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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Einfache Akkuschutzschaltung


Autor: Patrick Weggler (pw-sys) Benutzerseite
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Hallo,

ich benötige eine Schaltung um 4 Akkuzellen NiMH vor der Tiefentladung 
zu bewahren.
Die Schaltung dahinter benötigt typ. 16,67mA und je nach 
Einschaltzustand kurzzeitig mal 102mA oder 990mA.
Das Problem ist das die Zellen mit je 2500mAh nach etwa 6 Tagen leer 
sind, und genau diesen Zustand sollte die Schaltung erkennen und dann 
den µC von den Akkus kappen, bist die Ladeschaltung erneut lädt.

Dank i.V. für eure Hilfe

Gruß
Patrick

Autor: schlonz (Gast)
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Nimm 4 Schottkydioden (z.B. SB320) und setz die in Sperrrichtung über 
jede Zelle. Damit sind die Zellen relativ gut geschützt, da eine 
Umpolung fast ausgeschlossen ist. Ein "Tiefentladeschutz" ist dann 
überflüssig.

Autor: Patrick Weggler (pw-sys) Benutzerseite
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Hallo,

mir ist jetzt nicht ganz klar wie die Schaltung funktionieren soll.

Für mich hört es sich an wie ein Verpolungsschutz?

Autor: Anon Ymous (anonymous)
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IMHO sollte das verhindern, dass eine Zelle umgepolt wird. Aber ich 
würde keine shottky dioden verwenden sondern normale Si-Dioden. Diese 
haben eine SPannung von 0.7V. Die zellen sind alle bei 0.9V/Zelle.
Die Idee find ich gut :)

Autor: Patrick Weggler (pw-sys) Benutzerseite
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Ich benötige jedoch einen Unterspannungsschutz, dh. dass die Zellen bei 
etwa 1,1V Zellenspannung abgetrennt werden.

Gegen verpolen sind die Zellen durch die Ladeschaltung gesichert.
Nur wenn ich das ganze länger als 6 Tage rumliegen lasse sind die Akkus 
kaputt.

Autor: schlonz (Gast)
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Nein Schottky sollte schon sein, da diese schon ab ca. 0.2V leiten - je 
nach Strom.
Hintergrund ist, dass die Akkupacks meistens deshalb kaputt gehen, weil 
beim Entladen irgendwann eine Zelle umgepolt wird und diese dann 
dauerhaft Schaden nimmt. Eine einzelne Zelle kann auf 0V entladen 
werden ohne Schaden zu nehmen. Wird jedoch weiter entladen, beginnt die 
Zelle umzupolen und ab einer gewissen Reserve geht sie kaputt.
Durch die Dioden wird dies relativ gut verhindert und eine 
"Tiefentladung" ist nicht mehr schädlich.

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Verpolen tritt auf, wenn du einen schwachen Akku und einen oder mehrere 
starke in Reihe schaltest. Wenn der schwache seine Kapazität abgegeben 
hat, wird er von den starken rückwärts geladen. Das gibt ihm dann ganz 
schnell den Rest.

Autor: Patrick Weggler (pw-sys) Benutzerseite
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Das große Problem ist jedoch - das die Akkus fest samt Verbraucher und 
Ladeschaltung in einem Gehäuse sitzen.
Wenn nun die Zellenspannung unter 1V-1,1V absinkt erkennt der LadeIC die 
Zellen nicht mehr, d.h. er fängt nicht mehr an zu laden, was für mich 
bedeutet Gehäuse aufschrauben Akkus manuell ein wenig aufzuladen und 
dann alles erneut zs zu bauen.
Dagegen hätte ich gerne eine Schutzschaltung.

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Willst du das für jede Zelle einzeln testen, oder für die 
Reihenschaltung?

Autor: Winfried (Gast)
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Diodenschutz halt ich ja grundsätzlich für sinnvoll, um die einzelnen 
Zellen eines Akkupacks zu schützen. Aber als Konzept, um mit 
leerwerdenden Akkus bei der Versorgung einer Schaltung umzugehen? Dafür 
braucht es natürlich eine sinnvolle Abschaltung bei ca. 1 Volt 
Zellenspannung. Das machen nahezu alle elektronischen Geräte so, ob 
Digicam, Handy oder GPS.

Wenn du sowieso einen Mikrocontroller auf der Schaltung hast, kann der 
sich doch darum kümmern. Die meisten AVR haben z.B. Komparator oder 
AD-Wandler an Board. Wenn zu wenig Spannung, trennt er sich selbständig 
vom Akku. Du kannst natürlich auch einen zweiten Mikrocontroller 
einsetzen, der sowas übernimmt, falls du diese Funktionalität nicht im 
Hauptprozessor haben willst. Auch eine Supervisor-IC kann solche 
Funktionalität zur Verfügung stellen.

Autor: Eddy Current (chrisi)
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Nimm einen Komparator mit Referenzspannung, der bei der gegebenen 
Schwelle einen MOSFET schaltet. Sieh' Dir mal den LTC1540 von Linear 
Technology an. Obacht! Der MOSFET muss ein Logikpegeltyp sein, also z.B. 
ab 3.3V sicher einschalten. Deine Anforderung an den Strom ist zum Glück 
moderat.

Autor: Marco S (Gast)
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Hallo.

Wenn die NiMH geschäumte Elektroden haben, so ist zur 
Leitfähigkeitssteigerung wahrscheinlich Cobalt dem positiven 
Aktivmaterial beigesetzt. Dieses Cobalt wird bei Spannungen unterhalb 
1,0V zersetzt. Daher NiMH niemals längere Zeit im tiefentladenen Zustand 
lassen (soweit das Lehrbuch).

Miss einfach die Batteriespannung und schalte bei unter 4.0V ab. Um die 
4.0V zu erreichen, haben entweder alle Zellen 1.0V, oder eine die 
kritischen 0.0V und die anderen 1.33V. Die Batterie immer richtig 
vollladen, dann driften die Ladezustände auch nicht so.

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