mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik möchte LiPo-Akku in schaltung einbinden - laderegler?


Autor: Aabbyy (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wir haben hier ein Gerät. es muß mit 12V versorgt werden. jemand schlägt 
einen Lithium Ionen LiPo-Akku vor wegen der kleineren größe/pro 
kapazität. wir wollten hier nun einen 14,8V 5Ah LiPo-Akku benutzen. Das 
Gerät verbraucht 500mA-2A.
das gerät soll von der Autobatterie aus geladen werden (11-14V)

das problem ist nun: wie läd man einen LiPo akku korrekt? reicht das 
einfache laden mit fester endspannung und begrenztem strom aus oder muß 
ich wirklich den akku über die Balancer/Equalizer-Anschlüsse laden, um 
ein brauchbares ergebnis zu haben?

gibts da feste laderegler-ICs für? das problem ist auch, daß egal ob ich 
nun Lipo/NiMh/NiCd benutze, den akku immer in der schaltung drin habe.

ich wollte die spannung von der Autobatterie von 12V auf ca. 18V (oder 
halt 14,8V) hochwandeln (Stepup regler) mit zusätzlicher Stromregelung. 
Es soll immer soviel geladen werden, daß die am akku hängende schaltung 
versorgt wird und der Akku zusätzlich einen bestimmten strom erhält. Die 
eigentliche Schaltung soll mit einem Stepdown regler von den 14,8V die 
12V erhalten.

Problem aber: kann ich den akku laden, wärend er mit dem verbrauch der 
schaltung belastet wird oder muß ich ihn zum messen des ladevorgangs 
abklemmen? bei einer microcontroller steuerung könnte man ja die 
beeinflussung durch den verbrauch der schaltung ja noch abziehen aber 
würden fertige laderegler ICs da nicht durcheinanderkommen?

wie gehe ich da vor? gibts da fertige laderegler ICs, soll ich den LiPo 
akku einfach nur nach abschlussspannung laden, oder brauche ich einen 
Equalizer/Balancer (was benutzt man dafür) oder soll ich doch lieber 
NiCd/NiMh benutzen oder einen Bleiakku?

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> wollten hier nun einen 14,8V

Wie ungeschickt.

Auch du darfst hören, daß die Spannung eines Akkus je nach Ladezustand 
schwankt.

Bei dem von 10V bis 16.8V.

Und das liegt einerseits unter deiner Eingangsspannung aber auch 
darüber,
und andererseits unter deiner Ausgangsspannung und auch darüber,
du hast also die schlechteste aller Möglichkeiten getroffen,
denn du musst auf beiden Seiten auf und abwärts wandeln.

Nimm doch ein 7.2V LiIon Doppelpack.

Dann ist bei Laden aus dem 8V bis 14.4V Aukoakku immer nur ein simples 
runterregeln nötig (kann sogar linear mit Verlusten erfolgen, weil 
Energie hier wohl keine Rolle spielt), und zur Versorgung der Schaltung 
am Ausgang nur ein simples hochregeln (step up). Solche Teile sind 
handelsüblich und bilig aufzubauen.

Mit geschickter Akkuspannungswahl spart man sich also viele Probleme.
Im Prinzip tut es beim Laden ein Vorwiderstand und ein Schalttransistor, 
der bei Überschreitung von 4.2V einer der beiden Zellen abschaltet, als 
Erkennung der 4.2V kann ein üblicher Akku-Protection-IC eingesetzt 
werden. Als step-up am Ausgang kann auch ein abschaltbarer notwendig 
sein, wenn nicht deine Schaltung selbst ihre Stromaufnahme auf fast 0 
verringern kann.

> kann ich den akku laden

Sicher. Sogar wenn der Verbrauch über dem Ladestrom liegt, Hauptsache im 
Durchschnitt kommt mehr in den Akku rein als raus.

Interessanter ist die Frage, wie du deine Schaltung vor den Störspitzen 
des KFZ-Bordnetzes schützt:

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23

Autor: Aabbyy (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ok aber andere frage:
egal ob ich jetzt einen LiPo-akku, mit 8,2 14,8 oder 18V, mit 2,3 oder 4 
zellen benutze, müßte ich die einzelnen 4,2 Volts jeder einzelnen der 
2,3 oder 4 Zellen einzeln überwachen oder genügt es, einfach die 
gesamtspannung zu überwachen und dann abzuschalten. oder stirbt dann der 
akku zu früh wenn ich nur die gesamtspannung überwache?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Aabbyy schrieb:
> stirbt dann der
>
> akku zu früh wenn

Definiere, was Du mit "zu früh" meinst.
1 Woche, 1 Jahr, 5 Jahre?

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> müßte ich die einzelnen 4,2 Volts jeder einzelnen der
> 2,3 oder 4 Zellen einzeln überwachen

Ja, so sollte mn das tun.

> oder genügt es, einfach die gesamtspannung zu überwachen

Das ist auf jeden Fall die schlechtere Lösung, die auch in
einem Brand des Akkupacks enden kann.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
MaWin schrieb:

>> oder genügt es, einfach die gesamtspannung zu überwachen
>
> Das ist auf jeden Fall die schlechtere Lösung, die auch in
> einem Brand des Akkupacks enden kann.

Man könnte natürlich auch gleich nur eine Zelle nehmen, dann muss
man nur die 4,2 V überwachen.  Allerdings sollte man dann zum Laden
einen Schaltregler benutzen, um die Verluste in Grenzen zu halten.

Andererseits gibt es Überwachungsschaltungen für Packs mit drei oder
vier Zellen in Reihe wie Sand am Meer, weil das eine gängige
Konfiguration von Notebook-Akkupacks ist.

Autor: AAbbyy (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
wie heißen denn diese Überwachungsschaltungen? was muß ich eingeben? 
heißen die "Überwachungsschaltung" oder "Sand am Meer" ?.. :)

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
AAbbyy schrieb:
> was muß ich eingeben?

Nein, wir sind hier nicht dein Dienstleister.

Geh zu den Analog-IC-Firmen, allen voran Texas Instruments (die
benchmarq geschluckt haben, die historisch mit sowas groß geworden
sind) und wühl dich durch die parametrische Suche.  Warum sollen
wir das für dich tun?

Einen, den ich gerade noch im Kopf habe (weil ich ihn letztens aus
alten Notebook-Akkus ausgeschlachtet habe), kann ich dir so nennen:
bq29311.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der hier
http://www.analog.com.tw/ImgShow/DS-1802G-01.pdf
kann alles, Schutz vor Überladung, Tiefentladung, Übertrom
und Balancing, und hat Ausgänge, mit denen du das
steuern kannst, per externer Transistoren oder sonstwie.

Autor: AAbbyy (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ok danke, jetzt weiß ich wenigstens daß ich sie bei Farnell unter 
Batteriemanagement\Batterieprotektoren finden kann, kann nach diversen 
suchbegriffen suchen und weiß auf den ersten blick, was im schaltplan 
drin zu sehen sein muß in der Pdf.

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Aabbyy schrieb:
> Wir haben hier ein Gerät. es muß mit 12V versorgt werden. jemand schlägt
> einen Lithium Ionen LiPo-Akku vor wegen der kleineren größe/pro
> kapazität. wir wollten hier nun einen 14,8V 5Ah LiPo-Akku benutzen. Das
> Gerät verbraucht 500mA-2A.
> das gerät soll von der Autobatterie aus geladen werden (11-14V)

Kommt darauf an, WIE stabil die 12V sein müssen.

Ich verwende bei 12V Ausgangsspannung 6 LiPoly Zellen mit Loadbalancer 
und Protection und zum regeln auf die 12V einen Buck-Converter LM5116 
von National Semiconductor.

Ladechips für 6 Zellen gibt es auch, aber um die 25,8V Zusamenzubringen, 
verwende ich einen Boost-Converter LTC3862 von Linear Technology.

Dann kannich da 9-25V reinschicken und es geht immer

> das problem ist nun: wie läd man einen LiPo akku korrekt? reicht das
> einfache laden mit fester endspannung und begrenztem strom aus oder muß
> ich wirklich den akku über die Balancer/Equalizer-Anschlüsse laden, um
> ein brauchbares ergebnis zu haben?

Also bis 4 Zellen geben sch auch Namenhafter Hersteller keine Mühe mit 
Balacncern.  Nur die 4 Zellen in Reihe und einenen passenden Lade-Chip 
(z.B. http://www.maxim-ic.com/ )

> gibts da feste laderegler-ICs für? das problem ist auch, daß egal ob ich
> nun Lipo/NiMh/NiCd benutze, den akku immer in der schaltung drin habe.

Ja

> ich wollte die spannung von der Autobatterie von 12V auf ca. 18V (oder
> halt 14,8V) hochwandeln (Stepup regler) mit zusätzlicher Stromregelung.
> Es soll immer soviel geladen werden, daß die am akku hängende schaltung
> versorgt wird und der Akku zusätzlich einen bestimmten strom erhält. Die
> eigentliche Schaltung soll mit einem Stepdown regler von den 14,8V die
> 12V erhalten.

Das ist das, was ich mit meiner "HighPower LiPoly SmartBatterie" mache

> Problem aber: kann ich den akku laden, wärend er mit dem verbrauch der
> schaltung belastet wird oder muß ich ihn zum messen des ladevorgangs
> abklemmen?

Nee, denn die Akkus hängen normalerweise am Ladechip direkt und über 
einen (protection) MOSFET geht es zum Ausgang.

12V ->   Boost   -> LiPoly-Lader -> MOSFET ->    Buck   -> 12V
       Converter          |                   Converter
                          |
                  4-6 LiPoly Zellen
                   14,8V bis 22,2V

Grüße
Michelle

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Michelle Konzack schrieb:
> Also bis 4 Zellen geben sch auch Namenhafter Hersteller keine Mühe mit
> Balacncern.

So'n Quatsch.  Erstens musst du sie auf jeden Fall zumindest überwachen,
damit nicht eine einzelne Zelle der Reihenschaltung im Laufe der Zeit
auf deutlich über 4,2 V kommt und dann droht abzufackeln.

Zweitens würde dein Notebookakku nichtmal halb so lange halten, wenn
er kein balancing machen würde.  Die oben genannten ICs belegen, dass
es sowohl namhafte als auch eher Nischenhersteller gibt, die sogar
für zwei Zellen ein balancing machen.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Also bis 4 Zellen geben sch auch Namenhafter Hersteller keine Mühe mit
> Balacncern.

Leider.
Das Wesen der LiIon Akkupacks wurde von vielen Herstellern nicht ganz 
verstanden.
Wenn es verstanden wurde, haben aber Notebooks meist kleine Balancer 
drin die mit geringem Strom während der Lagerung des Akkus langsam die 
Zellen balancen,
und im Modellbau, wo der Akku an einem Wochenende dutzendmal in wenigen 
Minuten aufgeladen und in wenigen Minuten wieder entladen wird sind 
leistungsstarke Balancer in den Ladegeräten, die den vollen Ladestrom 
schaffen.

> dass es sowohl namhafte als auch eher Nischenhersteller gibt

Der Nischenhersteller (AIC) ist längst grösser als der namhafte 
Hersteller (BQ), nicht nur weil er billiger ist, sondern weil er mehr 
Verstand hat und in Asien auf Elektronikentwickler stösst, die 
verstehen, welcher Chip es richtig macht und welcher bloss teurer FUD 
ist.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.