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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 'Inhalt' eines Bleiakku mithalten


Autor: Gast Posti (Gast)
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Hi

Habe vor, die noch enthaltene Kapazität (vll doof ausgedrückt) eines 
Blei-Akku mitzuhalten.
Geladen wird der Akku per Ladegerät (später PV-Modul), entladen über 
12V-Verbraucher, angefangen von Beleuchtung, 12V-Wasserkocher bis zu 
einem Wechselrichter 12VDV->230VAC.

Die Schaltung ist nicht für ein KFZ bestimmt sondern für einen 
Bekannten, der dem Stromsparwahn verfallen ist und seine Hütte fast 
komplett auf 12V umgerüstet hat (ok, lassen hat ...).

Reicht es mir, die As zu erfassen, die in den Akku rein bzw. aus dem 
Akku rausfließen?
Theoretisch müsste das ausreichen, da beim Laden zwar die Spannung 
steigt, aber beim Entladen die Spannung entsprechend wieder sinkt.

Oder muß ich den Umweg über eine echte Leistungsmessung gehen?
ja -> womit ?

Ist jemandem von Euch bekannt, wie konstant ein Wechselrichter seinen 
Strom zieht?
Wäre blöd, wenn Peak's gezogen werden, aber mein µC da gerade nicht 
zusieht.
Oder kann ich eine Art Mittelwert zwischen den beiden Messungen bilden, 
damit der µC immer was Aktuelles sieht?

Möchte verhindern, daß der Akku unerwartet entladen ist.

Besten Dank für's Lesen und noch Mehr für Tip's

MfG

Autor: oszi40 (Gast)
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Einfaches Rechen-Beispiel:
Ein 100 Ah-Akku könntE theoretisch 100 h 1A oder 1h 100A ENTladen 
werden.

Die angegebene Kapazität 100 Ah wird aber in beiden Fällen nicht 
erreicht werden, da bei großem Strom z.B. Spannungsabfälle und bei 
kleinem Strom auch Selbstentladung noch eine Rolle spielen oder der Akku 
halbvoll war.
Deshalb gibt es Datenblätter wo man auch Kennlinien findet.

Weiterhin müßte der übliche Ladestom 1/10 der Batteriekapazität 14 
Stunden fließen um den leeren Akku voll zu bekommen. Damit würden 140 Ah 
hineingeladen.
Dann wäre noch zu beachten daß nicht jeden Tag die Sonne scheint die 
Solarmodule an Regentagen wenig und bei Schnee gar keine Spannung 
liefern werden. Desahlb ist ein Vorrat einzuplanen.

Summasumarum Akku sollte im vollen und leeren Zustand gemessen werden. 
Dann kannst Du Deine Meßschaltung danach mehrfach kalibrieren.
Weitere Infos liefert dazu bestimmt auch die Suchmaschine Deines 
Vertauens in Solar-Foren.

Autor: Gerhard (Gast)
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Ich kenne das Wort "mithalten" nur in anderem Zusammenhang.

Ich hab mal sowas gebaut.

Ein µC mißt über einen Shunt Lade- bzw. Entladestrom und gleichzeitig 
die Akkuspannung mit vordefinierten Schwellen (über Multimeter und 
Labornetzgerät kalibriert) für "leer" (11,5V) und voll (13,8V).

Der Akku hatte zwei Kapazitätsangaben, eine für eine Entladezeit von 10h 
(210Ah) und eine für eine Entladezeit von 100h (238Ah).

Damit habe ich softwaretechnisch eine Art "Kapazitätszähler" gebaut. 
Über eine Zeitschleife und den aktuell fließenden Strom wird eine 
Ladungsmenge rauf- oder runtergezählt. Dabei habe ich hineinfließenden 
Strom mit 0,71 multipliziert, um die Ladeverluste zu kompensieren. 
Herausfließenden Strom habe ich bei geringen Strömen mit 1,0, bei 
höheren Strömen mit bis zu 1,2 multipliziert, um Verluste über den 
Innenwiderstand auszugleichen (interpoliert).

Es gab bei hereinfließenden Strömen noch einen zusätzlichen Faktor, den 
ich anfangs auf 1,0 gesetzt habe. Bei hereinfließenden Strömen wurde die 
Stromstärke durch diesen Wert geteilt. Das war der "Frickelfaktor" zur 
automatischen Korrektur des Kapazitätsverlustes und sonstiger Meßfehler. 
Ich habe immer, wenn eine Schwelle ("leer" oder "voll") erreicht wurde, 
eine Kopie des Zählerstandes gespeichert. Immer, wenn der Akku mal 
komplett geleert wurde oder mal komplett aufgeladen wurde, hatte ich so 
einen "Korrekturwert" für meinen Kapazitätszähler, mit dem ich dann den 
Frickelwert angepasst habe.

Die Variable hieß übrigens tatsächlich "frickel".

Funktionierte ganz gut!

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Schau mal unter Solartechnik. Da gibt es fertige Module die dem Akku 
zugeführte Ladung in Ah messen. Und ebenso die entnommene in Ah.

Das könnte das Problem Deines Bekannten lösen.


hth,
Andrew

Autor: Gast Posti (Gast)
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Besten Dank für die Antworten!

Das mit 'Solar' dauert noch etwas, zur Zeit wird alle paar Wochen 'aus 
dem Bauch heraus' von Hand nachgeladen, da der Spannungsmesser (so nen 
KFZ-Teil) seinen Geist ausgehaucht hatte.
Natürlich fest mit einem µC verdrahtet (der soll eigendlich das 
Ladegerät an- und abschalten, schaltet das Ladegerät aber alle paar 
Stunden für nen paar Minuten an - konnte halt nur am heimischen 
Test-Akku und nicht 'in the wild' testen) - mal schauen, was aus dem 
Zwischenstecker wird.
Da ein normales KFZ-Ladegerät benutzt wird, braucht man sich um 
Ladeschluß ect. nicht weiter kümmern.

Die Variante, hinein fließende Ströme anders als heraus fließende Ströme 
zu Werten, hat was.
Verstehe das 'Gefrickel' noch nicht so ganz, kannst Du das etwas 
auskleiden?

Auch werde ich mal nach dem Ah-Zähler im PV-Bereich Ausschau halten, 
wäre zwar mal spannend, sowas selbst zusammen zu frickeln, aber wenn's 
das schon als 1-chip-Lösung gibt, werde ich das kaum mit vergleichbarem 
Aufwand auch nur annähernd so genau hinbekommen.

Hatte mir das bisher so vorgestellt, die Spannung über dem Shunt 'in 
beiden Richtungen' auszulesen - alleine deshalb, daß ich den gleichen 
Widerstand zum Messen habe.
Aufbereiten wollte ich die Messungen jeweils mit einem OpAmp als 
Spannungsfolger/Verstärker an jeweils einem ADC und diesen Wert intern 
'mithalten' - also dazuzählen bzw. abziehen.
Selbst, wenn es die fertige PV-Methode wird glaube ich, daß ich das mal 
'so nebenbei' aufbauen werde.

Ihr seit echt spitze, gefällt mir!

MfG

Autor: Gerhard (Gast)
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> Die Variante, hinein fließende Ströme anders als
> heraus fließende Ströme zu Werten, hat was.
> Verstehe das 'Gefrickel' noch nicht so ganz, kannst
> Du das etwas auskleiden?

Ok, der Kapazitätszähler wird immer dann, wenn die Spannung über dem 
Akku die 11,5V unterschreitet, auf "0" gesetzt. Das ist die definierte 
Entladeschwelle.

Jetzt wird ein bisschen geladen, dann wieder entladen, wieder ein 
bisschen geladen, der Kapazitätszähler mitgeführt. Irgendwann scheint 
vielleicht einmal kräftig die Sonne, obwohl kein Strom entnommen wird 
und der Akku dabei vollgeladen.

Wird also die Ladeschlußspannung von 13,8V über dem Akku erreicht, wird 
der aktuelle Zählerstand (er sollte jetzt zwischen 210 und 238 Ah 
betragen) als aktuelle "Kapazität" des Akkus im EEPROM abgelegt.

Diese tatsächliche Kapazität dient dann als Berechnungsgrundlage für den 
Akkustand, der auf dem Display in Prozent angezeigt wird. Implementiert 
habe ich das als Faktor, der bei einem neuen Akku auf 1,0 gesetzt wird.

Wenn der Faktor 0,6 erreicht hat, gilt für meine Schaltung der Akku als 
"verbraucht" und es wird eine Empfehlung ausgegeben, einen neuen zu 
besorgen.

Das ist nötig, da die Blei- oder Bleigelakkus mit jedem Zyklus an 
Kapazität verlieren. Nach 600 bis 1000 Zyklen ist ein großer Teil der 
Kapazität "verbraucht".

Die Genauigkeit ist für praktische Belange ausreichend. Allerdings 
müsste man eigentlich noch eine Temperaturkompensation machen, dann 
würde es noch besser werden. Dazu hatte ich allerdings keine Lust mehr.

> Hatte mir das bisher so vorgestellt, die Spannung
> über dem Shunt 'in beiden Richtungen' auszulesen -
> alleine deshalb, daß ich den gleichen Widerstand
> zum Messen habe. Aufbereiten wollte ich die Messungen
> jeweils mit einem OpAmp als Spannungsfolger/Verstärker
> an jeweils einem ADC und diesen Wert intern 'mithalten'
> - also dazuzählen bzw. abziehen.

Das ist relativ einfach. Ich habe einfach ein paar 
Isabellenhütte-Lastwiderstände parallel als Shunt verwendet und mit 
einem AD8206 (oder so ähnlich, jedenfalls ein "current sense amplifier" 
von AD) in eine Spannung von 0..2,5V (Entladen) und 2,5..5V (Laden) 
umgesetzt. Damit kann ich über einen A/D-Wandler-Kanal den Strom in 
beide Richtungen messen.

Wichtig ist aber, die Spannung über einen zweiten Kanal (einfacher 
Spannungsteiler und Kondensator reicht) ebenfalls zu messen. Denn du 
willst ja nicht den Strom, sondern die Ladungsmenge messen, die in den 
Akku gepackt oder entnommen wird.

Ich habe die A/D-Kanäle natürlich entsprechend kalibriert.

Autor: Gerhard (Gast)
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Vergiß bitte einfach den letzten Absatz mit der Spannungsmessung. Da war 
ich mit dem Schreiben schneller als mit dem Denken. NATÜRLICH braucht 
man für die Ladungsmenge nur den Strom und die Zeit.

Die Spannungsmessung brauchte ich zur Überwachung der Ladeschwellen und 
zum Anzeigen der entnommenen Leistung in Watt.

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