Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LI-ION laden/entladen + Überwachen


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von Fabian P. (Firma: www.cyberlabs.at) (tropaion)


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Hallo Community,

da dies mein erstes Projekt zum Thema LI-ION ist, habe ich da ein paar 
Fragen.

Ich möchte gerne zwei NCR18650B-Akkus parallel geschaltet laden/entladen 
und denn Ladestand überwachen.

Meine erste Idee war, das alles mit dem LTC4099 zu machen, jedoch habe 
ich das Problem, das der Entladestrom, denn der eingebaut DC/DC-Wandler 
liefern kann viel zu klein ist.

Im Anhang habe ich meine Prinzipschaltung angehängt, nach welcher ich 
das gemacht hätte.

Kann man das so machen?
Muss ich etwas bestimmtes noch dabei beachten?

Danke und Mfg,
Tropaion

von MaWin (Gast)


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Fabian P. schrieb:
> Kann man das so machen?

Na ja, der LT4099 ist ein komplexer Chip der ohne Programmierung durch 
einen externen uC gar nichts tut, braucht 3 externe MOSFETs, im 
unlötbaren Gehäuse, wenn du dir das antun willst...

Deiner Schaltung fehlt noch ein Tiefentladeschutz. Auch wissen wir 
nicht, welche Ströme du beim Laden bzw. Entladen haben willst.

Normalerweise hat man eine LiIon Ladeschaltung UND verwendet noch LiIon 
Packs mit eingebauter Protection Schaltung. Haben deine Zellen ein 
Protection-PCB ? Dann könnte man auf Tiefentladeschutz verzichten.

von Fabian P. (Firma: www.cyberlabs.at) (tropaion)


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MaWin schrieb:
> Na ja, der LT4099 ist ein komplexer Chip der ohne Programmierung durch
> einen externen uC gar nichts tut, braucht 3 externe MOSFETs, im
> unlötbaren Gehäuse, wenn du dir das antun willst...

Kannst du einen besseren IC vorschlagen? Ich hab denn genommen, weil ich 
dachte da kann ich denn Ladestand gleich direkt über I2C abfragen.

MaWin schrieb:
> Deiner Schaltung fehlt noch ein Tiefentladeschutz.

Braucht ich da für jede Zelle einen, oder reicht einer für beide Zellen?
Gibt es da fertig ICs?

MaWin schrieb:
> Auch wissen wir
> nicht, welche Ströme du beim Laden bzw. Entladen haben willst.

Die Energie zum laden kommt von Solarzellen, welche unter optimalen 
Bedingungen ~6,274W liefern. Denn Entladestrom kann ich nicht genaus 
sagen, aber bei voller Last können es schon locker 5-6A sein, wahr. 
sogar mehr.

MaWin schrieb:
> Haben deine Zellen ein
> Protection-PCB ? Dann könnte man auf Tiefentladeschutz verzichten.

Nein, die NCR18650B haben keinen Tiefenentladeschutz.

Danke und Mfg,
Tropaion

von MaWin (Gast)


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Fabian P. schrieb:
> Die Energie zum laden kommt von Solarzellen

Dafür ist der LT4099 sowieso nicht geeignet. Ausserdem geht das 
einfacher:
1
     2N5059
2
    +--|>|--+---+----+-------+
3
    |       |  10k   |E      |
4
    |     170k  +---|< BD136 |
5
    |       |   |    |       |
6
Solarzelle  +-TL431B |     Akku
7
    |       |   |    |       |
8
    |     249k  |    |       |
9
    |       |   |    |       |
10
    +-------+---+----+-------+
Den Ladezustand kann ein uC einfach per Spannungsmessung mit seinem 
A/D-Wandler ermitteln, manche uC können auch ihre Versorgungsspannnung 
in Verhältnis zu internen Referenz messen.

von Fabian P. (Firma: www.cyberlabs.at) (tropaion)


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MaWin schrieb:
> Dafür ist der LT4099 sowieso nicht geeignet.

Warum nicht? Der MPPT-Tracker (LTC3105) liefert eh eine konstante 
Spannung.

MaWin schrieb:
> Den Ladezustand kann ein uC einfach per Spannungsmessung mit seinem
> A/D-Wandler ermitteln, manche uC können auch ihre Versorgungsspannnung
> in Verhältnis zu internen Referenz messen.

Ich brauche in meinem Fall eine I2C-Lösung, aber nur zum Messen gibt es 
eh auch ICs.

von MaWin (Gast)


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Fabian P. schrieb:
>> Dafür ist der LT4099 sowieso nicht geeignet.
>
> Warum nicht

Weil er weder ein MPP Tracker ist noch ein Wandler mit festem 
Transformationsverhältnis, sondern bei geringster Solarleistung vollen 
Strom aus der Solarzelle zu ziehen versucht, was natürlich zum 
sofortigen Zusammenbrechen der Spannung und damit Leistungsverlust der 
Solarzelle führt.

von Fabian P. (Firma: www.cyberlabs.at) (tropaion)


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Ich verwende aber in meiner Schaltung einen MPP-Tracker, denn LTC3105, 
wie oben erwähnt.

Als Schutz überlege ich, denn BQ29702 zu nehmen, würde der passen?
Reicht ein Schutz oder soll ich jede Batterie extra absichern?
Im Internet sagen manche so, manche so.

Mfg,
Tropaion

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Fabian P. schrieb:
> Ich verwende aber in meiner Schaltung einen MPP-Tracker, denn LTC3105,
> wie oben erwähnt.

Oben erwähnt wird lediglich ein LTC4099, und wenn du zu faul bist einen 
ordentlischen Schaltplan zu zeichnen, dann darfst du dich über aus 
deiner Sicht vielelicht unpassende, aber aus Sicht des 
Informationsstandes der Antworter vollkommen passende Antworten nicht 
wundern.

MPP Tracker und konstante Spannung passt sowieso nicht zusammen, denn 
aus konstanter Spannung wird nur so viel leistung verlangt, wie die 
Verbraucher benötigen, und das muss keineswegs der maximalen Leistung 
der Solartzelle entsprechen. MPP sind für direkte Verbindung mit einem 
Akku gedacht, weil der Akku dann auch alle Leistung abnimmt (und wenn er 
voll ist, wird komplett abgeschaltet).

von Fabian P. (Firma: www.cyberlabs.at) (tropaion)


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MaWin schrieb:
> Oben erwähnt wird lediglich ein LTC4099, und wenn du zu faul bist einen
> ordentlischen Schaltplan zu zeichnen, dann darfst du dich über aus
> deiner Sicht vielelicht unpassende, aber aus Sicht des
> Informationsstandes der Antworter vollkommen passende Antworten nicht
> wundern.

Wenn ich einen genauen Schaltplan hätte müsste ich hier aber auch nicht 
Fragen.

MaWin schrieb:
> MPP Tracker und konstante Spannung passt sowieso nicht zusammen

Der Tracker kann das. Der hat einen DC/DC-Wandler eingebaut, welcher 
eine über ein Widerstandverhältniss einstellbare Spannung liefert. Ich 
habe 4x von denn Trackern parallel geschaltet.

Würdest du für jede Zelle einen Schutz empfehlen oder reicht einer?

Und ich danke dir für deine Hilfe und Bemühungen ;)

Mfg,
Tropaion

von MaWin (Gast)


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Fabian P. schrieb:
> Der Tracker kann das.

Dann überlege mal, was MPP heisst, und wie das funktionieren soll, wenn 
die Solarzelle gerade maximal 3V bei 1A liefert und der Verbraucher 5V 
mit 0.1A haben will.

Fabian P. schrieb:
> Ich habe 4x von denn Trackern parallel geschaltet.

Das wird ja immer abenteuerlicher.
4 x LTC3105, 1x LTC4099, 1 x 5V DC/DC, 1x 3.3V DC/DC, und das alles für 
2A Ladestrom ? Findest du den Aufwand nicht kolossal übertrieben ?

Fabian P. schrieb:
> Wenn ich einen genauen Schaltplan hätte müsste ich hier aber auch nicht
> Fragen.

Wenn du in deinen Schaltplan nicht mal reinzeichnest, was du schon hast, 
musst du dich nicht wundern. GIGO.

Fabian P. schrieb:
> Würdest du für jede Zelle einen Schutz empfehlen

Na ja, das verhindert, daß eine Zelle in die andere Strom pumpt, wenn 
diese andere gerade mit internem Kurzschluss ausfällt und abbrennt. Als 
Überlade/Tiefentladeschutz reicht aber einer.

von Fabian P. (Firma: www.cyberlabs.at) (tropaion)


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MaWin schrieb:
> Das wird ja immer abenteuerlicher.
> 4 x LTC3105, 1x LTC4099, 1 x 5V DC/DC, 1x 3.3V DC/DC, und das alles für
> 2A Ladestrom ? Findest du den Aufwand nicht kolossal übertrieben ?

Nein, finde ich nicht und ich bin nicht der einzige der das so macht.
Der LTC4099 war nur meine erste Überlegung. Ich möchte nur zwei parallel 
geschaltete Zellen laden/entladen und denn Akkustand mit I2C abrufen.
Ich hatte auch schon einen IC wie denn LTC2942 im Sinn, aber ich bin mir 
da nicht so sicher was sinnvoll ist. Wie gesagt, mit LI-ION habe ich 
noch nie etwas gemacht. (praktisch)

Das was ich habe ist ein Blockschaltbild, im Anhang.
Das meiste davon habe ich in Eagle auch schon gezeichnet, mir fehlt nur 
noch die Lade/Entlade-Schaltung.

MaWin schrieb:
> Na ja, das verhindert, daß eine Zelle in die andere Strom pumpt, wenn
> diese andere gerade mit internem Kurzschluss ausfällt und abbrennt. Als
> Überlade/Tiefentladeschutz reicht aber einer.

Ok, das leuchtet mir ein.

Mfg,
Tropaion

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