Hallo! Ich bräuchte mal Hilfe von ein paar Experten. Es sollen 4 NiMH (3000mAh), die in Serie geschaltet sind, während des Betriebs der angeschlossenen Elektronik geladen werden. Und das am besten innerhalb kürzester Zeit (max. 2...3h), also mit Schnellladetechnik. Der Beschaltungsaufwand des ICs sollte dabei so gering wie möglich sein. Welche Lade-IC ist da zu empfehlen? Vielen Dank schon mal für Eure antworten! Viele Grüße Econ
Das ist IMHO kaum möglich. Schau dir mal die Erkennung des Ladeendes an.
Wieso soll das nicht möglich sein? Bei Handy's und schnurlosen Telefonen geht das doch auch!?
Klar geht das da, das Handy wird über das Ladegerät gespeist während der Akku geladen wird, sofern es ein Ni-Akku ist. Bei Li-Ion sieht die ganze sache schon wesentlich einfacher aus. Aber 4 Ni Akkus zu laden während sie parallel entladen werden geht nicht. Wie soll das Ledegerät denn den Spannungsabfall der Akkus am Ledeende erkennen?
>Es sollen 4 NiMH (3000mAh), die in Serie geschaltet sind, während des >Betriebs der angeschlossenen Elektronik geladen werden. Und das am >besten innerhalb kürzester Zeit (max. 2...3h), also mit >Schnellladetechnik. Alle Ladegeräte (und ICs), die NiMH-Akkus mit hohen Strömen laden, erkennen das Ladeende nach der -deltaV Methode. Gegen Ende der Ladung steigt die Spannung des Akkus etwas stärker an und fällt dann ab. Nach dem Spannungs- maximum beginnt die Überladung, also muß möglichst früh nach dem Maximum abgeschaltet werden. Stell Dir nun vor, wie der µC oder der Chip das erkennen soll, wenn über 4 Zellen die Spannung gemessen wird. Anfangs ist das noch kein Problem, die Spannungsverläufe der einzelnen Zellen addieren sich sehr schön. Im Lauf der Zeit werden die Maxima der einzelnen Zellen zeitlich etwas auseinanderdriften. Es wird also immer häufiger eine oder zwei Zellen überladen. Deswegen laden alle Ladegeräte die Akkus einzeln. Wenn die Zellen selektiert sind, könnte das 20 Zyklen lang gutgehen. Danach würde ich auf jeden Fall die Zellen wieder einzeln laden. Als geignetes IC wurde ja schon das Maxim-IC genannt.
Wenn du den Strom durch die Akkus konstant hältst, kannst du auch den Spannungsrückgang (-5..10mV pro Zelle) zu beginn der Überladung feststellen und das Laden beenden. Falls die angeschlossene Elektronik einen absolut konstanten Stromverbrauch hat (unwahrscheinlich), genügt die Mesung des Gesamtstroms. Mit viel mehr als 1C würde ich nicht laden, sonst werden die Akkus am Ende zu heiß, bevor die Elektronik merkt, dass das Ladeende erreicht ist. Und unbedingt die Akkutemperatur überwachen, ab 45..50° den Ladestrom abschalten. Grüße, Peter
Hallo,
also man kann erstmal NiMH nehmen, die für den
Bereitschaftsparallelbetrieb ausgelegt sind ("Hocxhtemperaturakku").
Dann kann man folgendes machen: Prinzipiell kann man auch NiMH nach der
konstantspannungsmethode laden und das sogar schnell. Hat bei mir gut
geklappt. Allerdings geht das nur, wenn die Temperatur bekannt ist, denn
die Ladeschlussspannung sinkt mit zunehmender Temperatur (ca. 4
mV/K/Zelle). Also Temperaturfühler am Akku anbringen. Am besten die 4
Zellen um diesen Fühler herum anordnen.
@ Stefan Helmert Bei welchem Wert würdest du die Strombegrenzung ansetzen? Findet das Laden auch nur eine Kleinigkeit über der optimalen Spannung statt, steigt der Strom wegen des niedrigen Innenwiderstandes der Akkus auf ungeahnte Werte. Kann die Ladeschlussspannung auf die individuellen Eigenschaften der Akkus abgeglichen werden? Angeblich dürfen Akkus auch mit sehr hohen Strömen (mehrfaches C) geladen werden, solange sie nicht zu mehr als 70% gefüllt sind. Bei nicht leeren Akkus ist dieser 70%-Punkt aber nicht feststellbar. Grüße, Peter
Der Beitrag von Stefan Helmert ist Blödsinn, bitte nicht nachmachen. Begründung: Die Ladeschlusspannung ist nicht nur von der Temperatur abhängig. Und selbst wenn, die interne Temperatur kann man nicht meßen. NiMh sind prinzipiell (!) nicht für den Bereitschaftsbetrieb geeignet.
Hi, müssen es unbedingt NiMh sein? Für diese Anwendung wären Li-Akkus besser geeignet. z.B die LiFePO4 Akkus, diese können schnell geladen werden(mit 4C), sind relativ unempfindlich und setzen bei Überladung die Energie in Wärme um, ohne dadurch schaden zu nehmen. Könnte man nicht einfach den Strom, der vom Lader zum Akku fließt mit dem Strom, der vom Akku zum Verbraucher fließt vergleichen und dadurch relativ einfach das Ladeende bestimmen? Gruß Jan
Guckst Du hier: http://focus.ti.com/lit/an/slva166a/slva166a.pdf "Battery Charger Termination Issues With System Load Applied Across Battery While Charging"
Mein Vorschlag ist zwar etwas brutal, aber er funktioniert. Die Temperatur der Umgebung und die Temperatur der Akkus jeweils mit Hilfe einer kleinen Diode messen. Steigt die Temperatur der Akkus 10-15° über die Umgebungstemperatur, schaltet sich der Ladestrom aus. MfG Wolfgang
Eigentlich ist ja die Temperaturerhöhung des Akkus gegenüber der Umwelt das sicherste Zeichen dafür, dass die voll sind. Die meisten Schaltungen verlassen sich aber nie auf dieses Merkmal, weil es zu störanfällig ist. Es wird immer nur als Notabschaltung verwendet. Für den privaten Gebrauch hab ich aber schon öfters darüber nachgedacht, den ganzen -Delta-U Mist zu vergessen und mir ein Ladegerät mit reiner Temperaturabschaltung zu bauen. -Delta-U funktioniert nämlich oft nur sehr unzulänglich, gerade wenn die Akkus sich durch altern etwas merkwürdig verhalten.
Winfried wrote: > Eigentlich ist ja die Temperaturerhöhung des Akkus gegenüber der Umwelt > das sicherste Zeichen dafür, dass die voll sind. Die meisten Schaltungen > verlassen sich aber nie auf dieses Merkmal, weil es zu störanfällig ist. > Es wird immer nur als Notabschaltung verwendet. Für den privaten > Gebrauch hab ich aber schon öfters darüber nachgedacht, den ganzen > -Delta-U Mist zu vergessen und mir ein Ladegerät mit reiner > Temperaturabschaltung zu bauen. -Delta-U funktioniert nämlich oft nur > sehr unzulänglich, gerade wenn die Akkus sich durch altern etwas > merkwürdig verhalten. Temperaturabschaltung ist sehr störanfällig, wie du schon sagst, wieso willst du es dann einsetzen? Ich hab hier einen gesteuerten Schnelllader, wenn ich meine 2500mA Sanyos mit 1,3A aufpump greift z.B. die -detlaU Abschaltung sehr zuverlässig. Nehme ich jetzt minderwertige Akkus, dann schaltet teilweise schon nach 20 Minuten der Ladestrom auf 600mA zurück, weil die Akkus auf Grund des hohen Innenwiderstandes zu heiß werden. Voll sind sie da aber noch lange nicht. Und je niedriger der Ladestrom ist, desto kühler bleiben die Akkus und desto unzuverlässiger wird ja die Wärmeabschaltung. (Leider greift -deltaU bei geringem Ladestrom auch nicht mehr zuverlässig.) Wenn die Akkus sich am Ladeende erhitzen, dann sind sie doch auch schon am überladen oder nicht? Der Innenwiderstand und damit die Hitzeentwicklung müsste doch auch im Leben eines Akkus driften. Vielleicht könnte man eine Kombination aus beidem sinnvoll verbinden, aber ich glaube fast, dass man ums ganz genau zu machen für jeden Akkutyp (Hersteller, Kapazität) die Kriterien manuell anpassen müsste. Gruß
Bleiakku (Bleigel) und garkeine Probleme mehr. Die Dinger sind für Bereitschaftsmodus wie gemacht.
Warum Temperaturabschaltung: Zumindest ist ja das Kriterium, dass die Temperatur ansteigt, ein sicheres Kriterium für voll. Es sei denn der Innenwiderstand der Zellen ist mittlerweile so hoch, dass die schon deshalb zu heiß werden. Vermutlich kann man sie dann aber auch gleich entsorgen. Der Ladestrom muss natürlich auch hoch genug sein. Mit Temperatur und störanfällig meinte ich eher, dass in der Praxis nicht mit großer Sicherheit der Unteschied zwischen Zellentemperatur und Umgebungstemperatur messbar ist. Zumindest ist es schwer, so ein Gerät für die breite Käuferschicht kompatibel zu machen. Mitunter kann man die Zellen auch nur schwer zur Temperaturerfassung adaptieren. Mein Delta-U Gerät schaltet übrigens erst ab, nachdem die Akkus schon 10-15 Minuten gegrillt wurden (45-50 Grad). Das machen wohl die meisten Geräte so. Ob das so gesund ist?
> Und je niedriger der Ladestrom ist, desto kühler bleiben die Akkus und > desto unzuverlässiger wird ja die Wärmeabschaltung. (Leider greift > -deltaU bei geringem Ladestrom auch nicht mehr zuverlässig.) Und warum? Weil AFAIK die fallende Spannung genau daher kommt, dass die Akkuinnentemperatur (und -druck) steigen... MfG, Heiko
Genau Heiko :) -Delta U ist übrigens in keinster Weise für NiMh geeignet. Die Akkus werden damit überladen. Genauso passiert der Temperaturanstieg erst, nachdem die Akkus voll sind. Gerade bei hohen Strömen ist das tödlich. "Richtig" ist imho allein d²U/d²t==0. Und dann noch mittels trickle charge nachladen. Um nochmal auf das Orginaltopic zurückzukommen: Selbst wenn man einen Algorithmus hat, der auch unter Einfluß einer Last das Ladeende zuverlässig erkennt (dT/dt) - was passiert danach? Der Akku wird ja wieder entladen durch die paralelle Last. Wann lädt man nach? Wenn die Temperatur gesunken ist? Wenn die Spannung wieder in einem bestimmten Bereich ist? Alles hat zur Folge, dass die Akkus mit nahezu dem maximalen Ladestrom überladen werden, oder sie werden nicht ganz voll geladen sein. Vielleicht kann man einen normalen Schnellader verwenden und während dem Laden die Last abklemmen. Der Akku wird dann vollgeladen, mit welchem Algorithmus auch immer. Die Last wird nach der Volladung über einen Coloumb-Zähler angeschlossen. Wenn die Zellenspannung unter einem bestimmten Niveau ist (z.B. 1.0V) oder die entnommene Ladung ungefähr der gemeßenen Akku-"kapazität" entspricht, wird die Last wieder abgeklemmt und der AKku geladen. Nachteil wäre, dass der Akku gerade nicht immer vollgeladen ist. Wie schon gesagt, NiMh ist für diesen Einsatzzweck nicht geeignet... Wäre nett, wenn jemand meinen Gedankengang bestätigen oder kritisieren könnte. PS: Noch etwas zu den Beiträgen in diesem Thread hier: Ich brauche bei meinem Auto auch keine Kupplung. Man kann auch die Drehzahl anpassen und den Gang reinhauen. "Hat bisher immer hervorragend funktioniert! Wozu der Aufwand?". Der nächste bestätigt dieses Verfahren und ergänzt, dass er bei seinem Traktor auch keine Bremsen braucht und stattdessen die Gänge benutzt. Stimmt ja alles, aber... Ist nicht böss gemeint, ich meckere nur weil dieser Thread wahrscheinlich in den nächsten 5 Jahren von google gefunden wird und jeder es glaubt, weil "es stand ja im Internet!".
Hallo! Also da ich vom Laden von Akkus bisher Null Ahnung hab, hät man mir auch verzählen können das man am besten bei Tempo 80 voll in den "R-ally"-Gang schaltet. Da nun asdf das so bildlich dargestellt hast weiß ich allerdings nicht, was richtig ist. Aber selbs deine Darstellung von d²U/d²t==0 ist für mich nicht nachvollziehbar. Nach meinen Mathekenntnissen ist die zweite Ableitung für die WPs. Damit würdest du abschalten, bevor die Akkus ganz voll sind, da der WP vor der Extremstelle kommt. das delta U -Verfahren schaltet allerdings nach der Extremstelle ab. Wäre dann nicht dU/dt==0 sinnvoll? (Ich orientiere mich hier an der Standardkennlinie U(t) eines Akkus beim Laden) Gruß Econ
>Aber selbs deine Darstellung von d²U/d²t==0 ist für mich nicht >nachvollziehbar. >Nach meinen Mathekenntnissen ist die zweite Ableitung für die WPs. >Damit würdest du abschalten, bevor die Akkus ganz voll sind, Man nimmt d²U/d²t nicht als Abschaltkriterium, sondern zum Beenden des Schnelladevorganges mit hohem Ladestrom. Danach lädt man mit geringerem Strom weiter. Entweder zeitbasiert oder mit -dU Kriterium (Top-Off Charge)
Hallo! @Econ. Nach asfd's Methode wird der Akku nicht durch die Schnelladung randvoll sondern durch das Trickle-Charging. Die Methode ist für NiMH-Akkus sicher die Beste, da eine Überladung fast sicher ausgeschlossen werden kann, allerdings dauert sie eine Spur länger wenn man den Akku wirklich zu 100% aufladen will. In deinem Fall würde das aber bedeuten, dass das nur Sinn macht, wenn du die Akkus EINZELN laden kannst, asonsten wird die Akkulaufzeit deines Gerätes schon nach wenigen Zyklen zu wünschen übrig lassen. Ein Li-Ion Akku hätte hier sicher Vorteile, vor allem weil es zB von Linear einige nette synchrone Step Up-/Down Schaltregler gibt, welche zB 3,3V aus 3-4,2V machen und das mit bis zu 96% Effizienz. Hier würde halt eine Akkuzelle ausreichen. Ansonsten wird der Schaltaufwand doch erheblich und sicher nicht billiger (4 Lade-ICs, MosFets für die Umschaltung etc.). @asdf: Deine Methode ist mit Sicherheit die geeignetste allerdings auch die aufwändigste. Wenn man bei der Zyklenzahl Abstriche machen kann, dann funktionieren -deltaU bzw Temperaturabschaltung bei Ladeströmen unter 1 C auch gut. Wie du richtig meinst, alles eine Frage der Anwendung. Das mit dem Bremsvergleich ist passend, allerdings gibt es natürlich "Anwendungsfälle" in denen sie tatsächlich nicht gebraucht wird :-) Grüße Fasti
Achso ja! - Sorry, hab das irgendwie "überlesen", dass das nur die Abbruchbedingung für das schnellladen ist.
Wenn man das -deltaU klein genug wählt wird es kaum messbare Nachteile zum dU/dt=0 Verfahren haben oder? Denn dann sind die beiden Methoden beinahe identisch.
Um störsicher zu sein, darf -deltaU nicht zu klein sein, ist meist größer 10mV. Das -deltaU, was eine einzelne Zelle produziert, ist aber oft kaum höher als 20-40 mV. Man hat da also nicht viel Spielraum. Kommt noch hinzu, dass Zellen manchmal eine Welligkeit in der Ladekurve haben, wo als die Spannung mal kurzzeitig geringer wird, dann wieder höher. Solche Strecken sollen wiederum nicht als -DeltaU und Abschaltkriterium erkannt werden. So einfach, wie in der Theorie ist es in der Praxis nicht. Es gibt sozusagen kein klar definiertes Abschaltkriterium, was unter allen Umständen funktioniert und dazu noch den Akku ideal schont.
Vielleicht sollte ich noch etwas ergänzen :) Man KANN NiMh Akkus überladen, ohne dass sie Schaden nehmen. Aber das geht nur bei begrenzten Strömen, ~C/10. Bei höheren Strömen fangen sie an zu gasen, was die Kapazität verringert und den Akku zerstört. Deswegen kann man bei niedrigen Ladeströmen nicht das -DeltaU Verfahren verwenden, weil gerade keine starke Überladung auftritt und der Druck nicht stark genug steigt. Der Sinn des Wendepunkt-Verfahrens ist gerade, dass man mit nahezu unbegrenzten Strom laden kann (>2C). Das ist natürlich eine super Sache, man spart Zeit und die Akkus können beim Entladen höhere Ströme liefern. Die Top-off charge dient dazu, noch die letzten ~10% in den Akku hinein zu quetschen. Das macht man aber mit einem verhältnismäßig niedrigen Ladestrom, so dass ein Überladen nicht schadet. Ein Überladen auch nur für kurze Zeit mit 4C zerstört jeden Akku mit Sicherheit. Auf diese Weise schaffen die Akkus einfach mehr Zyklen mit mehr Druck, d.h. die Spannung bleibt auch bei hohen Strömen über längere Zeit konstant. Und das wollen wir doch alle, oder? Deswegen habe ich für diese Lösung plädiert. Gleichzeitig wird damit ein weiteres Problem gelöst: Das driften der Zellen. Bei -DeltaU o.ä. kann es sein, dass eine Zelle überladen wird bevor die anderen voll sind. Beim Wendepunkt ist das nicht so ausgeprägt der Fall und auch nicht schlimm. Schließlich ist diese Zelle dann nur näher an der Volladung dran, als die anderen. Es werden aber eh alle Zellen minimal überladen, so dass am Ende jede Zelle mit Sicherheit voll ist, ohne dabei Schaden zu nehmen. Die Zellen werden dadurch angeglichen und das aus einander driften der Zellen verhindert. Am besten wäre ein Balancer für NiMh. Ob das geht, konnte mir bis jetzt keiner beantworten. Meine Informationen beziehe ich übrigens zum größten Teil von dieser Seite: http://www.batteryuniversity.com/partone-11.htm Dort kann man sich auch schön die Ladekurven ansehen und den Wendepunkt suchen :) Zum Thema d²U/d²t habe ich folgendes gefunden: http://www.meinews.net/delta-t119676.html http://www.elektromodellflug.de/Projekte/reflex_feld.htm
@Peter Roth
>Bei welchem Wert würdest du die Strombegrenzung ansetzen?
bei 1 C, wenn die Akkus schnellladefähig sind
Dann würde ich 1,45 V pro Zelle ansetzen, bei 20 °C.
Jedenfalls habe ich mal gelesen, dass so etwas auch in der Praxis
gemacht wird (Konstantspannungsladung bei NiCd/NiMH-Akkus).
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