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Board-AnsichtNiMH-Akkus laden (Elektronik)
verfasst von A-Freak
, 16.08.2009, 13:18 Uhr
Nachdem ich schon zweimal per E-Mail gefragt wurde möchte ich einmal etwas genauer erklären wie mein Akku-Ladegerät funktioniert für das ich einen DA-Wandler suche und warum ich überhaupt noch eine Schaltung dafür entwickle obwohl es schon weiß Gott wieviele andere davon gibt.
Ausgangspunkt für meine Entwicklung war daß ich im Laufe der Jahre mit kommerziellen Ladegeräten schon 3 NiMH-Akkupacks zerstört habe und mehrere weitere nur durch den Zeitschalter vor dem hoffnungslosen Überhitzen gerettet wurden. Das Problem war in allen Fällen daß die -dU/dt - Abschaltung versagt obwohl die Ladegeräte jeweils ausdrücklich auch für NiMH-Akkus mit der gegebenen Zellenzahl und Kapazität ausgelegt waren.
Für meine Schaltung hatte ich mir daher die Aufgabe gestellt daß die Ladung prinzipiell begrenzt ist und die Zellen unter allen Umständen nicht wesentlich überladen werden können.
Diese Forderung kann von -dU NICHT erfüllt werden weil dieses Verfahren aktiv abschaltet wenn es erkennt daß die Zellen Überladen werden, deswegen sind zusätzlich weitere Sicherheitsfunktionen nötig.
Stattdessen habe ich die Funktion umgekehrt, die Ladung findet nur solange statt wie die Schaltung erkennt daß die Zellen die Ladung auch aufnehmen und chemisch speichern können.
Zur Realisierung in Standard-Logik habe ich zwei Zähler '4040; zwei NAND-Sammlungen '4011 und einen Komparator von einem LM393 genommen.
Der eine Zähler - nennen wir ihn der obere - gibt die Zeit vor. Er wird von einem Taktgeber dauernd langsam weiter geschaltet, ist nach wenigen Minuten die Grenze erreicht wird die Ladung beendet.
Der zweite Zähler - nennen wir ihn den unteren - verfolgt die Ladespannung vom Akku. An diesem Zähler ist der DA-Wandler angeschlossen und dessen Ausgangsspannung wird vom Komparator mit der Akkuspannung verglichen. Hat der Zähler noch nicht den Stand erreicht der zur Akkuspannung gehört wird er langsam weiter geschaltet so daß die Spannung vom DA in vielen kleinen Stufen ansteigt. Gleichzeitig setzen diese Impulse den oberen Zähler immer wieder auf Null zurück.
Ist der untere Zählerstand hoch genug kippt der Komparator zurück und stoppt den unteren Zähler. Gleichzeitig kann der obere loszählen.
Steigt die Akkuspannung weiter wird wieder ein Taktimpuls zum unteren Zähler gegeben und der obere zurückgesetzt.
Steigt die Akkuspannung innerhalb von mehreren Minuten nicht mehr weiter so erreicht der obere Zähler seine Grenze und die Ladung wird beendet.
Weitere Möglichkeiten die Ladung zu beenden sind 1. die absolute Akkuspannung erreicht 1,8V/Zelle (Strom zu hoch oder Zelle defekt) oder 2. die Temperatur erreicht ca. 50 Grad und aktiviert den 2. Komparator.
Ein weiterer Vorteil dieser Lademethode, Plateaumethode genannt, ist daß sie unabhängig vom genauen Wert des Ladestromes ist. Die Abschaltung funktioniert selbst bei < 0,1C/h und/oder abweichenden Zellen im Akkupack zuverlässig.
Gesamter Thread:
, 16.08.2009, 13:18 (Elektronik), 17.08.2009, 00:13, 23.08.2009, 11:04, 06.09.2009, 14:34