Akkuladegerät für Ni-MH Zellen

[solo]

Ein Akkupach bestehend aus 10 Ni-MH Zellen mit jewils 1,2V und 9000mAh soll geladen werden. Wie berechne ich den benötigten Ladestrom und Ladespannung? Was ist die beste Möglichkeit um die Akkus zu laden?

Evtl. http://www.elv-downloads.de/service/manuals/LM16/65821_LM16_KM_G_060105.pdf

[beppo]

Willst du ein Ladegerät basteln?

[solo]

Ja, genau! Möglichts klein und effektiv!

[beppo]

Die gängigste Methode ist heute die Delta - U Methode. Dabei wird der Akku mit konstantem Strom geladen. Die Spannung steigt währenddessen kontinuierlich an. Am Ende des Ladevorgangs (Akku voll) sinkt die Spannung ab. Dieser Spannungsabfall (delta - U) schaltet den Ladevorgang ab. Dafür gibts inzwischen eigene ICs, mit denen das recht einfach zu realisieren ist.

Wird ein voller Akku weiter geladen, geht er kaputt (verliert Kapazität). Darum ist die Zeitabschaltung schlecht. Im Prinzip kann man zwar ungefähr berechnen, wie lange der Akku zum Laden braucht, aber nur, wenn man den "Füllstand" am Anfang (und andere Parameter) kennt.

[wkrug]

Die gängigste Methode ist heute die Delta - U Methode
Das ist richtig.
Allerdings funktioniert diese Lademethode nur bei Schnelladung richtig.
Der Spannungseinbruch zu Ladeende entsteht durch Erwärmung des vollen Akkus.
Wenn man die Akkus wie lt. Herstallerangabe mit 0,1C also einem Strom der einem 1/10 der Nennkapazität lädt funktioniert das nicht mehr.

Eine Möglichkeit beim Langsam Laden ist, den Akku vor dem Ladevorgang vollständig zu entladen, das schafft einen definierten Ausgangszustand und beugt auch dem Memory Effekt vor. Anschließen wird nach Zeit mit einem 1/10el der Nennkapazität 12...14 Stunden geladen. Guck mal nach dem IC U2400B, der aber eigentlich für NiCD Zellen gemacht ist.

Bei vielen Ladegeräten wird eine Spannungsüberwachung mit einer Timer Notabschaltung kombiniert. Das funktioniert eigentlich recht gut. Sehr gute Lader überwachen den Spannungsverlauf am Akku und berechnen daraus den optimalen Abschaltezeitpunkt.

Einen wirklich guten und universellen Lader zu entwickeln ist also keine leichte Aufgabe.

[avion23]

Eine Überladung mit 1/10C wird in der Regel problemlos verkraftet. D.h. die 14h bei 1/10C ist auch bei nur teilentladenem Akku kein Problem.

[shaun]

Ich habe in zwei Projekten NiMH-Lader laufen, die nach Zeit, nach Ladeschlussspannung, nach -dU/dt und optimaler Weise nach d²U/dt² abschalten, Letzteres in dem Moment, wo der Anstieg der Ladespannung sich verlangsamt - das soll so bei 90% Nennkapazität sein. Danach wird noch mal 3h mit C/10 nachgefüttert. Schnellladestrom war jeweils ca. 1A bei Zellen von 1,1 bzw. 2,1 Ah. Allerdings bin ich mit meinem PI-Regler noch nicht wirklich zufrieden, die Parametrierung ist schnell mal aus dem Ärmel geschüttelt, das will ich irgendwann noch mal ordentlich machen.
Das Ganze ist durch die Appnote 450(war es glaube ich - selbst schauen macht schlau) von Atmel inspiriert worden, dort fehlte mir allerdings die Abschaltung nach der 2. Ableitung und ein richtiger Regler, die in der AN vorgestellte Lösung hat bei mir nicht wirklich sauber funktioniert (schrittweise Annäherung der Ladespannung, bis Nennstrom überschritten ist, dann PWM-Wert bis zum nächsten Messzyklus beibehalten)

[solo]

Mhm.... Der von mir angegebene Link zeigt eine Schaltung mit speziellem Lade-IC (LTC4010). Der auch die Delta-U Ladung unterstützt! Wollte die Platine möglichst klein halten! Also ohne Controller. Die dinger gibts zwar auch als SMD aber meine Schaltung sollte möglichst kostengünstig sein und daher eher wenige Bauteile enthalten.
Die Frage war ob die Zellen auch ordentlich geladen werden können und lang halten, denn eine kostet fast 11 Euro!!!

[kolisson]

also wenn ich das richtig lese, hast du eine reihenschaltung von akkus mit 9AH. wenn dass dann stimmt, kannst du auch einfach ne konstantstromquelle mit einer maximalspannung nehmen.
die ganze geschichte mit delta-irgenwas spielt ja nur dann eine rolle, wenn du jede 1,2 volt zelle einzeln lädst. im verbund.. ist dsas meines erachtens eigentlich blödsinn mit der deltageschichte. ich würde vorschlagen, eine konstantstromquelle mit sagen wir mal 500mA zu nehmen... den akku da ne zeitlang dran zu lassen... und wenn er anfängt warm zu werden... die konstrantstromquelle auf 50mA runterzuschalten. dann kannste den dann noch ne ganze nachtz dranlassen.

gruss
klaus

[beppo]

Stimmt, wenn man unterschiedliche Akkus zusammenschaltet, funktioniert delta-U nicht. Ich lass die Akkus darum von Anfang an zusammen, sodass sie immer den gleichen Füllstand und die gleiche Kapazität haben. Die werden immer zusammen geladen und entladen. In diesem Fall funktioniert das wunderbar

[avion23]

Hallo beppo,

Ich lass die Akkus darum von Anfang an zusammen, sodass sie immer den gleichen Füllstand und die gleiche Kapazität haben. Die werden immer zusammen geladen und entladen. In diesem Fall funktioniert das wunderbar
gerade in dem Fall funktioniert das nicht wunderbar. Eine Zelle ist immer schwächer als die anderen. Schau dir mal die Streuungen selbst bei selektierten Zellen an. Die schwächere Zelle wird bei vollständigem entladen umgepolt.
Das Verfahren funktioniert nur durch die Ausgleichsladung am Ende. Damit werden alle Zellen wieder angepasst (vergleiche balancer) und sind auch ganz voll.
@solo
-DeltaU und die ganzen anderen Verfahren beruhen auf dem Anstieg des Zelleninnendrucks. Das passiert nur, wenn der Strom hoch genug ist. Man geht von ~C/3 aus, alles was drunter ist, ist nicht genug. Die von dir vorgestellte Schaltung ist also nicht verwendbar mit max 1,67A.

Stattdessen kannst du eine Konstantstromquelle verwenden mit 3A. Der Akku sollte dann in ungefähr 14h voll sein. Nachteile sind Zeit und dass er evtl. nicht so hohe Ströme liefern kann.

[solo]

Die Sache ist die, dass ich die zehn Zellen, je 1,2V und 9AH, auch unterwegs laden möchte, ohne immer eine Konstantstromquelle (recht unpraktisch!) mit mir rumzuschleppen! Deshalb möchte ich eine möglichst kleine und leichte Schaltung bauen! Wie schon angesprochen gibt es recht interessante Lade-ICs! Allerding konnte ich den IC dieser Schaltung http://www.elv-downloads.de/service/manuals/LM16/65821_LM16_KM_G_060105.pdf niergendwo finden!
Deshalb suche ich eine Schaltung, sehr gerne auch mit einem extra dafür ausgelegten IC!!

Darüberhinaus soll die Ladeschaltung an 230Volt, 110Volt und 12Volt einer Autobatterie angeschlossen werden können! Um sie in Europa am Auto und auch in Übersee betreiben zu können!
Dazu brauche ich einen kleinen Transformator der mir die 220 bzw. 110Volt herabsetzt und bei möglichst kleiner Bauform genügend Ampere liefert um die besagten Zellen zu laden. Mein Problem ist, dass ich noch keine Ladeschaltung gefunden habe und auch nicht weiß wie ich die 230/110Volt verarbeiten kann! In meinem Computernetzteil ist z.B. ein kleiner Schalter mit dem ich zwischen den Spannungen auswählen kann!

Das Laden von 10x1,2Volt Zellen an einer Autobatterie mit 12Volt ist auch nicht ganz ohne! Doch dafür habe ich schon eine nette Schaltung gefunden! http://www.funkcom.ch/pdf/mobil%20lader.pdf

[nikolaus10]

Dann nimm doch die Bausaetze von ELV.
Kleiner und billiger wirst du es nicht hinbekommen.

[Hellmut]

@solo: Was hast du für eine Streuung bei den Akkus. Ich habe mir vor einiger Zeit 20 Mono-D Zellen von Conrad mit 8Ah gekauft. Die Kapazitäten schwankten zwischen 3,xAH und eine die hatte wirklich 8,4AH. Ich benötige 24V in einem Schiffsmodell um einen Schrittmotor, elektrische Bremsen und 24V DC-Motore zu fahren. Ich habe von elv den ALC 7000 expert Lader. Nach Abschluß der Ladung kann man die Akkus "unbegrenzt" angeschlossen lassen, sie werden mit einer Erhaltungsspannung versorgt. Allerdings sollte man alle 1 bis 2 Monate einen kompletten Lade-/Entladezyklus fahren damit die Kapazität am end enicht leidet.

Bei der Streubreite ist das allerdings Perlen vor die Säue werfen!

[TKCUBA]

Hey Leute!
Warum wollt ihr alle das Delta U, es gibt doch auch noch andere Ladeverfahren wie zum Beispiel ECS. Das ich eigendlich besser finde und es ist auch egal wenn man mehrere Zellen ( Akkus ) laden möchte. Habe mal ein Ladegerät nach ECS mit einem AVR aufgebaut. Funktioniert eigendlich ganz gut. Zugegeben es arbeitet ein wenig Chaotisch aber das kann dem Akku ja nur recht sein. Wenn ich die Akkus nicht brauche lass ich sie einfach am Ladegerät hängen, dank Erhaltungslademodus kein Problem. Ich konnte damit sogar schon totgeglaubt Akkus eines Akkuschraubers wiederbeleben.
MfG
TK

[Besserwessi]

Das längere Laden auch mit C/10 mögen die NiMH Akkus nicht so sehr. Bei NiCd geht das noch aber die Metallhyrid mögen das auf dauer eher nicht. Auch die Abschaltung sollte bei den Metallhydrid eher d²U sein, das einfachere delta U ist schon eher etwas zu spät. Ein bischen Nachschlag mit c/20 oder so ist aber eine gute Idee um auch den letzten akku noch voll zu kriegen.
Wenn das ganz so universell sein soll, dann wäre es besser statt dem Trafo eine Netzteil für Laptops oder so zu nehmen, die können gleich 110-240 V. Der Teil dahinter muß dann nur noch von 12 ... 20 V gehen.
Einfacher wird das vor allem, wenn man die Akkus in 2 Teilen zu je 5 Zellen läd. das geht sowieso besser wegen der Abschaltung.

[solo]

Okay, ist ja alles sehr aufschlussreich. Leider finde ich kein konkretes Beispiel für eine Schaltung. Lade ICs gibts ja genug nur die Beschaltung drumrum macht die Probleme! Gibt es denn keine kleine feine Beispielschaltung mit IC für 8-12 Zellen. Die Elektrotechnik treibt mich noch in den Wahnsinn....

[nikolaus10]

Wenn du auf die Geschichte mit ELV nicht hoeren willst, na bitte.

[solo]

Muss die ELV Schaltung auf eine andere (runde) Platine ätzen. Doch leider bekomme ich den verwendeten IC niergens her. Sonst hätte ich das schon längst so gemacht.....