Hi. Ich möchte ein einfaches Ladegerät bauen, mit dem NiMH Akkus aufgeladen werden können, und anschließend dauerhaft auf vollem Zustand gehalten werden. Das ganze soll aber möglichst einfach aufzubauen und preiswert werden, so dass man auch eine große Zahl Ladeslots gut realisieren kann. Eine Schnell-Lade-Funktion ist nicht erforderlich. Ein Ladestrom von 100-200 mA ist ausreichend. Erhaltungsladung kann z.B. mit 10 mA gemacht werden. Man könnte auch Ladepausen mit einbauen. Das ganze soll wie folgt realisiert werden: 3,3 V per handelsüblichen Schaltregler. Feinregelung Spannung/Strom für den Akku: Linearregler (geeignete Transistorschaltung) Dieser Linearregler soll per R2R eingestellt werden. Akkuspannung und Akkustrom soll durch den uC überwacht werden. (2 Analog Eingänge) Der uC soll möglichst billig und einfach sein, und das Ladeprogramm soll erstmal keinen großen schnickschnack wie delta-U oder so bieten. Jeder Ladeslot soll vollständig autark mit einem einfachen Ladeprogramm arbeiten. Und wenn der Master gebaut wird, werden die Ladecontroller einfach über dne Master ferngesteuert, wenn komplexere Ladeprogramme realisiert werden sollen. Sollte der Microcontroller eine entsprechende Zahl von Analogeingängen und Ausgangsports bieten, können auch mehrere Slots von einem Mikrocontroller bedient werden. Multiplexing, Port Expander vor allem bei den analogen Messwerten, oder externe AD Wandler wollte ich vermeiden. Dann baue ich lieber mehrfach auf, um die Zahl der benötigten Slots zu haben. Jeder Ladecontroller soll I2C haben, so dass ich zu einem späteren Zeitpunkt noch eine Control Unit mit Display und Tasten hinzfügen kann, und über den Master auch komplexere Ladeprogramme gefahren werden können. Der Mikrocontroller für die Ladeslots sollte jedoch möglichst leicht verfügbar sein. Irgendwelche speziellen, fertigen Ladecontroller, die man nur per Sample oder per Digikey o.ä bekommt, wollte ich vermeiden. Welchen Mikrocontroller würdet ihr empfehlen?
Tom schrieb: > Ich möchte ein einfaches Ladegerät bauen, > das Ladeprogramm soll > erstmal keinen großen schnickschnack wie delta-U oder so bieten. ...und wie willst Du feststellen, ob der Akku voll ist? > Multiplexing wollte ich vermeiden. Multiplexing vereinfacht die Gesamtschaltung allerdings sehr. :-) > Welchen Mikrocontroller würdet ihr empfehlen? Da Dein µC sowieso nicht viel zu tun hat, bleibt sich das ziemlich egal. Gruss Harald
Tom schrieb: > Welchen Mikrocontroller würdet ihr empfehlen? Ich würde die Zellen in Reihe schalten und dann einen L200 Controller verwenden. siehe <Batteriewächter> Gruß Anja
Die "Schnellladung" (ca. 0,5-2 h) ist eigentlich die einzig brauchbare Methode für das laden von NiMH Akkus. Da sollte man nicht unbedingt drauf verzichten. Lieber schon die Akkus nacheinander schnell laden (jeweils einer) als mehrere parallel langsam quälen. Neben der Spannung sollte ggf. auch die Temperatur gemessen werden - nur zur Sicherheit. Die Erhaltungsladung bit NiMH ist problematisch, da müsste man nachforschen was man machen kann. Ggf. erst einmal ein paar Tage gar nichts und dann ggf. in Pulsen oder die Spannung auf eine Niveau halten. Beim µC ist die Wahl relativ unkritisch. Das geht je nach Vorlieben oder Vorkenntnissen, etwa eine AVR, PIC16/PIC18, 8051, kleiner ARM (M0) oder so. Wenn ein µC mehr Kanäle laden kann ist der µC auch nicht mehr so der Kostenpunkt - beim Einzelstück sowieso nicht. Die Frage ist ggf. was man an ADC und Referenz braucht und auch Delte U und Delta U² zu machen. Atmel hat da ein paar alte Vorschläge auf Basis von Tiny15 bzw. Tiny26 (heute wohl Tiny261 als Nachfolger): da steuert der µC einen kleinen Schaltwandler.
Multiplexing auf Messwert-Analogebene wollte ich vermeiden, da man dann Analog Switches bräuchte. Man könnte allerdings auch hingehen, und einen I2C AD Wandler für die Messung nehmen und einen I2C Portexpander, um den Regler einzustellen. Jeder Ladeslot erhält dann nur 3,3V und I2C. Aber ob das billiger wäre, als einfach einen kleinen ATTINY pro Slot zu nehmen? Dann könnte man zur Not auch noch ein einfaches Ladeprogramm implementieren, so dass die Ladeslots auch autark genutzt werden können. Schnell-Ladung im Bereich 1 A könnte man auch noch machen, man müsste den 3,3 V Schaltregler nur entsprechend dick auslegen. Die Feinregelung will ich auf jeden Fall linear machen, und nicht per Einzelschaltregler an jedem Akku, weil das zu kompliziert wäre. Was nicht klappt, ist Reihenschaltung der Akkus, da es keine gruppierten Akkus oder Akkupacks sind und jeder Akku einen unterschiedlichen Zustand hat. Außerdem soll das ganze Erweiterbar bleiben, um zu einem späteren Zeitpunkt weitere Slots hinzuzufügen.
Diese Frage bleibt aber immer noch: Harald Wilhelms schrieb: > Tom schrieb: > >> erstmal keinen großen schnickschnack wie delta-U oder so bieten. > > ...und wie willst Du feststellen, ob der Akku voll ist?
Das ist eine gute Frage. Vielleicht nur schauen, ob die Ladeschluss-Spannung erreicht ist.
Tom schrieb: > Das ist eine gute Frage. > > Vielleicht nur schauen, ob die Ladeschluss-Spannung erreicht ist. Es gibt keine konstante "Ladeschluss-Spannung" als Ladeendanzeige bei Ni-Akkus.
Harald Wilhelms schrieb: > Es gibt keine konstante "Ladeschluss-Spannung" als Ladeendanzeige > bei Ni-Akkus. es gibt aber eine 50mV Überhöhung die nach Voll wieder abfällt, aber ausgeprägter je höher der Ladestrom ist. Ist der Ladestrom klein fällt die Überhöhung evtl. unter die Messgrenze. Die Frage am TO bleibt, eine Zelle oder mehrere in Reihe?
:
Bearbeitet durch User
Der TO wollte einzelne Zellen laden, weil sie ggf. nicht alle gleich sind. Das macht schon Sinn. Bei einzelnen Zellen klappt auch die delta U Abschaltung besser als bei vielen in Reihen. Man Rat geht klar in Richtung schnell laden und dafür ggf. nur jeweils eine Zelle zur Zeit. Allerdings passt das eher nicht zu modularen Konzept des TO. Die Delta U Abschaltung sehe ich nicht als Schnickschnack, sondern die Berechtigung für den µC. Sparen kann man sich ggf. Dataloging auf SD Karte oder auch ein Entladen, auch wenn beides was für sich hätte.
So ganz einfach ist das alles nicht. -dU-Abschaltung klappt nur sicher bei Schnellladung und die braucht er ja nicht. Ladeendespannung variiert bei NiMH ganz ordentlich, da müßte man ein großes Sicherheitspolster nehmen und früh abschalten - nicht schlimm, wenn sich die Erhaltungladung anschließt und man viel Zeit hat. Wenn man sowieso die Zellentemperatur überwacht, kann man auch gleich nach Temp.Kurve abschalten - Meßwerte auf Umgebungstemperatur normalisieren (ggf. Sensor im AVR). Wieviele Schächte sollen es denn sein?
Wie wäre es mit einer Abschaltung nach 0dU Die Zelle wird geladen bis die Spannung nicht mehr weiter steigt, dann ist sie gerade voll. Im Gegensatz zu -dU funktioniert das bei jedem Ladestrom zuverlässig.
A-Freak schrieb: > Im Gegensatz zu -dU funktioniert das bei jedem Ladestrom zuverlässig. woher hast Du diese Erkenntnis? Finde ich sonst nirgends in Datenblättern / Literatur. Gruß Anja
Ist aber schon irgendwie logisch, daß die Akkuspannung nicht unendlich ansteigt. Wenn man bei (näherungsweise) Null-Steigung, also dU/dt=0 abschaltet, ist die Zelle längst nicht voll aber das ist ja nicht immer das Wichtigste.
Hm, eigentlich arbeitet man mit Stromquellen und misst die Spannungen, die sich am Akku einstellen... Schau dir mal die ICs bei Linear an (z.B. LTC4011), hier wird auch der Ladevorgang sehr gut beschrieben. Ich würde allerdings solche ICs verwenden, und mit dem µC nur die interesanten Daten mitloggen. Was passiert nämlich wenn sich dein µC in der Testphase aufhängt, weil du noch einen Bug in der Software hast? (Wird der Akku dann auf 300% geladen... ) Oder einen Bug, der erst nach sehr langer Laufzeit auftritt... mfg Gast
Hallo, bei manchen Zellen ist der Teil "A" der Ladekurve so flach (bei niedrigen Ladeströmen) daß dies bei dU/dt=0 bereits als Abschaltkriterium erkannt wird und nicht erst im Maximalpunkt "B". http://blog.conrad.de/wp-content/uploads/2011/12/Ladekurve1.jpg Insbesonders wenn man mit A/D-Wandlerauflösungen von nur um die 10 Bit mißt. Gruß Anja
Soweit ich es mitbekommen habe, sollte man bei NiMH relativ früh abschalten im Verglelich zu den alten NiCd. Bei der Kurve die Anja oben verlinkt hat also ggf. schon beim Punkt D und nicht erst bei A oder B. Das wäre dann das d²U Abschaltkriterium. So ohne weiteres ist der 10 Bit AD im AVR dafür auch schon recht knapp. So etwas wie oversampling und rausfiltern von Störungen sollte man also schon machen. Je langsamer man lädt, desto schwächer ausgeprägt wird das Maximum. Schnell Laden kann also einfacher werden als langsam laden.
Mignon Akkus muss man mit einigen hundert mA laden, um einen deutlichen Spannungsabfall am Ende des ladevorgangs feststellen zu können. Bei nur 100mA Ladestrom wird der Akku für den Delta-U Effekt nicht ausreichend warm. Aber gerade weil er nicht warm wird, brauchst du auch nicht mit dem Laden aufhören. Die Lebensdauer des Akkus wird durch die Dauerladung nur unwesentlich reduziert.
Man muß nicht immer alles 1:1 übernehmen, was in den Lehrbüchern steht. Die Annahmen sind nur für 99% der Fälle sinnvoll. In diesem Falle kann man z.B. einfach das dt sehr groß machen, warum nicht 5 oder 10 Minuten, schon paßt das mit der Genauigkeit der dU/dt=0 wieder.
Ein großes dt setzt allerdings eine sehr stabile Referenzspannung im ADC voraus.
Ich verstehe zwar nicht, warum die Uref bei großem dt stabiler sein muß als bei kleinem dt aber das muß man sich ab 100x Oversampling, was sich bei soviel Meßzeit anbietet, wohl auch nicht wirklich überlegen?
Ein Ripple auf der Uref würde in dem Fall sogar die Auflösung steigern.
Die Ref. Spannung muss stabil sind, darf sich also nicht zu sehr mit der Zeit, Versorgungsspannung oder Temperatur ändern. Nur eher kurzfristige Schwankungen (z.B. 1/f Rauschen, 50 Hz Einstreuung) können sich raus mitteln, was langsamer als ein paar Minuten ist kann die Abschaltung stören. Dadurch das man die Spannung an einer Zelle misst wird das Signal aber schon einmal kräftiger als man es bei Akkupaks mit z.B. 10 Zellen bekommt. So kritisch sollte die Abschaltung also nicht werden, wenn man nicht ausgesprochen langsam lädt. Bei geringem Ladestrom müsste man ggf. für gleichmäßige Umgebungstemperatur sorgen (z.B: Abdeckung), um das Ladeende von äußeren Temperaturschwankungen zu unterscheiden. Soweit ich es kenne mögen die NiMH Akkus die Dauerladung / Überladen nicht so sehr, auch wenn die dadurch nicht heiß werden. Man sollte also auch bei geringem Ladestrom schon eine brauchbare Abschaltung haben, man hat aber entsprechend etwas mehr Zeit zu reagieren. Schon wegen der Ladezeit wird man moderne AA Zellen (z.B. 2000 mAh) eher mit mehr als 100 mA laden. Um über Nacht 4 Zellen voll zu bekommen braucht man schon gut 500 mA - das sollte schon ausreichen für ein genügendes delta U Signal. Bei den alten NiCd Zellen war das schließlich die 1 Stunden Ladung.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.