Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ladesteuerung (Reihenschaltung) mit Atmega8


von stefan-koch (Gast)


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Hallo,

ich habe schon einige Forenbeiträge zur Ladeproblematik gegeben. Es gibt 
ja neben der Delta-U Erkennung auch noch andere Möglichketien zur 
Erkennung.

Mein Plan ist ein Akkupack (ein ganz kleiner (4 Zellen): NiMH 400mAh, 
4.8V) zu laden.
Desweiteren wäre es schön, wenn ich auch Akkus in einer 
Batteriehalterung (Reihenschaltung) laden könnte z.B. 4 Akkus a 1,2 V -> 
4,8V (NiMH: 2500mAh).

Dabei könnte mit der Batteriehalterung das Problem auftreten, dass nicht 
alle Akkus gleich geladen sind.

Kann man hier zuverlässig eine Delta-U-Ladung durchführen?

Gibt es bessere Erkennungsverfahren für diesen Fall.

Das Ganze soll mit einem Atmega8 gesteuert werden.

Wie gehe ich bei der Delta-U-Erkennung vor?
1. Akku bestimmte Zeit laden
2. Laden stoppen und messen
3. Wenn aktuelle Messung - vorherige Messung < 0 aufhören zu laden. 
Ansonsten wieder bei 1. beginnen

Passt das so? Muss ich beim Messen vorher den Akku belasten (Verbraucher 
kurzzeitig anschalten) oder reicht einfaches messen ohne einen 
Verbraucher (z. B. Widerstand) kurzfristig angeschaltet zu haben?

Danke

Stefan
von holger (Gast)


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>Mein Plan ist ein Akkupack (ein ganz kleiner (4 Zellen): NiMH 400mAh,
>4.8V) zu laden.

Kauf dir ein Ladegerät. Und nein, DU kannst das nicht selber bauen.
von stefan-koch (Gast)


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Das Ladegerät muss ja die Zelle auch irgendwie laden, oder?
Ich würde gern in meine Empfängerschaltung (Atmega8) zusätzlich eine 
Ladesteuerung einbauen, dass der Akku im Gehäuse bleiben kann.

Danke
von Thomas G. (Gast)


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Bau doch in deine Schaltung einen IC der das Laden übernimmt... Schau 
mal bei Maxim 
http://para.maxim-ic.com/en/results.mvp?fam=batt_chrg&168=NiCd|NiMH
von Timo D. (lorvorne)


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...oder bei LinearTechnology.

Charger-ICs gibt's mittlerweile massensweise, wenn
auch nicht ganz billig und es braucht Außenbeschaltung.

Von einer selbstdefinierten Ladekurve würde ich abraten,
da dies sicher auf die Lebensdauer der Akkus geht, wenn
sie nicht gut ausgelegt wurde.
von stefan-koch (Gast)


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Die haben sogar einen für Batterypacks im Angebot. Der benötigt aber 
Temperatursensoren.

Wie verhalten sich unterschiedlich geladene Akkus in Reihe? Ist hier 
eine zuverlässige Delta-U-Erkennung möglich?
von holger (Gast)


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>Wie verhalten sich unterschiedlich geladene Akkus in Reihe? Ist hier
>eine zuverlässige Delta-U-Erkennung möglich?

Nein, und unterschiedlich geladene Akus lädt man nicht
in Reihe. Das ist tödlich für die etwas volleren Akkus.
von stefan-koch (Gast)


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Also die erste Antwort bezieht sich auf Maxim.
Bei LinearTechnologies haben die einen IC der 16 Akkus unterstützt, ich 
bin mir aber nicht sicher ob in Reihe. Es heißt im Datenbaltt dass er 
Optional eine Temperaturerkennung nutzen kann.

Ich würde eigentlich lieber eine Software schreiben und eine kleine 
Ladeelektronik (Transistor, Widerstand) am µC betreiben.

Es fragt sich nun:
Muss vor einer Delta-U Messung zuvor der Akku kurz belastet werden?
Ist bei in Reihe geschalteten Akkus eine Delta-U Erkennung zuverlässig 
möglich?
Falls nicht, ist diese (zuverlässige Erkennung) nach einer kurzen (evtl. 
nicht vollständigen) Entladung der in Reihe geschalteten Akkus möglich 
(in Reihe entladen)?
Die Spannung wird nicht gemessen währen der Ladestrom anliegt, richtig?

Danke (auch für die bisherigen Antworten)
von Hannes L. (hannes)


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Hier kannst Du weitere Infos finden:

http://www.student.uni-kl.de/~dittrich/trxcharger/index.html

...
von stefan-koch (Gast)


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Wurde sich diese Problematik mit dem dU/dt Ladeverfahren vereinfachen?
von MaWin (Gast)


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> 1. Akku bestimmte Zeit laden
> 2. Laden stoppen und messen
> 3. Wenn aktuelle Messung - vorherige Messung < 0 aufhören zu laden.

Nö. Du misst normalerweise während der Ladestrom fliesst.

Der Spannungsabfall am Innenwiderstand des Akkus bleibt ja gleich, 
zumindest wenn der Ladestrom halbwegs konstant bleibt.

Es ist nicht nötig, das Laden zu stoppen. Erlaubt wäre es schon, ebenso 
wie es erlaubt ist statt mit Konstantstrom mit 100Hz pulsierendem Strom 
zu laden.

Das Problem bei -DeltaU ist jedoch der sinkende Innenwiderstand wenn man 
einen lange gelagerten Akku einlegt: Der hat zu Beginn erst mal einen 
hohen Innenwiderstand, also bei relevantenm Ladestrom (sagen wir 1/4 C) 
einen hohen Spannungsabfall also eine hohe Zellenspannung und die SINKT 
wenn sich der Akku während des Ladevorgangs erholt, was ein Ladegerät, 
welches die Akkuspannung bei angelegtem Ladestrom misst, als 
Spannungsabfall erkennt und die Ladung stoppt weil er glaubt daß er voll 
ist.

Allerdings reicht es nicht, 1/100 Sekunde den Strom zu unterbrechen und 
gleich zu messen, denn die Zellenspannung sinkt langsam. EIn Akku ist 
eher eienn Kette von Regionen

Anschluess + --R1-+-R-+-R-+-R-+-R-+-R-+-R-+-R-+-R-+-R-+-R-+-
                  C1  C   C   C   C   C   C   C   C   C   C
Masse      - -----+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+-

und selbst wenndu den Ladestrom über R1 unterbrichst, fliesst
noch Ausgleichstrom über die anderen R und der am höchsten
aufgeladene Teil C1 entlädt scih langsam um die anderen C auf
dieselbe Spannung aufzuladen. Verstanden ?

Akkus brauchen eine Stunde bis sich ihre Spannung ausgeglichen hat,
oder sogar tagelang.

Desweiteren gibt es noch den Effekt, dao so ein lange gelagerter Akku 
mit hohem Innenwiderstand beim Laden auch viel Wärme entwickelt durch 
Strom^2*Widerstand, und diese Wärme wegen des Temperaturkoeffizients des 
Akkus zu einem Absinken der Zellenspannung führt. Das ist EXAKT derselbe 
Effekt, der bei -DelatU genutzt wird, um das Ladeende zu erkennen, dort 
allerdings weil die Akkuzellen zum Schluss die hineingesteckte Energie 
nicht mehr chemisch binden, sondern eben kompolett in Wärme umsetzen.

Kein -DeltaU Gerät kann diese Effekte vollständig erkennen und 
kompensieren

Daher schalten -DeltaU Ladegeräte manchmal, insbesondere bei lange 
gelagerten Akkus, viel zu früh ab. Glücklicherweise behebt sich das, 
wenn man am nächsten Tag noch mal einen Ladeversuch startet.

Es wird besser, wenn man die "wahre" Spannungsabsenkung (abhängig von 
Ladestrom, Zellentyp und dessen gutem Innenwiderstand, Gehäuse und 
dessen Wärmedämmung) kennt, und deswegen davon andere Effekte 
unterschieden kann.

Bei universellen Ladegeräten schwer machbar.

Bei Akkus in Reihe ist einer zuerst voll. Dann sollte man den hohen 
Ladestrom abschalten, und nur noch mit C/20 als Trickle-Ladestrom 
weiterladen um die anderen Zellen vollzumachen.
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