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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Boardelektronik / Bleiakkuladegerät bauen


Autor: Nico Droste (Gast)
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Hallo,

Ich möchte gerne eine komplette Boardelektronik für mein Wohnmobil
selber bauen.
Das Wohnmobil hat 2 12V Batterien, welche durch die Boardelektronik mit
einem Trafo geladen werden sollen. Am besten beide Batterien
gleichzeitig mit bis zu 10A pro Batt. Der Ladevorgang soll über einen
Mikrocontoller (Atmega 128?)und ein 4*20 LCD gesteuert und überwacht
werden.
Es wird also ein leistungsstarker Gleichrichter und Spannungsregler zum
Laden der Batterien benötigt. Nebenbei soll Auf dem LCD z.b. die
Spannungen der Batterien angezeigt werden und einige Stromkreise über
Leistungsrelais geschaltet werden.
Meine Frage:
Wie baue ich am besten diese Ladeelektronik?
Habe da an einen starken Ringkerntrafo gedacht (500VA mit sek. 12V) und
möglicherweise Mosfets als regeleinheit für den Strom.

Könntet ihr mir helfen so eine Ladeelektronik zu realisieren? Weiß
nicht so genau worauf ich dabei achten muss und welche Bauteile man für
sowas am besten verwendet.

Gruß
Nico

Autor: Thomas Oly (Gast)
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Hallo,

ich würde nen Trafo nehmen der sek. 16 oder 18V liefert. Denn eine
tiefentladene Batterie kann man mit einer hochen Spannung eher wieder
aktivieren. Außerdem gibt es fertige Bleiakkuladeschaltungen schauen
aus wie ein T0220 Transistor übernimmt aber den ganzen Ladevorgang.
Dann müsste man nur noch mit dem AVR bei erreichen der
Ladeschlußspannung das ganze Ausschalten, bzw. beim Unterschreiten
einer Entladespannung wieder einschalten dazu müsste man die
A/D-Wandler benutzten. Weiß nämlich nicht inwiefern das diese
Ladeschaltungen machen evtl. fahren sie die Spannung soweit runter das
kein Überladen mehr auftreten kann. Denn wenn das Ladegerät aus 12Volt
runtergeht und die Batterie auch 12Volt hat dann fleißen keine Sröme
mehr.

Autor: Nico Droste (Gast)
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Also, danke erstmal für die schnelle Antwort.
Ok, nen Trafe der 16 oder 18V liefert ist kein Problem. Habe sogar noch
3 Trafos mit Pri. 230V sek. 5V 0,5A und 16V 10A. Die Trafos waren in
Netzteilen verbaut, welche aber defekt sind. Die Trafos scheinen noch
i.O. zu sein.
Was ist das für nen Transistor der den Ladevorgang übernimmt, welche
Stromstärke schafft er und wie teuer ist er? Außerdem, wie kann man mit
nem AVR Spannungen und Ströme messen?

Gruß
Nico

Autor: Tobi (Gast)
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spannung messen: mit passendem spannungsteiler an den adc
strom messen: mit shunt widerstand an den adc

Autor: Nico Droste (Gast)
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Was ist das für nen Transistor der den Ladevorgang übernimmt, welche
Stromstärke schafft er und wie teuer ist er und wo bekommt man ihn her?
Würdet ihr lieber 3 Trafos mit 16V 10A nehmen (die habe ich schon) oder
sollte ich lieber einen Ringkerntrafo mit so 500VA kaufen? die 16V 10A
Trafos haben ja zusätzlich auch noch nen 5V ausgang.

Nico

Autor: Khani (Gast)
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Hallo !

Also bevor ihr hier irgendwelche leistungsfähigen Gleichstromquellen an
Bleiakkus anschließt, lest wenigstens erst mal die Dokumentation zu ein
paar fertigen Geräten. Die haben nicht zum Spaß ein bißchen mehr als
einen Trafo un einen Gleichrichter drinne. Wenn amn nämlich alles schön
falsch macht, dann hat man sein Wohnmobil innerhalb kürzester Zeit in
eine leistungsfähige Bombe verwandelt.
Mit ein bißchen Glück gibt's bloß irgeneine Verpuffung, wenn man mal
wieder irgendwas elektrisches schaltet, im tollsten Fall in der Garage
fliegst Du dann beim Einschalten des Lichts, bzw. Deiner Kippe samt dem
Ding in die Luft.

Da entsteht nämlich Wasserstoff, wenn man seine Batterie
elektrolysiert.

Also Vorsicht ! Das Laden von Bleiakkus ist nicht ohne !

MfG, Khani

Autor: Thomas Oly (Gast)
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Hallo,

schau mal bei Conrad
SPANNUNGSREGLER PB137
Artikel-Nr.: 179418 - 14
schafft aber nur 1,5A vielleicht mal bei Reichelt suchen kostet dort
bestimmt nur 50% oder noch weniger

Autor: Buchmann (Gast)
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Vieleicht kann ich ein wenig helfen - bin gerade bei der Fertigstellung
meines Akkuladegerätes - auch für Bleiakkus.
das mit dem Shunt Widerstand ist zwar möglich, es gibt jedoch bereits
MOSFETS mit integriertem Stromsensor (z.B.: IRC540 von IR) mit diesem
MOSFET und ein paar OPV's kannst du mit nem mega8 bereits deine
Ladestation realisieren.

Autor: Martin (Gast)
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Wichtig ist das die Akkus bis zum erreichen der maximalen
Ladespannung auch nur mit einem maximalen Strom geladen werden
dürfen. Also muß beides überwacht werden. Wenn die Dinger dann
so langsam vollgeladen sind wird im allgemeinen die Ladespannung
gesenkt.
Noch ein Achtung: Das Bleiakkus gasen können wurde schon genannt,
die maximale Spannung bei der sie aber noch nicht gasen ist
abhängig von der Temperatur der Akkus! Wenn das Ladegerät also
auch bei unterschiedlichen Temperaturen (Sommer/Winter)
richtig laden soll ist es sinnvoll diese zu messen.
Außerdem würde ich mir auch Gedanken darüber machen ob zu einer
Zeit ausschliesslich geladen wird oder ob es auch 12V. Verbraucher
geben kann welche zu dem Zeitpunkt mitversorgt werden sollen.
Und was ist wenn der Motor läuft? Sollen dann die Akkus auch
geladen werden? Und wenn der Akku leer ist, soll die Schaltung dann
das Bordnetz frühzeit trennen können? Dann muß die Schaltung
ja auch von den Akkis aus versogt werden.
Also nur "einfaches" Ladegerät oder doch ein komplettes
Energiemanagement? Kommen vielleicht später Solarzellen hinzu?
Fragen über fragen...
Das ganze ist sicher kein unmögliches Projekt, eher ein
"trickreiches"
aber je mehr Gedanken Du Dir im vorraus über die gewünschte
Arbeitsweise machst, umso weniger muß nacher "gebaut werden".

Gruß
  Martin

Autor: harry (Gast)
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hi,

ich hab' hier 'nen relativ alten gabelstapler, der hat 'ne ganz
gagige ladeschaltung. zu laden sind 2 batterien 12v/165ah. der
ladetrafo liefert ca. 30 amps. eine strombegrenzung is nich drinne,
braucht's auch nicht, weil die akkus nich unendlich viel strom ziehen,
je batt. max. 12 amps. die ladeschaltung überwacht die spannung und
schaltet ab, wenn sie über 13,8 v geht. die schaltung schaltet auch ab,
wenn trafo oder/und gleichrichter zu heiss werden.
die spannungsüberwachung war mal kaputt, mir war die schaltung zu
aufwendig, hab ich durch einen mega8 ersetzt, geht suppi, mit lcd für
spannungsanzeige und kruscht dran.

gruss, harry

Autor: Nico Droste (Gast)
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@Martin
Du meinst sicher die U-I Kennline zum Laden, oder?
Das heißt doch, dass man immer die Spannung und die (Lade-)Stromstärke
misst und ab einer gewissen Spannung dann die Stromstärke drosselt,
damit die Batterie nicht überladen wird. Also sagen wir mal die
Batterie ist leer, dann lade ich sie mit 10A. Wenn die Spannung von mir
aus 13V erreicht drossele ich die stromstärke immer weiter, so dass die
spannung niemals über 13.8V steigt. wenn die Spannung dann 13.8V
beträgt ist die batterie voll und die Stromstärke sollte dann auch 0A
sein.
Eigentlich wird das Projekt ein ganzes Energiemanagment für ein
Wohnmobil, hatte aber erstmal nur nach dem laden gefragt, um erstmal
'nen Fuss in die Tür' zu bekommen. Natrürlich können auch Verbraucher
während des Ladevorgangs an der Batterie hängen (z.b. Lampen, o.Ä.).
Zu dem Laden durch den Motor oder Solarzellen:
Im moment ist in dem Wohnmobil auch eine Boardelektronik verbaut,
welche aber meiner meinung nach absolut schrottig ist. Die regelt das
mit dem laden durch die lichtmaschine gaanz einfach: An der
Regeleinheit kommt ein kabel von der Lichtmaschine an (nur ein dünnes
Signalkabel) wenn auf diesem Strom ist werden Beide Batterien einfach
gebrückt. Da die Starterbatterie ja sowieso durch die lichtmaschine
geladen wird, wird die hintere auch direkt mitgeladen. Halte dieses
Verfahren allerdings für mehr als fragsam. Vielleicht sollte man an der
lichtmaschine noch einen 2. Laderegler für die 2. Batterie anschließen.
das würde ich für sinnvoll halten. zu den Solarzellen: momentan haben
wir keine am Wohnmobil installiert, ist aber vielleicht in der Zukunft
nicht abwegig. Achja, mit dem von dir angesprochenen Tiefentladeschutz,
dafür wollte ich einfach die Batteriespannung messen und wenn sie sagen
wir mal unter 10V abfällt und keine netzspannung angeschlossen ist soll
die Batterie durch ein relais von dem Boardnetz getrennt werden. sobald
wieder 220V anliegt muss sie natürlich zum laden wieder verbunden
werden. das halte ich aber für nicht so schwierig.

soviel dazu erstmal.

Gruß
Nico

Autor: Nico Droste (Gast)
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@Harry:
die Geschichte mit dem Gabelstapler Ladegerät hört sich wirklich
interessant an. im Prinzip ist es ja genau das was ich auch bauen will,
nur in etwas kleiner mit 2 Batterien. Hast du Schaltpläne dazu? könntest
du sie mir mal schicken oder hier posten?

Eine andere Frage:
ich habe mal von irgendeinem Reflex-Ladeverfahren gehört.
es funktioniert sinngemäß so:
1. die Batterie wird eine längere Zeitspanne (z.b. ca. 10sek) mit
konstantem Strom geladen
2. dann wird die Batterie kurz entladen (z.b. 1 oder 2 sek) hat
angeblich den sinn das das gasen verhindert oder zumindest vermindert
wird
3. Spannung wird gemessen. wenn <13.8V dann wieder zu schritt 1

Was haltet ihr von diesem Ladeverfahren? ist es überhaupt für bleiakkus
geeignet? meine ja, bin mir aber nicht sicher. Es soll angeblich
schneller laden als das mit der U-I Kennlinie.

Gruß
Nico

Autor: Sebastian (Gast)
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Naja wenn die hinteren Batterien leer sind und dann sobald man fährt an
das Netz gehen, saugen die auch die volle Starterbatterier leer. Wenn
du also nur ne kurze Zeit fährst kanns passieren du brauchst
Starthilfe.
Bleibatterien sind doch recht freundlich zu laden. Spannung anlegen und
los gehts. Bei meiner TS ist ein mechanischer Regler drin. Man muss mit
ner Feder 7,2 Volt einstellen und dann lädt der die Batterie. Wenn so
eine Bleibatterie voll ist,fließen eh nur noch ein paar 100mA.

Autor: Nico Droste (Gast)
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was haltet ihr denn jetzt von dem reflex system? geht das wohl, oder ist
es nicht für bleiakkus geeignet?

ciao
nico

Autor: harry (Gast)
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hi,

anbei mal'n schaltbild vom lader, wie schon gesagt, ist 'ne simple
nummer, tut's aber perfetto.
das mir dem reflexverfahren ist für so dicke brocken nix, denk ich. du
musst ja die energie reinstecken, die du rausholen willst (+ca. 20%
ladeverluste), immerhin speichert so'n brocken ca. 1kwh, da heisst's
einfach, strom rein dass die schwarte kracht.
übrigens müsste die ladespannung prinzipiell erst bei voller aufladung
kontrolliert werden, sie bricht einfach nur auf 23 - 27v zusammen
während der ladung, obgleich der trafo im leerlauf was um 32 v hergibt.
die stromüberwachung find ich noch nicht so schick, obwohl dass prima
geht so, die ganze mimik ist dermassen träge, der ntc (oder is'n ptc
verbaut???) spricht allemal früh genug an, wenn's heiss hergeht. der
muss halt nur am trafo sitzen.
ich dacht schon mal, die strommessung über stromwandler zu machen, ich
hab für stromzangen (0-300ampere) mal 4-20ma wandler gebaut, die könnte
man gut dafür einsetzen, bei den strömen ist'n shunt ja immer etwas
heikel.

gruss, harry

Autor: Martin (Gast)
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Ich habe mich kurz einmal im Netz umgesehen und festgestellt
das die billigen (Baumarkt und Autozubehör) Ladegeräte so ähnlich
arbeiten wie die von harry beschriebene Schaltung. Allerdings haben
die in der Regel keine Spannungsüberwachung, der Trafo bringt nicht
mehr. Diese Dinger sind wohl auch nicht zu ständigen Laden geeignet
da keine vernünftige Siebung der Gleichspannung erfolgt. Angeblich
soll
das die Lebensdauer der Akkus herabsetzen, harry wie alt sind Deine?
Hast Du da Erfahrung?
Etwas bessere Ladegeräte fahren eine IU Kennlinie (Strom und Spannung
wird begrenzt) und Ladegeräte welche auch dauernd "dran" bleiben
können benutzen eine UI0U Kennlinie (erst Strom und Spannung begrenzen,
und wenn bei 2,4V/Zelle ein best. Strom unterschritten wird
wird die Spannung auf 2,3V/Zelle begrenzt).
Es geht wohl auch ein Ladeverfahren nach dem Reflex Prinzip, aber da
habe ich keine Erfahrungen machen können. Evtl. gibt es irgendwo einen
Chip der das Steuern kann, für NiMH und NiCd gibt es die ja auch.
Noch etwas, ich denke das man bei der Auswahl des verfahrens
beachten sollte das ja auch gleichzeitig ein paar Verbraucher mit
versorgt werden sollen. Ich bin mir nicht sicher wie gut sich ein
Reflexlader im Autoradio anhört.

Gruß
  Martin

Autor: harry (Gast)
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hi,

die normalen lader haben einen trafo und einen plattengleichrichter,
der steckt die hitze ganz gut weg. im prinzip wird nicht mit konstantem
strom geladen, sondern mit 100Hz pulsierendem gleichstrom. der
resultiert aus jeweils einer halbwelle der trafospannung. nun ist der
stromanstieg aber nicht sinusfürmig wie die spannung, sondern man hat
bis zur leerlaufspannung der batterie keinen strom, übersteigt die
ladespannung die leerlaufspannung wird der stromanstieg heftig, dann
nimmt er mit der sinuskurve der spannung wieder ab.
dieses verfahren ist ganz patent, um der sulfatbildung der batterien
entgegenzuwirken.
mackig an diesen ladern ist, dass sie die batteriesäure verkochen,
sobald die ladespannung 14,4v bzw. 28,8v übersteigt, ab diesem moment
schadet man der batterie nur noch. das verhindert aber der proc. ich
denke, den trafo vor überlastung zu schützen ist nicht so wichtig, er
muss halt nur entsprechend ausgelegt werden.

die batterien im stapler sind min. 10 jahre alt, werden aber nicht ganz
so gemein belastet wie die eines eiskalten diesels im winter.

zu sulfatierten batterien allgemein noch:
ich habe bleigel-akkus (12v 24Ah), deren spannung im laufe der zeit auf
unter 5v abgesunken ist (sulfatbildung). im prinzip sind die dinger
schrott. in diversen foren und datenblättern fällt immer wieder der
begriff 'schwerlösliches bleisulfat'. schwerlöslich ist nicht
unlöslich, doch wie machen. ich hab so'n teil mal 'ner impulskanonade
ausgesetzt, 60vs, 0,1ms pulslänge, ca. 1khz freq. am anfang mochten die
dinger nix aufnehmen, vielleicht 10mA. nach einigen stunden ging der
ladestrom dann auf 120mA, mehtr gibt die schaltung nicht her. reguläres
netzgerät dran, ladestrom bis 6 amp. möglich. aber die kapazität ist
noch zu wenig, vielleicht 1/10 der nennkap. im nächsten versuch steck
ich mal die ganzen 24Ah per puls rein, mal sehen, wie man bleisulfat
geknackt bekommt, wie gesagt, schwerlöslich ist ja nicht unlöslich.

gruss, harry

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