Hallo zusammen, ich bin gerade auf der Suche nach einem passenden IC um einen Li-Ion Akku zu laden. Maxim hat eine Reihe solcher ICs - welcher Laderregler es nun wird, werde ich später entscheiden. Eine Frage quält mich aber die ganze Zeit: Ich kann den Akku doch nicht laden während ich mit dem Akku eine Schaltung versorge - oder? Die Schaltung darf aber während des Ladens nicht abgeschaltet werden. D.h. ich müsste während des Ladens die Schaltung aus dem Lade-Netzteil versorgen. Hat jemand eine Lösung für dieses Problem? Gruß, Tobias
Doch, kannst Du. Jeder vernünftige Laderegler hat dynamisches Powermanagement und teilt den zur Verfügung stehenden Strom zwischen Schaltung und Lader auf. Schau mal bei Texas Instruments.
Also nehmen wir mal z.B. den MAX1811 von Maxim. Da steht im Datenblatt, dass man die Batterie während des Betriebs einfach an der Schaltung lassen kann. Wenn ich den Akku nun mit 500mA Lade und meine Schaltung braucht aber 100mA, dann lädt der Akku doch nur noch mit 400mA - oder? Ausserdem wird der Akku doch mit 4,2V geladen, die Schaltung lege ich aber auf 3,7V aus.... wie soll das gehen? Gruß, Tobias
Es geht den Akku parallel zu Laden und die Schaltung die vom Akku versorgt wird zu betreiben. Dabei sollte nur der Ladestrom, den das Lade-für das Laden des Akku bereitstellt größer sein, als die Stromaufnahme der Schaltung, da sonst der Akku im Betrieb nicht geladen, sondern langsam entladen wird. Alternativ die ist eine Trennung über eine Shottky-Diode möglich. Dann kann die Schaltung auch von einer anderen Quelle - mit höherer Spannung als der Akkuspannung - versorgt werden. Ich habe beide Varianten mit einem MAX 1898 in Betrieb und keine Probleme damit.
Ok, da haben andere auch schon was geschrieben, also ergänzend dazu: > Wenn ich den Akku nun mit 500mA Lade und meine Schaltung braucht aber > 100mA, dann lädt der Akku doch nur noch mit 400mA - oder? korrekt >Ausserdem wird der Akku doch mit 4,2V geladen, die Schaltung lege ich >aber auf 3,7V aus.... wie soll das gehen? Stichwort Spannungsregler
Sprichtwort "isolated Battery" & Batteryswitch größere PMIC/PMUs haben das "integrated" lg
Tobias John wrote: > Ausserdem wird der Akku doch mit 4,2V geladen, die Schaltung lege ich > aber auf 3,7V aus.... wie soll das gehen? Das muß gehen. Was machst Du, wenn der Akku voll geladen ist? Dann hat der auch mehr als 4,1 V. Die Schaltung muß den gesamten Spannungsbereich aushalten, den der Akku haben kann. Entweder mit Schaltregeler oder Low-Drop-Regler runterregeln oder gleich einen DC/DC-Wandler vorsehen. Der kann dann auch eine höhere Spannung bereitstellen. Oder die Schaltung gleich so auslegen, daß sie von 3,5 bis 4,2V funktioniert. Nebenbei bemerkt: In jedem Auto wird der Akku (=Starterbatterie) von der Lichtmaschine geladen, während die gesamte Autoelektrik dranhängt. Ok, das ist ein Bleiakku, aber am Prinzip ändert das nichts. Servus Michael
Michael M. wrote: > Tobias John wrote: >> Ausserdem wird der Akku doch mit 4,2V geladen, die Schaltung lege ich >> aber auf 3,7V aus.... wie soll das gehen? > > Das muß gehen. Was machst Du, wenn der Akku voll geladen ist? Dann hat > der auch mehr als 4,1 V. Die Schaltung muß den gesamten Spannungsbereich > aushalten, den der Akku haben kann. Das ist so nicht ganz korrekt. Der Li-Ion-Akku hat nur 3,7V wenn er voll geladen ist. Er wird zwar mit 4,2V geladen, jedoch hat der Akku nach dem Laden nur 3,7V. Der Einsatz eines Low-Drop Spannungsreglers ist kritisch. Beim LM317 z.B. werden immer knapp 5mA wegen der Dimensionierungswiderstände fließen. Das ist für ein Batterie-Betrieb absolut inakzeptabel. Es gibt Lade-Regler-ICs mit "intelligentem" Powermanagement, die wählen die Spannungsquelle aus. Wenn das Netzteil steckt, dann schalten die zum Netzteil - und wenn das Netzteil nicht angeschlossen ist, dann schalten sie den Akku zu. Das Problem an der Sache ist, dass ich kein geeignetes IC finden kann das ich per Hand löten kann. Die ICs die ein solches Powermanagement bieten von TexasInstr. oder Maxim sind im TQFN-Package - das bekomme ich nie im Leben von Hand gelötet. Hat jemand eine andere Idee? Gruß, Tobias
Tobias John wrote: > Das ist so nicht ganz korrekt. > Der Li-Ion-Akku hat nur 3,7V wenn er voll geladen ist. > Er wird zwar mit 4,2V geladen, jedoch hat der Akku nach dem Laden nur > 3,7V. Wenn Du Dir da so sicher bist, dann wird es schon eine Zelle mit max. 3,7V sein. Nur nebenbei: Mein fast voller Handyakku hat momentan 4,0V. Aber es gibt wirklich Typen, die nicht so hoch raufkommen. > Der Einsatz eines Low-Drop Spannungsreglers ist kritisch. Beim LM317 > z.B. werden immer knapp 5mA wegen der Dimensionierungswiderstände > fließen. Das ist für ein Batterie-Betrieb absolut inakzeptabel. Der LM317 ist auch definitiv kein Low-Drop-Regler. Ich dachte da eher an sowas wie den LP2950 (fix), LP2951 (variabel) (Ruhestrom 75µA, Drop < 200 mV) oder TPS73XX mit XX = 33 für fix 3,3V oder 01 für varibel (Ruhestrom 340µA, Drop < 400mV). > Hat jemand eine andere Idee? Haben Holger M. und ich schon gesagt: Spannungsregler. Servus Michael
Michael M. wrote: > Tobias John wrote: > >> Das ist so nicht ganz korrekt. >> Der Li-Ion-Akku hat nur 3,7V wenn er voll geladen ist. >> Er wird zwar mit 4,2V geladen, jedoch hat der Akku nach dem Laden nur >> 3,7V. > > Wenn Du Dir da so sicher bist, dann wird es schon eine Zelle mit max. > 3,7V sein. Nur nebenbei: Mein fast voller Handyakku hat momentan 4,0V. > Aber es gibt wirklich Typen, die nicht so hoch raufkommen. Also mein Handyakku hat 3,7V (Nokia E65). Naja und der Akku den ich hier habe der hat ebend auch 3,7V... > Der LM317 ist auch definitiv kein Low-Drop-Regler. Ich dachte da eher an > sowas wie den LP2950 (fix), LP2951 (variabel) (Ruhestrom 75µA, Drop < > 200 mV) oder TPS73XX mit XX = 33 für fix 3,3V oder 01 für varibel > (Ruhestrom 340µA, Drop < 400mV). > >> Hat jemand eine andere Idee? > Haben Holger M. und ich schon gesagt: Spannungsregler. Alles klar... war mein Fehler - Da habe ich wohl falsch gesucht. Das wäre auf jeden Fall eine Idee.
> Also mein Handyakku hat 3,7V (Nokia E65). > Naja und der Akku den ich hier habe der hat ebend auch 3,7V... Schonmal gemessen? Schonmal ne Entladekurve gesehen? Eher nicht.
Esko wrote: > Schonmal gemessen? > Schonmal ne Entladekurve gesehen? > Eher nicht. Kannst du auch mehr als nur meckern? Würdest du deine Aussage etwas konkretisieren, dann könnte ich sicherlich auch was von dir lernen... Ich habe Deinen Hinweis aber zur Kenntnis genommen und weiß nun was du meinst. Die Entlade-Kurve ist nicht linear (logischer weise). Deshalb ist auch im Datenblatt bei der Spannung der Hinweis "average". D.h. der Akku hat am Anfang eine Spannung von 4,2 und diese Spannung wird im Laufe der Entladung kleiner... Danke für den Hinweis. I.Ü. habe ich diesen Akku: 56424 LIP 423450 AJL hier zu finden: http://www.varta-microbattery.be/lion.php Gruß, Tobias
Leider ist genau zum Typ von Thomas kein Datenblatt verfügbar. Für den LIP 103450 RC (gleiche Serie, nur größer?) ist hingegen eines verfügbar. Wenn man das betrachtet, fällt auf, daß 3,7V die NOMINELLE Spannung ist. Das bezieht sich (Datenblatt: average = durchschnittlich) auf die durchschnittliche Spannungslage während eines Entladezyklus. Bei der Kapazitätsangabe findet sich der Hinweis: at C/5 from 4.2 V to 2.75 V at 20°C. Das heißt klar: Der vollgeladene Akku mit 4,2V wird bis auf 2,75V entladen. Außerdem: Li-Ionen-Akkus werden üblicherweise CC/CV = constant current/constant voltage geladen, wie auch hier im Varta-Datenblatt empfohlen. Das heißt, nach der strombegrenzten Ladephase schließt sich eine Ladephase mit der Ladeendspannung von 4,2 V an. Dabei fällt der Ladestrom auf nahe 0 A ab. Damit hat der Akku frisch vom Ladegerät rund 4,1 V! Tobias, wir wollen Dich hier nicht beschulmeistern. Aber ein bischen mehr Wissen über den Akku, den Du verbauen willst, hilft Deinem Projekt sicherlich. Ohne wirst Du ein paar böse Überraschungen erleben. Mach Dich im Internet erst ein bißchen schlau, bevor Du (Lade-)Schaltung und Akku dimensionierst. Wenn Du ein bißchen mehr über die Akkus lernen willst, ist folgendes Buch zu empfehlen. Wolfgang Weydanz, Andreas Jossen: Moderne Akkumulatoren richtig einsetzen. ISBN 978-3-9393-5911-1. Da sind auch die typischen Entladekurven von Akkus drin. Ach ja: Auch wenn Esko es etwas ruppig formuliert hat: Nimm mal den frisch geladenen Akku aus Deinem Nokia E65 raus und miß mit dem Voltmeter mal die Spannung. Wetten, daß Du über 4V liegst? Da Li-Ionen-Akkus einen Arbeitsbereich von mehr als 1V haben, ist die Angabe der Nennspannung nur die halbe Miete. Kannst ja den Test dann mal mit halb vollem und leerem Akku machen. Servus Michael
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Michael M. wrote: > Tobias, wir wollen Dich hier nicht beschulmeistern. Aber ein bischen > mehr Wissen über den Akku, den Du verbauen willst, hilft Deinem Projekt > sicherlich. Ohne wirst Du ein paar böse Überraschungen erleben. Mach > Dich im Internet erst ein bißchen schlau, bevor Du (Lade-)Schaltung und > Akku dimensionierst. Naja, deshalb frage ich hier ja nach eurem Wissen. Ein wenig habe ich schon darüber gelesen... manchmal steht man halt wie nen "Ochs vorm Berg" und weiß nicht weiter - da frage ich doch lieber mal nach ;-) > Ach ja: Auch wenn Esko es etwas ruppig formuliert hat: Nimm mal den > frisch geladenen Akku aus Deinem Nokia E65 raus und miß mit dem > Voltmeter mal die Spannung. Wetten, daß Du über 4V liegst? Da > Li-Ionen-Akkus einen Arbeitsbereich von mehr als 1V haben, ist die > Angabe der Nennspannung nur die halbe Miete. Kannst ja den Test dann mal > mit halb vollem und leerem Akku machen. Das mit der Entladekurve habe ich jetzt wohl auch verstanden ;-) Aber Deine Aussage war doch wesentlich informativer als nur eine kurze ruppiger Formulierung... Hier im Anhang mal meine Lösung für das Laden des Akkus im Betrieb. Laut Datenblatt vom MAX1551 müsste das so gehen - oder? Wird der Akku voll geladen wenn ich während des Ladens ca. 40mA für die Schaltung brauche? Gruß, Tobias
Stell es dir wie einen Eimer mit einem Ablauf vor: Es fließen 40mA raus für die Schaltung. Nun gibt es 3 Zustände: 1. Es kommt nichts neu in den Eimer -> Der Eimer wird leer. 2. Es kommt gleichviel rein wie raus -> Der Eimer wird weder leerer noch voller 3. Es kommt mehr rein als raus geht -> Der Eimer wird um den Betrag voller. Gruß CogitoErgoSum
Tobias John wrote: > Hier im Anhang mal meine Lösung für das Laden des Akkus im Betrieb. > Laut Datenblatt vom MAX1551 müsste das so gehen - oder? Ja. > Wird der Akku voll geladen wenn ich während des Ladens ca. 40mA für die > Schaltung brauche? Ja, alles eine Frage der Zeit. Typischer Ladestrom des MAX1551 I = 280mA, Zellenkapazität C = 880mAh. Also wird (theoretisch) ein komplett leerer Akku in t = C/I = 3 h 8 min geladen, wenn Deine Schaltung keinen Strom verbraucht. Zieht Deine Schaltung 40 mA, so reduziert sich der typische Ladestrom auf Is=240mA, also t= C/Is = 3 h 40 min. Servus Michael
hallo ich habe auch eine frage zu liion und schließe mich deshalb an das thema an. ich möchte mehrere akkus in serie laden. angenommen ein akku ist voll, also akkuspannung in meinem fall 4,2V. will ich den ladestrom umleiten angenommen ich hänge einen fet mit lastwiderstand (4,2ohm) parallel zum akku. wenn der akku voll ist steuert der fet voll durch. bei 1A ladestrom würde am 4,2ohm widerstand 4,2V spannung abfallen. die offene frage ist aber, fließt wirklich der gesamte strom über den fet und den lastwiderstand oder fließt ein gewisser strom noch immer über den akku?! danke für infos mfg al
Käufliche Balancer haben Umleitströme bis maximal 500mA. Viele nur 200mA. Die einzelnen Stufen solcher Balancer arbeiten nicht unabhängig sondern mit dem Ziel, während des gesammten Ladevorganges die Spannung an allen Zellen gleich zu halten. Mit dieser Methode kommt man nicht in das Problem hohe Ladeströme von teilweise 5A über die winzigen Balancer-Buchsen am Akkupack leiten zu müssen.
also wenn ich das richtig verstanden habe, funktioniert das so. 1. die spannungen werden gemessen 2. unterscheiden sich die spannungen an den zellen, so werden die zellen so angepasst, dass z.b. ladestrom umgeleitet wird (falls die zelle zuviel spannung hat). d.h. die spannung wird während des ladevorgangs gemessen, oder kann ich die spannung im leerlauf genauso messen? meine erkenntnis: das ladegerät liefert eine konstante spannung mit änderbaren strom z.b: 12,6V für 3s Zellen, den strom deshalb variable damit man zu ladeschluss runtergeht bzw abschaltet. extremfall was würde passieren, wenn ich ein 3s pack zusammenbaue und eine der 3 zellen voll ist, dann würde zwar der strom umgeleitet. da jedoch die zelle voll ist wird sie überladen weil der balancer nur 0,5A umleitet und mein ladestrom 1A ist. habe ich was falsch verstanden?! angenommen ich möchte einen balancer mit einem avr realisieren. 1. ich messe die spannungen der einzelnen zellen. 2. ich nehme fets mit lastwiderständen (parallel zur zelle) die genauso wie der balancer arbeiten und während des ladens den strom umleiten d.h. 1.zelle leer 2. zelle 1/2 voll ladung: 1. zelle wird mit vollenm strom durchflossen, bei der 2. zelle macht der fet auf (µc gesteuert) und der halbe strom fließt nur noch über den akku. d.h. ich müsste den lastwiderstand auf den 1/2 Ladestrom berechnen ist meine denkweise bis jetzt so richtig, oder gibt es weinen fehler?! was mich jedoch noch interessieren würde ist folgendes: zu einer LiIon zelle ist parallel ein 4,2ohm widerstand, wenn ein strom von 1A fließt, wie würde sich dieser strom aufteilen?! mfg al
Das Ladegerät liefert eine maximale Spannung von N x 4,2V mit konstantem Maximalstrom. Der Ladestrom sinkt von selbst ab wenn der Akku voll wird. Da muss man nichts machen. > extremfall Der darf nicht eintreten weil der Balancer das nicht ausgleichen kann. Die Zellen sind aber immer als Pack verbunden und deshalb auf annähernd gleichem Niveau. Wenn man von digital geschalteten FETs ausgeht dann müsste der Lastwiderstand sich so berechnen: 4,2V / Imax wobei Imax z.B. 500 mA ist. Das hängt vom Stecker, der maximalen Verlustleistung des Widerstands und dem Maximalstrom des FET ab. Der Vorgang beim Laden geht dann so: 1. Ladestrom einschalten 2. Messen aller Zellenspannungen. 3. Kleinste Spannung wird zur Führungsgröße. 4. Wenn andere Zelle einige Millivolt (keine Ahnung wie viel) darüber ist, wird der Parallel-FET durchgeschaltet. > parallel ein 4,2ohm widerstand, wenn ein strom > von 1A fließt, wie würde sich dieser strom aufteilen? I = U / R --> Strom durch Widerstand = Zellenspannung / Widerstand
Falls es sich um ein µC Projekt handelt, kann man die Ladeschaltung auch vom µC aus steuern. So habe ich das letztens in einem kleinen Projekt gemacht. (Single LiIon Cell) Man braucht eine pre-charge Schaltung die den Akku lädt, wenn die Spannung zu niedrig ist um den µC zu starten. Wenn die Spannung ausreichend hoch ist startet man den µC, dieser schaltet die pre-charge Schaltung ab und übernimmt die CC/CV Ladung. Kostet 2 Tranistoren und ein paar Widerstände sowie 2-3 Ports und ADC Eingänge für Vbat aber den hat man normalerweise sowieso. Den Komparator für den µC Startup gab's kostenlos im DC/DC Wandler für die µC Versorgung. Ach ja, man braucht auch einen Temperatursensor, weil LiIon Akkus nur zwischen 0 und 40 Grad C. geladen werden sollen. Das braucht man allerdings u.U. auch bei den integrierten Ladereglern. Und der Watchdog im µC sollte laufen, damit beim SW Crash das Laden ausgeschaltet wird... Aus Sicherheitsgründen (Overvoltage protection, time-out etc.) würde ich allerdings in grösseren Projekten auch auf externe Laderegler ausweichen.
Henry wrote: > > > 1. Ladestrom einschalten > 2. Messen aller Zellenspannungen. > 3. Kleinste Spannung wird zur Führungsgröße. > 4. Wenn andere Zelle einige Millivolt (keine Ahnung wie viel) darüber > ist, wird der Parallel-FET durchgeschaltet. > >> parallel ein 4,2ohm widerstand, wenn ein strom >> von 1A fließt, wie würde sich dieser strom aufteilen? > > I = U / R --> Strom durch Widerstand = Zellenspannung / Widerstand d.h. zu beginn messen bei bedarf fet schalten nach einiger zeit sollten alle zellen die selbe spannung haben ( fet sperrt) und dann werden alle zellen mit gleichem strom geladen. dann eigentlich nur noch messen ob alles ok ist. wenn eine zelle wegdriftet eventuell nachregulieren. das heißt die fet sollten so kurz wie möglich geschalten werden um verluste zu vermeiden damit der komplette strom als ladestrom in die akkus fließt. meine idee war es, die 1/2 volle zelle, permanent nur mit dem halben ladestrom zu laden, während die leere zelle durchgehend den vollen strom abbekommt. so muss ich jetzt den strom über die 1/2 volle zelle eine längere zeit fast total umleiten bis beide zellen die selbe spannung habenn damit dann beide mit dem selben strom geladenw erden können. (kommt sich von den verlusten wahrscheindlich eh auf selbe und da es sich um ein extremfall handelt irrelevant) jedoch nochmal zu dem extremfall: mit einem fet und lastwiderstand könnte ich schon verhindern, dass die zelle schaden erleidet. wenn ich den kompletten ladestrom umleite und am lastwiderstand verbrate. >> parallel ein 4,2ohm widerstand, wenn ein strom >> von 1A fließt, wie würde sich dieser strom aufteilen? > > I = U / R --> Strom durch Widerstand = Zellenspannung / Widerstand der gesamte strom fließt über den widerstand (wenn die zelle voll ist), hätte ich mir auch gedacht. war mir nur nicht sicher weil der akku ja kein altäglicher bauteil für mich ist. und ist es besser die spannung im leerlauf oder während des ladens zu messen. mfg al @ SuperUser hast du vielleicht eine schaltung dazu?
> 2. Messen aller Zellenspannungen. > 3. Kleinste Spannung wird zur Führungsgröße. > 4. Wenn andere Zelle einige Millivolt (keine Ahnung wie viel) darüber > ist, wird der Parallel-FET durchgeschaltet. Das muss ein zyklischer Vorgang sein. Vielleicht alle 0,1 – 1 Sekunden wird gemessen und dann die FETs ein oder aus geschaltet. Natürlich immer mit Ladestrom messen. Die Spannungen an den Zellen steigen nicht gleichmäßig an. Auch nicht wenn zu Beginn alles gleich war. Deshalb immer wieder messen und Lastwiderstände schalten. Als größte akzeptable Spannungsabweichung würde ich vielleicht 30mV nehmen. Kleine Anmerkung, ich bin nur Anwender von LiPo Akkus und Ladegeräten.
ok ich messe z.b jede sek die spannungen mittels Timer Interrupt. angenommen die spannung ist bei einer Zelle um 0,12V höher d.h. ich steuere den Fet an und der leitet für 1sek den strom um die zelle. nach einer sek messe ich wieder (sollte jedoch vorher den Fet deaktivieren) wenn noch immer die spannung zu groß wird wieder umgeleitet erst bis alle spannungen gleich sind bleibt der Fet ohne funktion. was ist denn eine akzeptale spannungsdifferenz bei LiIon akkus, wieweit dürfen sie auseinander driften 0,01V oder 0,1V? hab mir folgende fets angeschaut: IRL14 bei 5V an Gate lässt der 10A durch IRLZ34 bei 5V an Gate 30A eigentlich beide übderdimensioniert, ich weiß, jedoch bin ich flexibel. Ladestrom sollte derzeit bei so 1A liegen da würden beide reichen. angesteurt via µc 100ohm zu gate und einen 10k von gate nach gnd ich habe mir auch überlegt die fets via pwm anzusteuern, soft pwm (mega8 wirds werden) um die ströme genau zu dimensionieren wie ich sie brauche, nur glaube ich wird dies zu umständlich. da ist es einfacher den fet für eine sek "durchzuschalten" und nochmal zu messen. danke für den info austausch &mfg al
MAX1501 oder MAX8677 die können im Betrieb laden... Da brauchste nix selber sampeln oder messen, die regeln von allein...
Elektrolyt wrote: > MAX1501 oder MAX8677 die können im Betrieb laden... Da brauchste nix > selber sampeln oder messen, die regeln von allein... danke bei maxim habe ich mich schon vor einigen monaten umgeschaut. interessante ic's gibt es da. jedoch ist die herausforderung genau die entwicklung eines eigenen ladesystems mit mega8, deshalb mein interesse an fet/ansetuerung/messzyklen/genauigkeit usw. das 2. was mir aufgefallen ist, dass es nur eine handvoll ic's gibt die 6s zellen managen können. aber danke für den tip. mfg
> jedoch ist die herausforderung genau die entwicklung eines eigenen > ladesystems mit mega8 Dir ist aber schon die gefahr klar...!?!? LI-ION Akkus können leicht explodieren bei überladung / überspannung etc....
die gefahr ist klar. deshalb gibt es auch eine ladeschaltung mit mega8/fet/opv für die ansteuerung/spannungsteiler usw. mfg
Das Deaktivieren des FETs vor der Messung halte ich nicht für sinnvoll. Einfach deshalb weil die Spannung der Zelle sich nicht sofort ändert sondern mehrere 10 Sekunden braucht. Das ist ja eine Chemiefabrik die erst reagieren muss. > Spannungsdifferenz Die max. Ladespannung der LIPo ist 4,200V. Abweichung +-50mV. Besser +-30mV. Ist eine Zelle 30mV zu hoch sollte der FET durchschalten. Da kommt man dann gleich zu einem Problem. Wie willst du die Spannungen der Zellen messen? Kommt man da nicht schon in den Auflösungsbereich eines 10-Bit Wandlers? Beim maximalen Ausgleichsstrom würde ich nicht über 500mA gehen. Auch nicht Impulsweise. Gefühlsmäßig sehe ich da nur Probleme. > PWM Nach was soll sich das PWM richten? Man könnte es von der Spannungsabweichung abhängig machen. Also vielleicht 1/10 vom Ladestrom bei 30mV, 2/10 vom Ladestrom bei 60mV, … @ Elektrolyt MAX1501 oder MAX8677 sind keine Balancer. Darüber reden wir aber gerade.
hallo hab mir schon einige gedanken für den prototypenaufbau gemacht. und die erste schaltung aufgebaut. für die Spannungsmessung werde ich den 10bit ADC des mega8 nehmen, da stehen mir 6 adc im dip gehäuse zur verfügung, das passt mal! um auf das richtige spannungsniveau für die adc zu kommen (5V bzw besser 2,56V) werde ich mit einer subtrahiererschaltung arbeiten. die subtrahierer schaltung brauche ich deshalb weil sie meiner ansicht besser funtioniert als mit spannungsteiler. hierfür ziehe ich vom +Akku die spannung von -Akku ab, die differenz ist die spannung des akkus und die wird dem adc übergeben. für die ansteuerung der fets werde ich eine nicht inv. addierer schaltung nehmen (habe ich derzeit schon fetig aufgebaut, jedoch noch nicht getestet) und zwar brauche ich eine z.b 5V spannungdifferenz Ugs. da die akkus in serie hängen ähnliches problem wie oben mit dem adc. jedoch nehme ich hier die spannung an -akku und addiere die 5V vom µc dazu und kann so im bedrafsfall das gate des fets mit dem µc und einer Ugs 5V ansteuern. die fets mit den lastwiderständen, werden so dich wie möglich am akku montiert. als lastwiderstände werde ich mir 8,2ohm mit 11w besorgen damit komme ich auf einen querstrom von ~0,5A bei einem ladestrom von 1A. zum problem der messung: angenommen ich leite den halben ladestrom um, also in meinem fall mit einem 8,2ohm dann müsste ich theoretisch die spannung der zelle noch immer genau ermitteln können und das auch im sekunden takt. der spannungsabfall sollte ja eigentlich gleich bleiben. oder sollte ich dann ein paar sek warten und dann erst messen. würd gern wissen wie das die professionellen ladegeräte machen. zu pwm: genauso hätte ich mir das vorgestellt. 30mv fet ganz offen (5v Ugs) 15mv fet halb offen (2,5V Ugs) ich denke die pwm option kann man ins programm dann immer noch implementieren, da es sich um ein soft pwm handelt. würde hierbei z.b. eine schleife durchlaufen und dann die jeweilgen fets setzen oder nicht setzen. ich denke ich werde das ganze vorher mit normalen NiCad oder NiMhi akkus testen bevor ich den LiIon an die Kehle gehe. mfg al ps. habe durch die "gespräche" ein immer besseres gefühl für die materie.
Die Planung klingt ja schon sehr ausgereift. Irgendwie erscheint mir Manches aber zu kompliziert gedacht. >lastwiderstände werde ich mir 8,2ohm mit 11w besorgen P = U^2 / R = 4,2V * 4,2V / 8,2Ohm = 2,15 Watt >PWM Wenn ich es richtig verstehe soll die Integration des PWM Signals vor dem FET erfolgen und der FET als analoger Widerstand arbeiten. Das geht sicherlich, aber warum nicht den Akku als Integrator nutzen? Also den FET als digitalen Schalter, der direkt vom PWM gesteuert wird. Für den trägen Akku dürfte das kein Problem sein. Wenn man den Akku als Integrator des PWM Signals nutzt, stellt sich aber eine weitere Frage. Warum überhaupt ein PWM im herkömmlichen Sinne? An den Zellen liegt ja schon ein PWM Signal, ohne dass es speziell erzeugt wird. Wieso? Alle Sekunde wird gemessen und die Widerstände ein/aus geschaltet. Meistens sind sie aus. Daraus ergibt sich ein sehr langsames PWM Signal wo der Widerstand vielleicht 2 Minuten aus ist und dann 2 Sekunden ein. Jede Periode dieses PWM Signals ist anders, aber es ist PWM. >zum problem der messung: Irgendwie tendiere ich jetzt doch dazu, vor der Messung die Widerstände zu deaktivieren und dann ohne Wartezeit sofort zu messen. Über die gesamte Ladedauer werden sich die Messfehler mitteln und damit vernachlässigbar werden. >LiPo Neben dem maximalen Ladestrom von 1C ist nur maximale und minimale Spannung wichtig. Geht man unter 3V oder über 4,2V, gast der Elektrolyt und der Akku bläht sich auf. Das Gas diffundiert nach einigen Tagen durch die Verpackung und der Akku hat 30% Leistung verloren. Die untere Spannung 3V ist bei 1/10C Belastung gemeint. Bei 5C Belastung kann man bist 2,5V runter gehen.
hallo lange hab ich nix von mir hören lassen, es ist jedoch einiges weiter gegangen. zusammenfassung layout für die prints erstellt platinen geätzt und bestückt, getestet & derzeit ok das projekt besteht derzeit aus 3 teilplatinen 1.platine erstllt aus den serienspannungen der akkus eine einzelspannung jeder einzelnen zelle, mithilfe einer subtrahierschaltung d.h. es kommt max die zellenspannung an den ausgängen raus und diese kann vom µc verarbeitet werden 2. platine erstellt aus den 5V des µc die für die ansteuerung der fets gedacht sind das richtige spannungsniveau mihilfe einer addierschaltung. (bei der fet ansteuerung müssen immer Ugs=5V anligen damit der fet durchsteuert) 3.platine eigentliche fet platine und lastwiderständer bzw derzeit Lampen die den verbraucher simulieren messungen alle messungen haben die erwünschten ergebnisse erzielt, (leichte abweichungen) ich habe eine kurze "doku" angehängt die ich mal schnell zusammengeschrieben habe, weiters befindet sich ein messprotokoll, simulationen dabei. einige fotos & die schaltungen sind auch im zip archiv was noch kommt anzeige der spannungen mit hilfe eines µc auf einem lcd, ansteuerung der fets mittels µc und das wichigste ein ladestrom wird duch die zellen geschickt (was derzeit noch nicht passiert ist) mfg low
hallo update habe jetzt ein pdf gemacht wo doku, schaltungen und bilder in einem sind. is einfach für interessierte. mfg low
Hallo, erstmal Respekt für die doch recht umfangreiche Schaltung und die Dokumentation, die sie erst für andere nützlich macht. Der Fehler von 0,1V in der Subtrahierer-Schaltung ist schon etwas grenzwertig bei LiIon, da kann man dann nur bis 4,1V laden. Sind 1% Widerstände verbaut? Der LM324 sollte eigentlich genauer sein: input offset voltage: 3mV offset current: 100nA mfg Esko
hallo danke ;-) der fehler ist mir auch recht hoch vorgekommen, es sind alles 1% 15k widerstände. eventuell werde ich noch genauere holen (0,1%) und schauen ob sich was am fehler ändert. ein paar widerstände muss ich sowieso austauschen, denn derzeit habe ich an den ausgängen 4,2V, ich habe jedoch vor mit meinem mega8 und den genauen internen Vref 2,56 zu messen. werd deshalb schauen, dass nur die halbe zellenspannung am ausgang des differewzvertsärkers rauskommt. sonst wüsst ich auch nicht woran der fehler liegt, verorgt wird alles mit gnd & 34V (also unsymetrisch, sollte aber nichts machen) intressanterweise ist der fehler auch nicht symetrisch. aja ein update habe ich noch, hab die ganze schaltung schon mal mit meinem mega8 verbunden und die ersten 4zellen auf einem lcd ausgegeben. bin noch auf der suche nach einem ladegerät, also einem genauen netzteil. mfg low
Lowtzow .... schrieb: > der fehler ist mir auch recht hoch vorgekommen, es sind alles 1% 15k > widerstände. Mess doch mal die Spannung an den Knotenpunkten der Widerstände und am Ausgang des OPV. > sonst wüsst ich auch nicht woran der fehler liegt, verorgt wird alles > mit gnd & 34V (also unsymetrisch, sollte aber nichts machen) Die Versorgungsspannung ist nur mit max. 32V spezifiziert. > intressanterweise ist der fehler auch nicht symetrisch. Wie meinst du das?
hallo ich bin heut dem messfehler nachgegangen und habe einige neue erkenntnisse. ich habe einige lose widerstände gemessen die ich noch herumliegen hatte, alle waren um die 15k und hatten einen fehler untereinander von 0,46%. einige werte gemesssen und diese dann 1:1 ins spice übertragen - ratet mal was rausgekommen ist - richtig 0,025V Fehler = 0,60%. werde mir 0,1% widerstände holen und dann gleich die richtigen damit ich gleich eine spannung von max 2,56V an den ausgängen der adc platine habe, damit diese vom mega8 gleich verarbeitet werden kann, beim conrad gibts leider nur die E12 reihe, damit gehen sich nur grässliche umrechnungsverhälnisse aus, werd sie woanders bestellen damit sich ein 1:2 ausgeht also 4,2V:2,1V. da die derzeitigen platinen nur den ladezustand überwachen und den ladestrom umleiten, habe ich mir heute gedanken zu dem eigentlichen Ladeteil gemacht. ich denke ich werde einen L200 http://www.st.com/stonline/products/literature/an/1678.pdf holen, dieser benötigt nur 5 Bauteile. Der ladestrom wird zustätzlich noch von einem Fet gesteuert (auf/an). oder hat wer ne bessere idee für den Ladeteil immerhin bräuchte ich genaue 25,2V und min 1A (0,5A würden derzeit auch ausreichen) ein paar von diesen halogenlämpchen werde ich noch holen, die haben sich wirklich als nützlich erwiesen, immerhin sieht man gleich was bzw wo der ladestrom umgeleitet wird (sind derzeit als eratz für die Lastwiderstände verbaut). mfg low ps. mit unsymetrisch meinte ich, dass der fehler micht immer gleich ist sondern herumspringt (klein, größer, positiv,negativ)
> bräuchte ich genaue 25,2V Du hast irgendwas bei LiIon noch nicht kapiert. Du brauchst genaue. Sehr genaue. Auf 1% genaue. Nicht die Spannung, die ein L200 liefern kann. Dessen Referenzspannung schwankt schon zwischen 2,64 und 2.86V. Und selbst wenn du sie abgeglichen hast, ist sie temperaturabhaenig, und befindet sich auf dem Chip, also zwischen 25 und 150 GradC heiss, was nochmal Abweichungen um 2.25% bringen kann. Und sorry, ein uA/LM741 ist nichts fuer LiIon.
MaWin schrieb: > Du hast irgendwas bei LiIon noch nicht kapiert. > > Du brauchst genaue. Sehr genaue. Auf 1% genaue. > ich weiß sehr genau, dass ich bei liion genaue spannungen brauche, jedoch wenn ich z.b eine spannung nehme die z.b zur sicherheit mal 1-2V unter 25,2V liegt kann nichts passieren und ich kann meine akkus trozdem laden. > Nicht die Spannung, die ein L200 liefern kann. hast du auch einen tipp, welchen spannungs ic ich nehmen könnte? > > Und sorry, ein uA/LM741 ist nichts fuer LiIon. also ich verwende einen lm324, aber wurscht, ich wüßte nicht wieso der nicht geeignet sein sollte. da sich der baustein nur bei der ladung an den akkus befindet. vielleicht könnst du deine aussagen begründen, bin immer offen für kretik und verbesserungsvorschläge ;-) mfg low
> zur sicherheit mal 1-2V unter 25,2V liegt Klar, nur wird der Akku da nicht voll, 1% macht 10% Ladung aus. > also ich verwende einen lm324, aber wurscht wurscht ist das nur, wenn der Fehler addiert nicht ueber 1% geht, und der LM324 trägt alleine 3mV Offset (0.1%) und 30nA Fehlstrom (bei 100k Widerständen der Spannungsteiler wären das nochmal 3mV) bei, zudem kann er nicht MOSFETs wie den BUZ11 über 100 Ohm ansteuern ohne zusätzliche Kompensation.
MaWin schrieb: >> zur sicherheit mal 1-2V unter 25,2V liegt > > Klar, nur wird der Akku da nicht voll, 1% macht 10% Ladung aus. damit kann ich für die ersten tests leben. >> also ich verwende einen lm324, aber wurscht > > wurscht ist das nur, wenn der Fehler addiert nicht ueber 1% geht, und > der LM324 trägt alleine 3mV Offset (0.1%) und 30nA Fehlstrom (bei 100k > Widerständen der Spannungsteiler wären das nochmal 3mV) bei, zudem kann > er nicht MOSFETs wie den BUZ11 über 100 Ohm ansteuern ohne zusätzliche > Kompensation. die größte sorge mache ich mir derzeit über den fehler im differenzverstärker, und da wäre ich mit 3mV zufrieden (0,071% fehler) hatte bei meinen ersten messungen fehler von 100mv also 2,53% mit soeinem fehler kann ich den lader schmeißen! mit genaueren widerständen sollte der fehler um den faktor 10 (10mv 0,25%)runtergehen. das würde bedeuten ich könnte fast voll laden (90-95%) und das bedenkenlos ! der addierer, der dann in folge den fet schaltet arbeitet eigentlich recht gut, habe ich bereits getestet. meinst du mit zusätzlicher kompensation, er zeiht mehr strom? soll ich den widerstand raus tun und durch eine brücke ersetzen? meine alternative zum L200 wäre der mc34063 http://www.datasheetcatalog.org/datasheets/2300/501448_DS.pdf gewesen, wahrscheindlich eignet sich der besser! was ich vorher noch vergessen habe ist, dass die gekauften lader zu beginn mit konsanten strom laden und erst wenn die zellen 4,2V ereicht haben auf konstanspannung umschalten - habe ich so im www gefunden . würde bedeuten, dass die ladespannung zu beginn eher unwichtig ist, erst wenn der akku auf 4,2V ist sie wichtig. jetzt noch eine frage, was würde theoretisch zu beginn passieren wenn die ladespannung um 1V zu hoch ist? wie beeinflusst der akku die ladespannung wen zb jede zelle erst 3,8V hat (macht bei 6zellen 22,8V) die ladespannung 26,2V (1V höher ist) wirkt sich das einfach auf den ladestrom aus? sorry für die fragen, jedoch habe ich recht wenig zu den chemischen und technischen eigenschaften zu liIon im www gefunden. meist steht nur 4,1V bzw 4,2V (je nach technologie) darf man beim laden nicht überschreiten. mfg low
> meine alternative zum L200 wäre der mc34063 Dein Problem ist das Verständnisproblem, wo die Genauigkeit notwendig ist, und wo man nur halbwegs genau sein muß. Ja, man kann mit dem MC34063 LiIon Akkus laden (jedes KFZ Handyladekabel enthält nichts anderes), aber dazu gehört einen Abschaltung, die LiIon-Protection, die bei exakt 4.2V abschaltet. So genau ist der MC34063 nicht. Ebensowenig wie der L200. Beide sind aber geeignet, eine unkaputtbare Strombegrenzung zu realisieren, die aber keineswegs exakt arbeitet. Muss sie auch nicht. Und wenn man mehrere Zellen hat, kann man mit LM324 und 1% Widerständen balancen, nur wird das Balancing dabei nicht auf 1% genau. Das ist letztlich auch egal, so lange bei EXAKT 4.2V der vollsten Zelle aufgehört wird zu laden. Dann sind sie halt nicht zu 99% ge-balan-ct. Also JA: LM324 und L200/MC34063 gehen irgendwie, aber irgendwo braucht man noch eine auf 1% genaue Abschaltung. Und mir scheint, die hast du bisher ignoriert, du willst einerseits auf besser 1% balancen, und dann auf besser 1% die Gesamtspannung begrenzen. Das kann man manchen, aber dann eben nicht mehr mit LM324 und MC34063/L200. Dann muss die ganze Kette so genau sein, wie es LiIOn fordert.
Lowtzow .... schrieb: >>Der Fehler von 0,1V in der Subtrahierer-Schaltung > ratet mal was rausgekommen ist - richtig 0,025V Fehler = 0,60%. Von den Widerständen kommt der Fehler dann jedenfalls nicht, 0,025V sind ja nur ein Viertel von 0,1V. >> verorgt wird alles mit gnd & 34V >Die Versorgungsspannung ist nur mit max. 32V spezifiziert. Hast du schon geprüft ob der Fehler mit 30V auch noch auftritt? >jetzt noch eine frage, was würde theoretisch zu beginn passieren wenn >die ladespannung um 1V zu hoch ist? Der Akku explodiert mit einer guten Wahrscheinlichkeit! http://video.google.de/videosearch?q=li-ion%20exploding
>>>Der Fehler von 0,1V in der Subtrahierer-Schaltung > >> ratet mal was rausgekommen ist - richtig 0,025V Fehler = 0,60%. > > Von den Widerständen kommt der Fehler dann jedenfalls nicht, > 0,025V sind ja nur ein Viertel von 0,1V. war auch nur ein simulationsbeispiel, natürlich könnten die werte noch schwanken, tatsache ist, dass die widerstände einen großen anteil am fehler haben. hab mich gestern noch ein bisschen im www umgeschaut und da ein paar nette bauteile gefundne die wahrscheindlich noch besser für die die messung meiner akkus geeignet sind INA111 http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/BurrBrown/mXsszvr.pdf, der ist mir ehrlichgesagt ein bisschen zu teuer, kennt vielleicht einer einen gleichwertigen bauteil zu einem günstigeren preis? oder einen 4fach op der besser ist als er lm324. > > >>> verorgt wird alles mit gnd & 34V >>Die Versorgungsspannung ist nur mit max. 32V spezifiziert. > Hast du schon geprüft ob der Fehler mit 30V auch noch auftritt? danke hatte ich vergessen, werd ich noch testen, das einzige problem ist nur, dass mein verwendetes netzteil nur 35v hergibt und ich sonst kein anderes zur verfügung habe, müsste also die spannungen runterteilen. werde ich aber probieren! mfg low
Der OP07 ist zwar auch schon älter aber für solche Aufgaben recht gut geeignet. OFFSET: 150µV BIAS CURRENT: 1.8nA >> Hast du schon geprüft ob der Fehler mit 30V auch noch auftritt? > mein verwendetes netzteil nur 35v hergibt und ich sonst kein anderes zur > verfügung habe, müsste also die spannungen runterteilen. Nicht runterteilen. Mach ein paar Dioden davor, die du mit 10kohm belastest.
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