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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik µC Laderegelung Blei-Akku


Autor: Fatjoe (Gast)
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Hallo zusammen,

ich suche einen Schaltplan für einen Ladereglung welche mir einen Blei 
Akku laden soll. Besser gesagt soll die Laderegelung über einen µC 
gesteuert werden, wegen dem zu anfang benötigen Konstant Strom und 
später benötigten konstanten Spannung.

Kann mir jemand erst Tips und hinweise liefern wie so etwas zu 
realiseren wäre.

Vielen Dank

Klaus

Autor: Fatjoe (Gast)
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Hier erfüllt diese Bauteile alle es was nötig ist um einen Blei Akku 
ordnungsgemäß aufzuladen?

http://www1.conrad.de/scripts/wgate/ZCOP_B2C/~flN0...

Autor: Sebastian Heyn (Gast)
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baue auch gerde an sowas. mein erster Versuchsaufbau arbeitet mit nem 
LM317, und dem Transistor zum an/ausschalten. Ich brauch nicht mehr 
ladestrom als vielleicht 500mh (MOPED)

Aber wenn du Konstate Spannung hast, evtl einfach den Strom begrenzen, 
das dürfte ja kein Problem sein....

Autor: Fatjoe (Gast)
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Die Sache ist die

Am Eingang beziehe ich meinen Strom/Spannung von Solarzellen. Ich möchte 
( atm ) einen 7,5Ah Stunden Blei Akku aufladen und meine Solarzelle 
erzeugt mir knapp pro Tag 1,1Ah

Autor: Matthias (Gast)
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en 7,5Ah Stunden Blei Akku aufladen und meine Solarzelle
erzeugt mir knapp pro Tag 1,1Ah...

Wenn du 7,5/1,1 = 7-fache Spannung an der Solarzelle hast, dann reichts 
doch ;-)

Autor: Fatjoe (Gast)
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Mir geht es vorallem darum wie ich das Ladeverfahren mit einem µC 
umsetze, da in einem anderen teil eh schon ein µC zum einsatz kommt

Autor: Nico (Gast)
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Du könntest die Solarzelle über einen Vorwiderstand(zur Strombegrenzung 
Imax=C/10) und einen Transistor mit dem Akku verbinden. Mit dem µC misst 
Du die Spannung am Akku und schaltest den Transistor ab wenn deine 
Ladeschlußspannung erreicht ist. Bei unterschreiten einer bestimmten 
Spannung schaltest Du den Transistor wieder ein!

Oder Du lädst den Akku per PWM, wenn dein µC PWM erzeugen kann! Je 
geringer die Akkuspannung desto höher das Tastverhältnis -> Akku wird 
stärker geladen. Hierbei mußt Du natürlich wieder eine Strombegrenzung 
vorsehen.

Autor: ich (Gast)
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Ist das eine Batterie aus einem MOPED? Die brauchen doch normalerweise 
garkeine Ladeschaltung. Bei einem Bleiakku gebe ich doch einfach die 
Nominalspannung drauf die der Akku hat (z.B. 12V) und dann lädt der doch 
quasi "automatisch" wenn er nicht voll ist.

Li-Ionen werden doch mit Konstantstrom / Konstantspannung geladen

Oder verwechsel ich jetzt was ?

Autor: Nico (Gast)
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Bleiakkus sind in der Regel ziemlich gutmütig.
Aber wenn Du den Akku lange benutzen willst dann solltest Du mit 
Konstantspannung laden oder bei Konstantstromladung die Zeit begrenzen!

Autor: rolf-harry (Gast)
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Habe sowas ähnliches gemacht, mit einem 12V 7Ah Bleiakku, der mit einem 
4Wp (16V Nennspannung) Solarmodul geladen wird.

Siehe Beitrag "GartenHausLicht - Ein Mini-Solar-Projekt mit TINY24 und gcc"

Der Ladestrom wird vom Solarpanel ansich begrenzt, denn das liefert 
maximal 300mA, ich habe lediglich einen Schutz gegen Überladen 
eingebaut, indem bei zu grossen Batteriespannungen das Panel 
kurzgeschlossen wird.

Autor: ich (Gast)
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Und wieder was gelernt ;) Hab bislang Bleiakkus immer "einfach so" 
geladen

Autor: rolf-harry (Gast)
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Sehr schön ist auch Beitrag "Laderegler Solar step-up",
dort wird u.a. die Frage der Überladung behandelt, aber scheinbar nicht 
abschliessend geklärt.
Es kommt eben auch darauf an, mit was man laden will, bei Solar 
jedenfalls gibts kein bisschen Strom zu verschenken, daher hab ich 
(ausser der Überlade-Abschaltung) nix begrenzt.

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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Ich habe hier einen PB-Akku als Notlicht realisiert.
Er wird vom Bordnetz des Fahrzeuges geladen. Eine zu hohe Spannung kann 
ich damit ausschließen, weil das Bordnetz ja auch ein PB-Akku ist, der 
von der Drehstromlichtmaschine geladen wird.

Zum Laden benutze ich einen ProFET (hinter einer 2A-Shottky-Diode 
1N5822), der das Bordnetz an den Akku schaltet.
Ist der leer, fließt ein recht ordentlicher Strom. Den messe ich über 
einen 0,5Ohm-Widerstand und nutze den Komperator im PIC, um mit einer 
Spannung von ca. 0,5V zu vergleichen. Der Komperator schaltet dann den 
ProFET als PWM an und aus. Der ProFET schaltet nicht schnell, aber hat 
andere Vorteile, so habe ich eine PWM-Frequenz von ca. 500Hz 
eingestellt.
Der PIC mißt so nebenbei die Bordspannung, Akkuspannung, prüft auf 
fehlenden Akku oder defekten (hochohmigen) Akku und schaltet und waltet.

Ich begrenze den Strom, nicht die Spannung! Man könnte aber wohl eine 
Begrenzung der Spannung einführen und dann auch andere Spannungsquellen 
benutzen.
Bedingt durch die niedrige PWM-Frequenz fließt der hohe Strom (einige A) 
durch den Akku, aber immer nur kurz. Das ganze mit Spulen zu glätten 
wäre ein Mordsaufwand.

Autor: Fatjoe (Gast)
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Danke für die Anregungen. Im Grunde geht es mir aber darum das mein Blei 
Akku 500 -1000 LAdezyklen packen soll, da das zukünftige Produkt täglich 
entladen und geladen werden soll. Ein Blei Akku sollte ja soweit ich das 
jetzt recherchiert habe mit einem konstanten Strom geladen werden dann 
anschließend mit einer konstanten Spannung.

Mir ist klar ich werde nie den Strom erreichen ( Grund Aufbau des 
Produktes ) 1/10 von 7,5Ah mir geht es nur darum das mein µC ab einem 
bestimmten Punkt merkt STOP jetzt bitte ( hinsichtlich 
Lebensdauer/Pflege/Ladeverhalten ) mit einer konstanten Spannung weiter 
arbeiten.

Autor: Fatjoe (Gast)
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@Rolf-Harry melde dich mal bitte bei mir per Email. Würde mich gerne 
etwas näher über die Schaltung unterhalten.

Danke

aaklaus@gmx.de

Autor: Torsten (Gast)
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Hallo Fatjoe,

wenn dein Ziel ist, den Pb-Akku auf 500-1000 Zyklen zu bringen, dann 
schau dir zuerst die Datenblätter des Herstellers an. Pb-Akkus, die 
primär als Starter-Akkus konzipiert sind, mögen es nicht, wenn ihnen ein 
Großteil ihrer Kapazität entnommen wird. Bei diesem Nutzungsverhalten 
wirst du dann keine 500 Zyklen schaffen. Du musst also schon einen 
speziellen "zyklenfesten" Akku einsetzen.
In den Datenblättern ist dann auch angegeben, wie der Akku optimal zu 
laden wäre. Bei Pb-Akkus ist das immer eine Konstantspannungsladung, 
wobei sich der Akku aufgrund der Differenz von Ladespannung und seiner 
Klemmenspannung den notwendigen Strom selbst einstellt. Da dieser Strom 
nicht unbegrenzt hoch sein darf, wird anfangs mit Strombegrenzung 
gearbeitet (quasi Konstantstromladung).
Wie hoch die Ladespannung sein soll, hängt vom konkreten Akku-Typ ab und 
wird vom Hersteller meist empfohlen.

Tschüss
Torsten

Autor: AxelR. [DG1RTO] (Gast)
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Hallo zusammen
>Es kommt eben auch darauf an, mit was man laden will, bei Solar
jedenfalls gibts kein bisschen Strom zu verschenken, daher hab ich
(ausser der Überlade-Abschaltung) nix begrenzt.

Was zum Lesen (MPPT ^= maximum power point tracking)
http://www.blueskyenergyinc.com/pdf/Blue%20Sky_Wha...

Viele Grüße
AxelR.

Autor: AxelR. [DG1RTO] (Gast)
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ziemlich weit unten auf der Seite (lässt sich sicherlich abspecken, 
schematic Nr.3 ist interessant)
http://www.drgw.net/workshop/MPPT/mppt.html

Google: MPPT DIY
(maximum power point tracker do it yourself)

Autor: AxelR. [DG1RTO] (Gast)
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Autor: Marco S (Gast)
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Für eine möglichst lange Lebensdauer:

- Bleibatterien dürfen nur so tief wie nötig entladen werden
- Nach dem Entladen so schnell wie möglich wieder aufladen
- Das Ladeverfahren ist der Betriebsart und Batterietemperatur 
anzupassen
- Batterien im zyklischen Betrieb bei mittleren Ladeständen (Solar) 
sollten mindestens einmal pro Monat vollständig aufgeladen werden
- Je niedriger die Batterietemperatur, desto höher die Lebensdauer 
(Bleibatterie kann unterhalb -5°C einfrieren)
- Die Lagerung sollte immer im Volladezustand an einem möglichst kühlen 
Ort erfolgen. Bei Lagertemperaturen unterhalb von 25°C ist die Batterie 
alle sechs Monate nachzuladen, bei Temperauten oberhalb von 25°C alle 
drei Monate; eine Lagerung oberhalb von 35°C ist zu vermeiden.

Zyklischer Betrieb: Ladespannung = 2.23 - 2.45 V
Bereitschaftsbetrieb:   --||--   = 2.23 - 2.30 V
(natürlich abhängig von der Temperatur, siehe z.B. 
http://www.battery-service.de/daten/bleiakku.pdf, S.24)


[aus: Moderne Akkumulatoren richtig einsetzen, Jossen/Weydanz]

Autor: Fatjoe (Gast)
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Danke

vieles wußte ich bereits. Mir ging es einzig und alleine wie man das 
Laden eines Blei Akkus mit einem µC realisiert.

Das MPPT ist mir noch nicht so ganz klar von der Schaltung her!? Worin 
genau der Unterschied besteht

Autor: Fatjoe (Gast)
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Die Schaltung 
http://www.electronicdesign.com/Files/29/6262/Figure_01.gif

ist ganz interessant jedoch für mich ungeeignet weil ich maximal 4 
Solarzellen 0,47V 0,7In verwenden kann und die Schaltung für 12V 5-20W 
ausgelegt ist.

Autor: Torsten (Gast)
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Heißt das, dass deine Eingangsspannung von den Solarzellen kleiner ist 
als die Klemmenspannung des zu ladenden Akkus? Mach doch mal eine 
Leistungsbilanz.

Autor: Fatjoe (Gast)
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Hat sich erledigt ich habe nun eine MPPT Schaltung und dazu ein LADE IC 
gewählt.

THX

Autor: Dirk W. (bastelator) Benutzerseite
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Hallo zusammen,

falls es doch noch einmal jemand mit einem µC probieren möchte: 
http://www.wiebel.de/basteleien/basteleien.html#Laderegler läuft und 
läuft und läuft...

Diskussion dazu fand unter anderem hier 
Beitrag "Idee Solarregler ATTiny13 mit Überlade- und Entladeschutz" statt.

Gruß,
Dirk

Autor: Axel R.[DG1RTO] (Gast)
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>Worin genau der Unterschied besteht

Unterschied zu was?
Zur Wirkunsweise.

Es wird ermittelt, ob die Spannung steigt, wenn der Ladestrom steigt 
oder umgekehrt. Es wird also geprüft ,ob Spanung und Strom in Phase 
sind.

Um diesen Punkt wird die Feedbackspannug am Laderegler eingestellt, da 
man so im Leistungsmaximum der Zelle arbeitet.

Da du nur 4Zellen hast, musst Du einen Stepup Regler nehmen, statt eines 
Step-Down. Das Prinzip ist das selbe. Du modulierst den DutyCylce deines 
Reglers, misst die Phasenlage des Laststroms und regelst nach.

Die schaltungansich ist etwas unübersichlich, Da gebe ich Dir Recht.
Der Kondensator C1 wird abwechseld an Masse oder an den Messeingang 
gelegt. Das erfolgt mit dem gleichen Takt, mit der auch die 
Ausgangsspannung des Reglers moduliert wird.
Die Spannung am C1 ist der Ladestrom. Durch die Synchrongleichrichtung 
wirddie Phasenlage erkannt.

Autor: rolf-harry (Gast)
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Hallo, ich möchte noch mal die Diskussion von Dirk W. unter

Beitrag "Re: Idee Solarregler ATTiny13 mit Überlade- und Entladeschu"

aufgreifen. Gibt es schon Erkenntnisse bezüglich der 
"Kurzschlussproblematik"  zum Schutz vor Überladung ?

Ich bin eigenlich auch überzeugt, dass der Kurzschluss dem Panel nicht 
schaden sollte, aber eben nicht wirklich sicher, und mache mir etwas 
Sorgen um mein Panel. ( 
Beitrag "Re: µC Laderegelung Blei-Akku" )

Dirk W., wie lange ist denn Dein Panel (mit "Kurzschluss") in Betrieb ?

rolf-harry

Autor: Dirk W. (bastelator) Benutzerseite
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Hallo rolf-harry,

das Panel ist seit Juli letzten Jahres angeschlossen -- bisher keine 
Probleme. Ich wollte auch schon immer mal den Kurzschlussstrom messen, 
bei Sonnenschein hatte ich aber seltsamerweise immer Besseres zu tun ;) 
Und derzeit schneit es hier bei uns :(

An der Diskussion bin ich auch (immer noch) sehr interessiert; 
allerdings eher theoretisch, da ich die Schaltung für die paar Groschen, 
die das Panel gekostet hat, nicht mehr ändern will.

Gruß,
Dirk

Autor: rolf-harry (Gast)
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Witzig, habe einfach mal bei Hersteller nachgefragt, die glauben, das 
mit dem Panle-Kurzschluss ist kein Problem:
------Anfrage
Objet : Technical question on how to control a Solarpanel FEE-5-12
Hello,
I have one of your solarpanels installed in a domestic application
(gardenhouse-lightening).
It works very well, but I need your help on the following question:
Does it do any harm to the solarpanel if I short-circuit it (to protect
the battery from overloading), or would it be better to switch it off by
means of opening the circuit ?
Best regards

------Antwort
Thank you for your interest into our products and company being a user
of our panels.
Short-circuitry of a panel is not problem for it. But this may be
dangerous for your battery. Therefore, I would not recommend applying
this method. A better way is to disconnect the panel from the battery
but this requires being present.
The recommended way is to use a small device called charge controller
similar to the one presented on attached leaflet. It should be installed
as described in this attached document and will ensure you not having
your battery overloaded but also not over discharged in case of low
irradiation in winter. This safeguards your battery and will enlarge its
lifetime duration. In addition, when battery is full, this device check
regularly battery capacity and compensate self discharge automatically
when necessary.
Choice of such a controller is driven by the type of battery you are
using (open battery, sealed battery, gel battery, etc) and the input and
output maximum current value. If you need some help finding this type of
device, please contact us again with appropriate information.
Best regards.

Habe darauf nochmal genauer nachgefragt, mal sehen, was da kommt...

Autor: Johannes Huemer (Firma: HTL-Braunau) (jonny88)
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Suche einen Schaltplan für eine Laderegelung!

Habe ein 10 Watt Solarmodul und einen 7.0 Ah blei gel Akku!!

Kann mir da jemand behilflich sei??

Autor: A. E. (aesurfer)
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Hallo,

ich möchte für eine Schaltung im Gartenhaus eine Ladeschaltung bauen, 
welche stromsparend (Netzaufnahme) ist und diese für Wintertemperaturen 
bis auf -20Grad Celsius funktioniert.

Das Problem bisher war, dass die bisherige Ladeschaltung von Frühjahr 
bis Herbst gut funktionierte. Nicht jedoch im Winter. Dort setzen die 
Temperaturen dem 12V Bleiakka derart zu, dass eine funktionierende 
Ladeweise nicht funktioniert.
Der neue Akku hat eine Kapazität von 12Ah.

Die Technik ist in der Werkstatt des Gartenhauses untergebracht.

Bisher hatte die Siemens Logo die Überwachung und das Einschalten des 
Ladegerätes übernommen. Das Ansmann Ladegerät ist für 
Bereitsschaft/Parallelbetrieb geeignet. Diese Ladeweise kostete von 
vornherein 1A Strom. Das LAdegerät liefert 3 A Ladestrom. Dies würde 
sich aufteilen und der Akku bekomme nur 2 A Ladestrom, was das ganze 
Laden verlängern würde.
Zudem ist die Siemens Logo auch nur bis zu einer Tiefstemperatur von 0 
Grad geeignet. Auch hatte ich diese schon in Styropor eingehaust.
Der Bleiakku bekam eine Batteriehülle, welche sie auch für Autobatterien 
verwendet wird, um vor Kälte zu schützen. Doch das brachte nichts.
Über eine Heizfolie könnte man nachdenken.(Akku erwärmen/Frostschutz)

Anforderung:

Aufgrund des Energiesparens sollte der Bleiakku die eigentliche Aufgabe 
übernehmen, Verbraucher zu versorgen.
Der Akku sollte bei herabsinken der Spannung (mit theoretischer Annahme 
der Kapazität) zum Ladegerät zugeschaltet werden.
Dies sollte auch bei Minustemperaturen funktionieren.
Da die Spannung so einbricht, dass die Logo dann nicht mehr arbeiten 
kann, würde bedeuten, dass der Akku kaputt geht.
Die Logo schaltet ein Relais, diese dann über einen Spannungsverdoppler 
2 Zeitrelais, ein Relais und ein Schütz (24V - System,daher einen 
Spannungsverdoppler).
Die Anlage arbeitet somit autark vom Netz.

Ich habe mir überlegt, die Logo über ein separates Netzteil laufen zu 
lassen.
Außerdem hatte ich mir überlegt, den PB137 als Laderegler mit Trafo zu 
nutzen. Das würde bedeuten, dass diese Komponenten dauerhaft am Netz 
sind.
Bei der Fa. Gessler werden für Notlichtlampen ähneliche Vorkehrungen 
getroffen, allerdings mit einem anderen IC. Leider weiß ich nicht 
welches.
Der PB137 hat einen max. Ladestrom von 1,5A.
Würde es funktionieren, die Siemens Logo und weitere Verbraucher 
hierrüber laufen lassen zu können?
Als Max-Strom bräuchte ich 5A (Spitze,kurzzeitig). Dauerhaft 1-1,5A.

Hat jemand eine Idee, wie man energiesparend bei solchen Temperaturen 
eine funktionierende Schaltung aufbauen kann und wie man die Logo auch 
bei tieferen Temeperaturen laufen lassen könnte?
Eine Heizfolie 12V 8Watt hätte ich noch da. Der Akku selber hätte eine 
12 Watt Heizfolie (Noch nicht in Betrieb).

Autor: mhh (Gast)
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A. E. schrieb:
> Hat jemand eine Idee,

Ja.

Man fängt an zu lesen und denkt sich dann, hätte er doch einen neuen 
Beitrag angefangen.  :)

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