Für einen einzelnen Controller finde ich das ziemlich viel Aufwand.
Den ganzen Tröppelzähler (“fuel gauge”) braucht man dafür eigentlich
nicht. Ich vermute, dass du im Wesentlichen eine konstante Last hast,
dann kann man bei einer einzelnen LiIon-Zelle recht gut von der
Klemmenspannung auf den Ladungszustand rückschließen. Genügt für
eine simple Batteriesymbolanzeige mit 4 oder 5 verschiedenen
Zuständen allemal.
Wenn die Zelle fest im Gerät verbaut ist, hast du auch kein Risiko
eines externen Kurzschlusses. Damit ist ein Teil des protection IC
hinfällig. Wenn du die Ladeschaltung ebenfalls mit verbaust, dann
ist dessen Spannungsbegrenzung genauso sicher oder unsicher wie die
des protection ICs. Bliebe der Schutz gegen Tiefentladung. Daraus
entsteht allerdings (bei einer einzelnen Zelle) als einziges Risiko
das der Zerstörung der Zelle. In Brand geraten kann sie durch
Tiefentladung nicht. Daher genügt u. U. eine Unterspannungsabschaltung
in der Software — letztlich auch das, was jedes Mobiltelefon macht.
(Wenn du so'n Teil zu lange mit entladenem Akku rumliegen lässt, ist
er dann auch durch den Reststrom komplett platt.)
Ob du die Regler hintendran wirklich brauchst, musst du selbst wissen.
Wenn du einen AVR als Controlleer damit betreiben willst, dann klemm
ihn ohne weitere Spannungsregler direkt an Vbat. Die moderneren AVRs
können zwischen 1,8 V und 5,5 V arbeiten und verkraften damit weit
mehr als den benutzbaren Spannungsbereich einer LiIon-Zelle. Wenn du
natürlich wirklich volle 5 V brauchst, dann musst du so einen Aufwand
treiben.
Bei 3,3 V wird es noch schwieriger: der Entlade-Spannungsbereich einer
LiIon-Zelle liegt zwischen 4,2 V und 3,0 V (manche Hersteller gehen
bis 2,7 V herunter, aber der Kapazitätsunterschied zwischen 3,0 und
2,7 V ist vernachlässigbar). Damit kannst du aber mit einer einfachen
Schaltwandlertopologie keine exakten 3,3 V mehr generieren. Wenn es
wirklich exakt 3,3 V sein müssen, müsstest du zu einer aufwändigen
Topologie wie SEPIC greifen. Wenn die Forderung heißt „nicht mehr als
3,3 V“, dann würde ich (sofern der Strombedarf eher gering ist) statt
des Schaltreglers einen LDO (low-dropout regulator) benutzen für
3,3 V: wenn die Klemmenspannung der Batterie unter 3,3 V sinkt, dann
steuert dieser komplett auf, und die Versorgungsspannung der mit
3,3 V zu versorgenden Blöcke bleibt nur wenig unterhalb von Vbat.
V1.png
(20 KB)
