Hallo zusammen, für mein neustes und bisher größtes Bastel-Projekt muss ich eine Ladeschaltung für Li-Ion-Akkus realisieren. Vorweg sei gesagt, dass die Stromquelle ein Solar-Modul mit 5 bis 12 Volt werden soll. Nun habe ich mich etwas eingelesen und tendiere dazu, keine Lade-IC-Lösung zu nutzen, sondern das Laden selbst zu regeln. In meinem Fall bietet sich das denke ich an, weil ich erstens sowieso einen Controller brauchen werde und zweitens keine Strombegrenzung nötig ist, weil das Solar-Modul ohnehin nicht genügend Strom liefern wird um am Anschlag zu laden. Der Plan ist also, die Spannung mit einem Schaltregler zu begrenzen und mit einem Shunt den Strom zu messen. Der Controller schaltet dann bei I = C/10 ab. Ich hoffe das macht Sinn soweit. (?) Nun kommt aber noch eine Schwierigkeit dazu. Meine Schaltung muss zwei mal täglich einen 12 V Motor für einige Sekunden antreiben. Statt einer sind also 3 Akku-Zellen nötig um auf ansatzweise 12 V zu kommen. Zum Glück konnte ich gerade eine ganze Ladung kaum benutzter Akkus bei der Arbeit abstauben. Das Problem ist aber, dass selbst eine 12 V Solarzelle kaum genügend Spannung bringt um alle Zellen Gleichzeitig zu laden. Auch parallel schalten ist nicht ideal, weil die Solarzelle bei wenig Licht nicht alle Zellen packen wird (Imin = C/10 * 3). Perfekt würde ich die Solarzelle also ausnutzen, wenn ich jede Zelle einzeln lade. Dafür habe ich mir mal ganz grob eine Schaltung mit insgesamt 8 MOSFET überlegt, bei der ich sicher noch etwas übersehen habe oder es eine einfachere Alternative gibt. Sollte das Vorhaben soweit Sinn machen, würde ich mal einen Schaltplan erstellen und hochladen. Wenn ich bereits grobe Felhler mache, bitte motzen! Grüße Schoasch
Als Solar-Modul habe ich mir sowas vorgestellt http://www.conrad.de/ce/de/product/191334/Conrad-Miniatur-Solarzellen-Polykristallin-Nennspannung-9-V-Nennstrom-109-mA/SHOP_AREA_17618&promotionareaSearchDetail=005
Wenn du 12V brauchst, solltest du 3 Zellen in Reihe schalten. Die liefern 12.6V wenn sie voll sind, 10.8V wenn sie halbvoll sind und 9V wenn sie leer sind, wobei leere LiIon Akkus vermieden werden sollten. Damit ein solcher Akku aus einer Solarzelle geladen werden kann, muß die Spannung des PV-Moduls höher sein, nämlich so hoch, daß zusammen mit dem Spannungsabfall an der Diode, die verhindert, daß sich nachts die Akkus in die Solarzelle entladen, die Photozellen so strak belastet werden, daß sie gerade maximale Leistung liefern, das ist bei ca. ß.55V/Zelle der Fall, für ca. 12V braucht man also 22 Zellen in Reihe, die eine Leerlaufspannung von ca. 0.7V/Zelle, also 15.4V haben. Handelsübliche Module zum Laden von 12V Bleiakkus haben meist mehr, so 18V, werden also nicht optimal genutzt, laden aber die Akkus schon bei Schummerlicht. Die einzige Laderegelung die du brauchst ist ein Überladeschutz. Das geht am einfachsten, in dem, wenn die Akkus voll sind, die PV-Zellen kurzgeschlossen werden. Das darf niemal mehr als 4.2V pro LiIon-Zelle zulassen, also wird ein genauer Baustein verlangt. Der ICL7665B (man achte auf das B) ist auf 2% genau, wenn man in also mit 1% Widerständen auf berechnete 12.22V einstellt können die Akkus nie überladen werden. Wer näher an die Grenze ran will, justiert mit Trimmpotis und einem GENAUEN Messinstrument. Damit die Akkus nicht beschädigt werden durch Tiefentladung sollte man einen Tiefentladeschutz vorsehen, der so bsi 3V pro Akkuzelle, spätestens bei 2.7V pro Akkuzelle den Motor abklemmt. Die übliche Schaltung sieht so aus: Diode +------+--|>|------+----------+--------+---+---+-----+ | | | | | | | | | | R12 | R23 10k | | | | | +---------+ | | | |S | | +-R13-|Out2 Out1|---)---+---(----|I P-MOSFET | | N-MOSFET | | | | | | + | I|----+-----(-----|Hys2 Hys1|---+ | | Solarmodul S| | | | | | | + | - | | | | | ICL7665 | R22 Akku | | | | | | | | | - | | | 10k +-----|Set2 Set1|---+ | | | | | | +---------+ | | | + | | | R11 | R21 | Verbraucher | | | | | | | | - +------+-----+-----+----------+--------+-------+-----+ ohne uC, ohne Schaltregler und ohne sonstigen Firlefanz der erstens nciht funktioniert, zweites Strom braucht, und dritten unnötige Mühe beim Aufbau macht. Dein Solarmodul ist superfrechteuer und gnadenlos unterdimensioniert, denn der LiIon Akku wird wohl so um 1Ah haben und könnte demnach bis ca. 1A geladen werden. C/10 gilt bei NiCd, nicht bei heutigen LiIon.
Schoasch schrieb: > Auch > parallel schalten ist nicht ideal, weil die Solarzelle bei wenig Licht > nicht alle Zellen packen wird (Imin = C/10 * 3). Perfekt würde ich die > Solarzelle also ausnutzen, wenn ich jede Zelle einzeln lade. Es gibt keinen Mindeststrom bei li-ion Akkus. Du kannst alle Zellen gleichzeitig laden.
Nabend, beim Laden von Li-Ion/LiPo-Zellen in Reihe bitte den Balancer nicht vergessen, z.B. sowas hier: http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/31866-Welcher-Balancer-setzt-Ihr-ein?p=301313&viewfull=1#post301313 Gegen tiefentladene/kurzegeschlossene/überhitzte/überladene Zellen helfen sog. Protected-Akkus, das aber nur als letzte Notbremse. Ein interessanter Li-Ion-Lader ist z.B. in Figure 146 der AN66 von Linear beschrieben: http://cds.linear.com/docs/Application%20Note/an66f.pdf 0,1%-ige Präzisionswiderstände und Referenz gibts günstig bei Reichelt, z.B. LM4040-A-Grade. Auch in AN84 finden sich einige Ladeschaltungen, z.B. in Figure 246 ein Solar-Laderegler: http://cds.linear.com/docs/Application%20Note/an84f.pdf Im Großen und Ganzen sind Li-Ion-Akkus recht gutmütig, wenn man die 4,2 V/Zelle Ladeschlussspannung und eine Strombegrenzung von ca. 0,5 bis 1 C befolgt. Beste Grüße, Marek
Vielen Dank für die Antworten! Die Schaltung mit dem ICL7665 schaut nicht schlecht aus. Sehe ich das richtig, dass der einfach die Spannung kontrolliert und bei der Ladeschlussspannung die Solarzellen kurzschließt und bei Unterspannung den Verbraucher trennt? Ich bin nun aber verwirrt, dass ihr sagt, dass die Regel mit C/10 nicht richtig sei. Das habe ich eigentlich immer wieder gelesen. Z. B. hier: "Sobald der Strom einen bestimmten Wert (z.B. C/10 oder gar nur 3 Prozent des anfänglichen Stroms) unterschreitet, oder er über einen längeren Zeitraum nicht mehr sinkt, wird die Ladung beendet." http://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Ionen-Akkumulator Vielleicht können es auch mal C/30 sein, aber bei zu kleinen Strömen muss doch abgeschaltet werden oder nicht? MaWin schrieb: > Dein Solarmodul ist superfrechteuer und gnadenlos unterdimensioniert, > > denn der LiIon Akku wird wohl so um 1Ah haben und könnte demnach bis ca. > > 1A geladen werden. C/10 gilt bei NiCd, nicht bei heutigen LiIon. Wo würdest du sowas kaufen? Gibt es etwas zum gleichen Preis mit mehr Leistung? Unterdimensioniert ist es eigentlich gar nicht wirklich. Es ist mit 109 mA zwar weit vom maximalen Ladestrom entfernt (ich habe 1650 mAh Akkus), aber ich habe mal überschlagen, welche Energie ich im Mittel benötige und komme auf maximal 7 mW. Das Solarmodul hat eine Nennleistung von 981 mW. Wenn es also nur eine Stunde täglich ein Fünftel der Nennleistung abgibt, sollten meine Akkus stets voll sein. Und ich spare mir eben die Strombegrenzung wenn es unter einem Ampere bleibt. Marek N. schrieb: > beim Laden von Li-Ion/LiPo-Zellen in Reihe bitte den Balancer nicht > > vergessen, z.B. sowas hier: > > http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/3186... Verstehe ich das richtig, dass der noch ergänzend zur Schaltung von MaWin eingesetzt werden kann/muss? Und sehe ich es außerdem richtig, dass die Schaltung einfach die vollste Zelle mit einem Widerstand belastet, bis alle Zellen auf gleichem Niveau sind? Wie wichtig ist das Balancen? Funktioniert es auch ohne, nur mit etwas geringerer Lebenserwartung oder Sinkt deie Lebensdauer drastisch? Ich habe auch ICs von MAXIM gesehen, die 3 Akkus in Reihe ohne Balancing laden. Mein ursprünglicher Plan war ja, für den Verbraucher alle Zellen in Reihe zu schalten, aber beim Laden jede Zelle per Transistor zu herauszutrennen und einzeln, nacheinander zu laden. Das hätte wie gesagt den Vorteil, dass mein Solarmodul unter 12 V bleiebn kann, was mir Kosten- und platztechnisch entgegen käme. Dafür ergäbe sich ein recht hoher Schaltungsaufwand, dem ich möglicherweise nicht gewachsen bin. Lieber wäre mir also das Laden mit einem gescheiten Solarmodul. Aber wo bekomme ich sowas zu Sinnvollen Preisen? Die anderen Ladeschaltungen von Marek scheinen mir etwas aufwendiger als der Vorschlag von MaWin, daher würde ich eher seine Variante nehmen. Nun würde mich trotzdem interessieren, ob mien ursprünglicher Plan funktionieren würde. Also einfach die Spannung mit DC/DC Wandler zu begrenzen? Der Strom ist wie gesagt durch das Solarmodul begrenzt. Der Nachteil zu MaWins Schaltung ist aus meiner sicht nur, dass ich keine Notabschaltung bei Unterspannung habe.
> "Sobald der Strom einen bestimmten Wert (z.B. C/10 oder gar nur 3 > Prozent des anfänglichen Stroms) unterschreitet, oder er über einen > längeren Zeitraum nicht mehr sinkt, wird die Ladung beendet." Da geht es um WENIGER als C/10. Bei Solarzellen kann das jederzeit passieren wenn Schatten kommt. Da wird man sicher nicht den Ladevorgang beenden wollen. Normalerweise kann man LiIOn schon bis 1C laden, die Solarzelle darf bei einem 1Ah Akku also bis 1A liefern können. > Wo würdest du sowas kaufen? 1 Watt für 14 EUR ? Selbst Polin nimmt für' PGLS1290 nur 9 EUR und über eBay gibt's für den Preis 5 Watt http://www.ebay.de/itm/Solarpanel-Solarzelle-Solar-5W-Solarmodul-/160622719500?pt=Solaranlagen&hash=item2565dc320c > welche Energie ich im Mittel benötige und komme auf maximal 7 mW Dann kannst du ja eine Alkaline Batterie nehmen....
MaWin schrieb: > Da geht es um WENIGER als C/10. Weiß ich. Und bei weniger, in meinem Fall also unter 165 mA würde ich dann abschalten. Sobald wieder mehr Licht kommt, schalte ich wieder ein. Einen Memory Effekt kennt der Li-Ion-Akku ja nicht. Wenn ich das so machen muss, würde ich natürlich ein stärkeres Solarmodul brauchen. MaWin schrieb: > Normalerweise kann man LiIOn schon bis 1C laden, die Solarzelle darf bei > > einem 1Ah Akku also bis 1A liefern können. Um den maximalen Ladestrom mache ich mir keine Sorgen, weil mein Solarmodul nicht so groß werden soll. Ich muss die Akkus ja nicht bei voller Leistung laden, sie werden über nacht ja auch nur um wenige Prozent entladen. MaWin schrieb: > Dann kannst du ja eine Alkaline Batterie nehmen.... Da hast du natürlich Recht, aber ich habe die Li Akkus ja kostenlos bekommen. Außerdem haben die glaube ich eine höhere Lebenserwartung. Besonders, weil ich sie ja sehr schonend laden kann (langsam und nicht 100% voll machen).
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