
bekanntem Ladestrom) jeder Zelle angezeigt. Ist zwar nicht supergenau, 
ermöglicht aber das rechtzeitige Aussortieren müder Zellen.

Natürlich kannst Du auch mehrere Schaltnetzteile nehmen, an jedes einen 
kleinen AVR (z.B. Tiny25, Tiny24) mit Stepdown-Ladeschaltung 
anschließen, dabei Strom und Spannung messen, damit den Stepdown steuern 
und die Messdaten seriell über Optokoppler an einen weiteren AVR mit LCD 
übertragen, der dann Spannung, Strom und geladene Kapazität loggen und 
anzeigen kann. Die Frage ist nur, ob es sich lohnt und ob Du mit dem 
Ergebnis zufrieden bist.

Dazu vielleicht noch ein Interface zum PC, der die Ladekurve jeder Zelle 
grafisch darstellt. Ich habe sowas Ähnliches mal für das Laden von 
NiMH-Akkus gemacht, wobei der eigentliche Lader auch nicht meine 
Erfindung war:
Beitrag "Re: Atmega 10 Bit AD Wandlung in Spannungsbereich von 0,8V - 1,8V"
Beitrag "Re: Atmega 10 Bit AD Wandlung in Spannungsbereich von 0,8V - 1,8V"

Oder einen Slot für SD-Card und darauf die Ladedaten so loggen, dass der 
PC daraus die Ladekurve jeder Zelle zeichnen kann. ;-)

...

von MaWin (Gast)


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> Da ich keine Ahnung habe was für Akkutypen es alles gibt (ausser Handy
> und Modellbau ^^ ) fände ich es echt klasse, wenn ihr mir mal paar akkus
> zeigen / posten würdet, die ihr verwendet.

Einfach eine Artikelliste eines Lieferanten für "Ersatzakkus" von Handy, 
Kamera, Laptop, elektrischer Heckenschere etc. ansehen und du hast 
tausende. Wenn du die alle implementiert hast, kannst du nach Hilfe 
fragen.

von Canonakku (Gast)


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Canon Battery Pack NB-2l
7,4V 570mAh
Plus-, Minus- und ein T-Kontakt.
Abmessungen 44x33mm

von nervender besserwisser (Gast)


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ich finde die junsi icharger sehr gut! Ich habe den 208b!

von Morgoth (Gast)


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Hannes Lux schrieb:
> Morgoth schrieb:
>> Ich will mir ein Ladegerät bauen, dass mehrere Li-Ionen-Akkus
>> gleichzeitig laden kann, angepeilt sind 4 Akkus gleichzeitig und
>> parallel.
>
> Schlechte Idee. Denn meist sind die Akku-Zellen bereits in Reihe
> geschaltet. Wenn Du sie "parallel" laden willst, gibt es Probleme.
>
> Eine bessere Lösung wäre, wenn jede Zelle ihre eigene Lade-Elektronik
> hätte, die sich nur um ihre Zelle kümmert. Das setzt allerdings voraus,
> dass jede Ladeschaltung potentialfrei ist, also eine galvanisch von den
> anderen getrennte Stromversorgung hat, damit durch die Reihenschaltung
> der Zellen keine Querströme fließen. Dies wird dann schnell recht
> aufwendig.

So meinte ich es ja auch, mit parallel meinte ich dass 4 Akkus 
gleichzeitig geladen werden, dass diese nicht miteinander verbunden sind 
hatte ich schon vor.

Ob der AVR jetzt vorgefertigte Schaltungen zu-und abschaltet oder das 
Laden selber übernimmt weiss ich noch nicht, hängt davon ab wie einfach 
das Laden per AVR machbar ist, was ja unter anderem eine der ersten 
Fragen war.

Werd mir jetzt erst ma die Links durchlesen
Gruss
B

von Morgoth (Gast)


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Mal eine Frage

Kann ich eigentlich jede Zelle als Einzelzelle ansehen?
Ich habe nämlich noch ein paar Maxim 1555 (Einzelzellen-Lade-IC) 
rumliegen
Wenn ich z.B einen 3zelligen Akku habe, kann ich jede Zelle an einen 
MAX1555 anschliessen, oder gibt das Komplikationen?
Die IC's könnte nämlich über den CHG-Pin und NOR-Gatter mit nur einem 
digitalen Eingang am uC das Signal "fertig geladen" ausgeben.
Oder gibt es andere, einfachere Balancer-Schaltungen?

Zu dem Projekt, möglichst viele Akku-Modelle einzusetzen.
Es gibt zwar sehr viele unterschiedliche Akkus, jedoch werden sich die 
Pinlayouts und Pinbelegungen ziemlich schnell wiederholen oder?
(Oder macht sich jeder Hersteller die Mühe eine neue Schutzschaltung in 
den Akku zu integrieren? )
Dementsprechend wäre es doch möglich, eine Datenbank zu erstellen, die 
die einzelnen Akkus aufführt und je nach Pinlayout und Pinfunktion eine 
Nummer zuweist.
Diese Datenbank könnte man erstmal online oder als Handbuch erstellen, 
später eventuell sogar mit Speichermedium und hochauflösendem Display 
dem Lader selber verpassen.
Bei jedem Akku müsste dann natürlich noch ein Anschlussschema integriert 
sein, damit man weiss, wo welche Leitung angeklipst werden soll.

Dann müsste man als Benutzer nur den Akkutyp suchen, dem uC mittels 
Tastenfeld sagen "Akkutyp Nummer 74" und der uC weiss dann wie er den 
Akku laden muss(Nimh,NiCd,Liion,Lipo, 1-16 Zellen, xxx mAh)
Updates könnten über eine PC-Software aktualisiert werden.

Dann wäre das letzte grosse Problem dass der Pins, da ja jeder Handyakku 
oder Kameraakku andere Pinflächen/Abstände hat, müsste man die Pins 
variabel halten oder Adapter fertigen......

Was haltet Ihr davon?
Wenn ich das richtig aufziehe könnt ichs sogar vermarkten :D

von Thomas W. (thomas0906)


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Hi

Das mit dem "Vermarkten" hättest Du jetzt nicht schreiben sollen. :-/

Ansonsten habe ich momentan auch Bedarf an einem Gleichzeitiglader für 
>3 Akkus. Momentan lade ich meine 3s 2200er LiPos alle nacheinander am 
Flugplatz jeweils eine Stunde nach 7 Minuten Flugzeit. Das ist 
ungünstig.

Aber in China gibts solche Lader ja auch relativ günstig.
Ich kann mich immer nur nicht durchringen, diese Zollmitst Risiko 
einzugehen. Manchmal klappts manchmal nicht.

Gruß
Thomas

von Morgoth (Gast)


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Thomas W. schrieb:
> Das mit dem "Vermarkten" hättest Du jetzt nicht schreiben sollen. :-/

Wieso meinste jetzt hilft keiner mehr? :D
Wer mich im Forum verfolgt weiss dass meine Projekte meist nicht so 
qualitativ hochwertig werden, dass sie jemand kaufen würde XD
z.B. die 6 CREE Lampe, die 500g wiegt :D

zum Thema Flugplatz versuchs mal mit denen hier
http://shop.lindinger.at/product_info.php?cPath=1335_1350&products_id=79310
mit 5C ladbar, sollte schneller gehn ^^
Jaja die Sache mit dem Zoll ^^
Aber schick mir mal 4 fund den link zu dem ladegerät

von Hannes L. (hannes)


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Thomas W. schrieb:
> Hi
>
> Das mit dem "Vermarkten" hättest Du jetzt nicht schreiben sollen. :-/

Das sehe ich auch so... ;-)

>
> Ansonsten habe ich momentan auch Bedarf an einem Gleichzeitiglader für
> >3 Akkus. Momentan lade ich meine 3s 2200er LiPos alle nacheinander am
> Flugplatz jeweils eine Stunde nach 7 Minuten Flugzeit. Das ist
> ungünstig.

Falls Du dort Stromnetz hast, dann bietet sich meine Lösung (die ich 
nicht "vermarkten" will, aber für etliche Freunde und Bekannte 
realisiert habe) an: 
http://www.hanneslux.de/planet5b/Lader/Dreizylinder.html

Natürlich kann man dazu auch "dickere" 18650-Lader benutzen, z.B. hat 
dieser Lader zwei separate (aber leider nicht galvanisch voneinander 
getrennte) Ladekreise je 1 Ampere, die sich auch zusammenschalten 
lassen.
http://cgi.ebay.de/Li-Ion-rechargeable-18650-Battery-batteries-Charger-/260768454686?pt=AU_Electronics_Batteries_Chargers&hash=item3cb702d81e
Mit 3 dieser (modifizierten) Dinger lädtst Du jede Zelle (gleichzeitig) 
mit 2 Ampere, viel schneller wirst Du auch mit teurerer Ladetechnik 
nicht zurecht kommen.

Solltest Du keine Netzsteckdose benutzen können, hilft vielleicht ein 
Transverter 12V->230V, um die Dinger am Auto zu betreiben.

>
> Aber in China gibts solche Lader ja auch relativ günstig.

Eben.

> Ich kann mich immer nur nicht durchringen, diese Zollmitst Risiko
> einzugehen. Manchmal klappts manchmal nicht.

Zoll ist erst ab 150 Euro fällig, Einfuhr-Umsatzsteuer ab 22 Euro. Mir 
ist es bisher immer gelungen, unter 22 Euro (incl. Versand) zu bleiben 
und daher keine Zusatzkosten beim Zoll zu haben.

>
> Gruß
> Thomas

...

von Morgoth (Gast)


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Also dass das Projekt hier jedem zur Verfügung stehen wird ist ja wohl 
klar^^.
Kann mir wer sagen ob das mit den MAX1555 klappt?
BTW
Hübsch hübsch ^^

von MaWin (Gast)


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> Kann mir wer sagen ob das mit den MAX1555 klappt?

Ja, kann man sagen: Nein.

von Morgoth (Gast)


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Anmerkung:
Funktioniert es, wenn die 3 IC-s am GND voneinander galvanisch getrennt 
sind?
einfach in Reihe würde ja die mittlere(n) Zellen kurzschliessen.

von Hannes L. (hannes)


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Morgoth schrieb:
> Anmerkung:
> Funktioniert es, wenn die 3 IC-s am GND voneinander galvanisch getrennt
> sind?

Was meinst Du damit? GND alleine reicht wohl nicht...

> einfach in Reihe würde ja die mittlere(n) Zellen kurzschliessen.

Jain...

Ich habe mal ins Datenblatt geschaut. Wenn Du 3 MAX1555 korrekt an 3 
Akkuzellen anschließt (Bat an Akku-Plus, GND an Akku-Minus) und die 3 
Akkuzellen ganz normal in Reihe schaltest, dann brauchst Du 3 separate, 
galvanisch voneinander getrennte Stromversorgungen für die 3 MAX1555 (je 
Plus an DC und Minus an GND des MAX1555).
Da mich der Strom von 280mA nicht vom Hocker reißt und die Verfügbarkeit 
für den Amateur bescheiden ist (wie bei fast allen MAXIM-ICs), 
interessiert mich das Teil nicht näher.

...

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