Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Einschalthysterese für Ladeschaltung ?


von Jürgen H. (calor)


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Ich habe hier eine Ladeschaltung für einen LiFePo4-Akku. Der Akku speist 
die LED-Beleuchtung an einem transportablem Mikroskop. Die 
Elektronik/Akku befindet sich in einem Handgehäuse am Mikroskop. Zur 
Benutzung wird das Mikroskop, täglich mehrmals, samt Handgehäuse von der 
Lade-Stromversorgung, in Form eines 5V-Netzteils, getrennt. Während 
jeder Benutzung werden typ. etwa 2-5% der Kapazität des Akkus entnommen. 
Damit es jederzeit einsatzbereit ist, wird es nach der Benutzung stets 
wieder an die Lade-Stromversorgung angesteckt.
Jedesmal wenn der Lade-Controller mit der Speisespannung verbunden wird 
beginnt er automatisch einen Lade-Zyklus und lädt den Akku voll.

Um die Anzahl der Ladezyklen zu reduzieren und somit dem Akku zu einer 
längeren Lebensdauer zu verhelfen, suche ich nach einer Möglichkeit, 
erst dann einen neuen Ladzyklus zu beginnen, wenn eine nennenswerte 
Kapazität aus dem Akku entnommen wurde.

Dazu habe ich mir obige Schaltung erdacht.
Der NCP303 gibt die Stromversorgung zur Ladeschaltung, über T1, erst 
frei, wenn die Akkuspannung 3V unterschritten hat. Damit T1 bei 
steigender Akkuspannung nicht wieder abschaltet, wird er durch T2 weiter 
durchgesteuert. Mit der Trennung vom Netzteil setzt sich das Ganze dann 
zurück.
Kann diese Schaltung so funktionieren? Gäbe es einfachere/bessere 
Lösungen?

von Marek W. (ma_wa)


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Könnte so funktionieren.

Mir kommt allerdings der 4,7K für den T1 als zu groß vor oder ist T1 ein 
Darlington?

Je nach Einsatzzweck kann es aber auch dazu führen, das der Akku nur 
selten vollgeladen wird wenn jemand kurz nach dem Starten der Ladung das 
Gerät entnimmt. Also ggf. noch einen Taster für einen manuellen Start 
vorsehen oder ein RS verbauen um den Ladestatus zu speichern.

Wie stark belastet die Messschaltung den Akku?

von Jürgen H. (calor)


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@Marek, Danke für Deine Anregungen.
Du meinst R2? Ja, da hast Du wohl Recht. Den werde ich auf jeden Fall 
verkleinern. Hatte noch garnicht genau auf die realen Werte geachtet. 
Mir ging es erstmal ums Prinzip. Nein, es ist kein Darlington-Transistor 
vorgesehen.

Der NCP303 benötigt, laut Datenblatt, typ. 0,25µA / max. 0,9µA. Das 
sollte er Akku also überhaupt nicht mitbekommen. Verbaut ist übrigens 
eine A123 2,5Ah-Zelle.

Mit der Entnahme des Gerätes setzt sich die Schaltung ja wieder zurück. 
Je nach Spannungslage wird dann eben sofort nach dem Wieder-Anstecken 
weitergeladen, oder eben beim nächsten oder übernächsten mal.
Die Phasen der Benutzung sind recht schwankend. Mal wird es alle 15 min. 
benutzt dann wieder mal 3-4 Stunden garnicht. Da findet sich schon eine 
Pause die zur Voll-Ladung reicht.

von Klaus (Gast)


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Jürgen H. schrieb:
> Während
> jeder Benutzung werden typ. etwa 2-5% der Kapazität des Akkus entnommen.

Jürgen H. schrieb:
> Um die Anzahl der Ladezyklen zu reduzieren und somit dem Akku zu einer
> längeren Lebensdauer zu verhelfen, suche ich nach einer Möglichkeit,
> erst dann einen neuen Ladzyklus zu beginnen, wenn eine nennenswerte
> Kapazität aus dem Akku entnommen wurde.

Ich denke nicht, daß die Ladung der entnommenen 2-5% als Ladezyklus 
gilt. Dann würde bei einem Auto mit Start/Stop Automatik, jede Ampel, 
jeder Halt einen Ladezyklus bedeuten. Ich ernnere mich an so eine 
Definition wie: entladen auf 30% und dann aufladen.

Dein Szenario ist irgendsoetwas wie Erhaltungsladung und dein Akku hat 
damit die maximal mögliche Lebensdauer. Alles was du änderst, macht es 
nur schlechter.

MfG Klaus

von Jürgen H. (calor)


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Klaus schrieb:
> Dein Szenario ist irgendsoetwas wie Erhaltungsladung und dein Akku hat
> damit die maximal mögliche Lebensdauer. Alles was du änderst, macht es
> nur schlechter.

Hmm, das klingt logisch.

Schön wäre es , wenn sich die Hersteller in Ihren Datenblättern auch mal 
dem Thema Teilentladung widmen würden. Anwendungen mit einer 
Teilentladung sind ja mit Sicherheit deutlich häufiger als solche, in 
denen der Akku ständig bis zur Entladeschlusspannung betrieben wird.

von Marek W. (ma_wa)


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Mal ein anderer Vorschlag.

Spare dir doch den Aufwand und schließe das Ladegerät über Zeitschaltuhr 
an, damit der Akku nur am späten Nachmittag geladen wird. Wenn du eine 
etwas bessere Schaltuhr hast, kann man das ganze auch auf jeden zweiten 
Tag beschränken.

von Jürgen H. (calor)


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Echt lustig, daß Du auf die Idee mit der Schaltuhr gekommen bist.

Genau so habe ich es, seit ungefähr einem Jahr, in Betrieb. Allerdings 
habe ich die Ladezeit auf den frühen Morgen (05.00Uhr-07.00Uhr) gelegt. 
Die Schaltuhr ist jedoch nur das einfache Exemplar.

Im Zuge eines Redesigns, die Ladung soll demnächst wireless per 
Qi-Standard funktionieren, wollte ich das Ganze etwas eleganter 
gestalten und die Schaltuhr verschwinden lassen.

Danke, und viele Grüße!

von Marek W. (ma_wa)


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Ein Provisorium hält halt immer noch am längsten. ;)

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