Ladeschaltung für 21,6V NiMH Akkupack?

[toemchen]

Hallo,

hab' jetzt für meinen kleinen Roboter mit Steppermotoren einen Akkupack aus 18 NiMH-Mignon-Zellen zusammengestellt. Diese Anzahl hat einfach volumenmäßig wunderschön reingepasst, und viel Vorlaufspannung ist ja gut, wenn die Schrittmotoren dynamisch laufen sollen.

Nun bin ich schneller am befürchteten Punkt, als ich dachte: Die Dinger sind unterschiedlich voll oder leer, ich muß laden oder sogar formieren.

Die Zellen aus dem Halter rausnehmen und einzeln laden möchte ich nicht - dazu müßte ich jedesmal den Roboter auseinanderschrauben und außerdem, bis 18 Zellen in einem Ladegerät mit 4 Slots durch sind, wirst ja alt.

Nun habe ich den Pack erstmal an einen Konstantstromquelle von etwa 70mA angeschlossen (ja, die erwartete Ladeschlußspannung von etwa 27V kann das Netzteil!). Das wird natürlich dauern, dauern...

Und dann habe ich mich über diverse Lade-ICs (TEA1102, U2402B, CCS9620) informiert. Oh Mann! Eine Wissenschaft für sich! Und alle Applikationen machen spätestens bei 25V Versorgungsspannung Schluß.

Kann mir jemand eine möglichst einfache Schaltung nennen, mit der ich den Akkupack einigermaßen schnell (am liebsten in 1..2 h) und sicher laden kann? Möglichst ohne Temperaturmessung.

Eine fertige Ladeschaltung mit dem U2402B (ein ELV-Bausatz, Conrad hat ihn glaube ich auch) steht sogar zur Verfügung, aber wie kann ich den auf die hohe Akkupack-Spannung "aufbohren" ?

Es freut sich über jeden Vorschlag
der Tom.

[Mosi]

Hallo,

ich hab eben mal das Datenblatt überflogen, U2402B (interessiert mich, kannte ich noch nicht) dein Problem ist sehr leicht lösbar.
Du musst dich davon lösen, dass die Betriebsspannung des IC mit der Ladeschaltung des Akkus identisch sein muss, das ist nicht so. Du kannst beliebig große Akkus laden, brauchst dafür die entsprechende Konstantstromquelle, (mit der ausreichenden Spannung) und zusätzlich die Spannung für die IC, max. 26V. Die Messspannung des Akkus musst du so teilen, dass bei Vollladung max. 4V am entsprechenden Pin anliegen.
Das ist alles.

Gruß, Rene

Nachtrag: Bitte Figure10 auf Seite 14 ansehen, lediglich Rb1, Rb2 und Rb3 muss angepasst werden. steht auf Seite 7, wie man das macht.
Die "Current Source" kann letztendlich beliebig hohe Spannungen bereitstellen.

[toemchen]

Was mich als mittelbegabten Hobby-Elektroniker stark verwirrt, ist die Geschichte mit den gesteuerten Thyristoren in dieser Brückengleichrichterschaltung, und die "Phasenkontrollschaltung" im IC2402...
Puh!
Gehts nicht auch einfacher?
Ich hab ja kein Problem, über mein Labornetzteil 35V Gleichspannung zur Verfügung zu stellen.

Bin jetzt bei Conrad noch über einen Bausatz gestolpert, der den TEA1101 drin hat und anscheinend auch noch Akkulade-Stromversorgung und IC-Stromversorgung einfach trennen läßt. (Best-Nr. 190205) Es ist zwar nicht die Rede von Akkuspannungen, die ÜBER der IC-Versorgungsspannungen liegen, aber abgesehen von der Spannungsteiler-Anpassung sehe ich keine Probleme. Allerdings gibts das Ding nur noch im Conrad-Bausatz (wenn überhaupt), aber für die 15 Euro werd ich mir den Bausatz mal besorgen. Muß ja schnell zum Ziel kommen.

[Mosi]

Die Thyristoren dienen der recht effizienten Stromsteuerung durch den IC, hat er doch eine eingebaute Phasenanschnittsteuerung. Mit einem Labornetzgerät würde das nicht funktionieren, dazu braucht man tatsächlich die entsprechende Wechselspannung. Aber eine Konstantstromquelle lässt sich ja auch anders aufbauen. Sollte dein Labornetzteil eine Strombegrenzung haben, kannst du das alles in der Schaltung weglassen, direkt den Akku ans Netzteil (über einen Schalttransistor)und die Auswerteschaltung nach Figur10 dran. Fertig.
Ähnlich wenig aufwändig ist der 1101. Hat aber die etwas "gefährlichere" Abschaltung über -DeltaU. Bei 18Zellen im Zusammenspiel mit einem nicht homogenen Akkupack nicht gerade Lebensdauerförderlich. Wobei die Frage ist, ob überhaupt auch der 2402 bei 18Zellen den dU/dt Abschaltpunkt zuverlässig erkennt. Wahrscheinlich auch nicht. Empfehlenswert ist es deshalb in jedem Fall, den Pack zum Laden zu teilen, und zwei Ladegeräte zu verwenden.
Gruß, Rene

[toemchen]

Ups, hallo Mosi, auf Deinen letzten Beitrag habe ich gar nicht mehr reagiert, tschuldigung.

Ja, habs mir schon etwa so gedacht, daß man trotz des Phasengedöns den Strom auch einfacher einspeisen kann, bei einer Gleichspannungsquelle sogar muß. Da bietet der IC einfach nur Funktionen, damit das komplette Ladegerät aus möglichst wenig Bauteilen bestehen kann.

Ich bin mit dem erwähnten Conrad-Bausatz bis jetzt zufrieden. Die mitgelieferte Anleitung ist dürftig, aber zum Download gibts noch den alten ELV-Artikel, in dem steht viel mehr zur Stromdimensionierung und Timerkonfigurierung. Spannungsteiler für 18 Zellen ist eh klar. Das Ding läuft auch klaglos bei 36V Speisespannung, brav werden 7,5V für den IC selbst geregelt. Der stromsteuernde Transistor braucht natürlich einen dicken Kühlkörper, zumal ich den Strom auf ca. 1A hochgesetzt habe.

Daß 18 Zellen in Reihe keinen sauberen Ladeschlußpunkt erzeugen, habe ich auch schon befürchtet. Immerhin sind natürlich alle gleich und zum selben Zeitpunkt gekauft.

Du scheinst Dich ja mit Akkus ziemlich gut auszukennen, da hätte ich noch eine Frage: Vor langer Zeit habe ich von einem Rennboot-Modellbauer gelesen, der in seine xx-zelligen Akkupacks immer einen Nebenwiderstand pro Zelle einlötete. Nach gewisser Liegezeit waren die Zellen natürlich alle ratzeputz auf 0V entladen, aber diese Akkuquälerei nahm er in Kauf, um alle Zellen auf gleichem Stand zu haben. Dann hat er erst kurz vor dem Rennen geladen und ist sofort mit den noch warmen Akkus losgefahren. Hm, wäre das was? Vielleicht wenigstens noch eine Diode in Reihe, so daß wenigstens jede Zelle nur auf 0,7V entladen wird? Oder sollte man das mit NiMH nicht machen?

Gruß
Tom.

[avion23]

google mal nach wildflyer

[toemchen]

Jo danke, da hat sich ja jemand sehr ausgiebig mit dem Thema beschäftigt. Zwar ein bißchen viele Ausrufezeichen auf der Webseite...

Also ich werd mal sehen, ob ich mit meiner bisherigen Lademethode und dem Stromverbrauch des Roboters zurechtkomme oder ob es kritisch ist. Falls Probleme auftauchen, werde ich wohl ohne Zögern zur Methode "wildflyer" greifen.

Gruß
Tom.

[Mosi]

Hallo,
das hier ist wohl das Umfangreichste, was man darüber diskutieren kann:
http://www.rclineforum.de/forum/thread.php?threadid=62671&sid=

Ich würde da sehr vorsichtig sein, ich hab mir schon einige Zellen zerschossen. Nach meiner Erfahrung geht es uneingeschränkt nur bei GP-3000 oder 3300 Zellen. 0,7V oder noch weniger werden die meisten NiMh-Zellen nicht vertragen.
Das mit dem einfachen Widerstand geht nur bei NiCd Zellen, die kann man auch bis 0V entladen.

Gruß, Rene

Gruß, Rene

[toemchen]

Meine Güte, ein Thread (im rclineforum) mit 41 Seiten...

Auf Seite 29 schreibt jemand "habe bis jetzt alles sehr interessiert durchgelesen" - fast nicht zu glauben! Ob er bis Seite 41 weitergemacht hat?

Ehrlich gesagt habe ich es nicht geschafft. Bestimmt sind in dem Thread auch ein paar Runden im Kreis und Abschweifungen enthalten.

Bloß gut, daß ich für den Roboter bestimmt nicht die letzte mAh rauskitzeln muß. Ich will es lediglich nicht ganz falsch machen.

Gruß
Tom.

[Mosi]

Also ich hab alles gelesen, (und auch einiges selbst verfasst)
Eigentlich musst du nur wissen, dass da keine geheimen Heilungskräfte wirken, auch ist das nicht für alle Akkus anwendbar. Meine GP´s behandle ich ab und zu damit (hab die Mimik steckbar gemacht) alle anderen entlade ich von Zeit zu Zeit auf minimal etwa 1-1,1V.
Falsch machen kannst du eigentlich nur was, wenn du deine Akkus nur noch "pflegst" und nicht benutzt...
Gruß, Rene

[toemchen]

Nochmal ein kleines Update:

Es war tatsächlich ein ziemliches Debakel mit diesem Akkupack, und den Wettbewerb habe ich schließlich mit normalen Batterien bestritten...

Im Detail:
Drei Stück Mignon-Batteriehalter á 6 Zellen mit den Widerständen und Dioden auszurüsten und dabei nicht zu schmelzen, ist natürlich eine Arbeit für einen, "der Vadder un Mudder umbrachd had".
Die Spannung pro 6er Einheit ging dann auch bald auf etwa 4V.
Die Ladeschaltung mit dem 1101 hat viel zu schnell abgeschaltet und kaum Ladung eingebracht.
Der Akkupack ist im Roboter sehr schnell zusammengebrochen, das Sicherheitsventil einzelner Zellen hat munter geblubbert. Wahrscheinlich genau diese Zellen haben jetzt einen braunen Rand um den Plusknopf. Oder durch Übergangswiderstände haben sich diese Plusknöpfe erwärmt, und deshalb ging das Sicherheitsventil auf...
Trotz Zeitmangel habe ich dann versucht, die Zellen einzeln in einem Conrad Charge Manager mit vier Schächten zu formieren. Dabei zeigte sich extrem unterschiedliches Verhalten der Zellen. Manche ließen sich mit ca. 1500 - 1900 mAh laden, manche viel weniger, manche wurden gar nicht mehr erkannt. Leider ist das Ladegarät schon alt, und mit den heutigen Kapazitäten der Zellen kommt es beim Entladen und Kapazitätsmessen in einen Überlauf... Wie gesagt, ein Debakel, habe ich dann abgebrochen.

Wie ich weiter vorgehe, weiß ich noch nicht. Der Druck mit dem Wettbewerb ist natürlich erstmal weg, das Ding verschwindet in einem Karton. Vielleicht sind die vielen Zellen jetzt mal ein Grund, mein angefangenes Ladegerät für ganz viele Mignon-Zellen weiter zu bauen...
Ansonsten versuche ich mein Glück in einer ruhigen Zeit mit einem besseren Batteriehalter mit Zwischenzellen-Abgriffen, einem aufsteckbaren Entlader á là Wildflyer (quasi das "Nagelbrett") und fürn Anfang die schwache Konstantstrom-Ladung.

Jedenfalls Danke für die Tipps und die Erfahrungswerte, Rene. Sollte es etwas neues geben, werde ich es hier posten.

Ciao
Tom.