Entlade-endspannung von NimH Akkus

[miicchhii]

Bei welcher Spannung sollte ein Tiefentladeschutz für NimH Akkus abschalten? (Spannung pro Zelle)Ich habe vor das mit ADC und einem relais vor den Akkus zu machen (fällt die Spannung unter einen bestimmten Wert, fällt das relais ab und die Akkus sind Lastfrei)Danke schonmalMfg Michi

[bebop]

Hi Michi,

1 Volt pro Zelle.
Schau mal in der PDF (http://www.schulze-elektronik-gmbh.de/guide/gi8v85-d.pdf) auf Seite 5 unter NiMh.

Gruß Johannes

[PICture]

Hallo!

Wenn der Akku(pack) aus mehreren seriell geschalteten Zellen besteht, müsste, vor allem bei grösserem und variablem Entladestrom, die Spannung jeder Zelle einzeln kontrolliert werden um schädliche Umpolung zu verhindern, was das ganze kompliziert.

[miicchhii]

Ja, es ist ein Akkupack 12V (10 Sub-C 1,2V 2,4Ah) alle seriell versteht sich.Das heißt ich muss immer jede Zelle einzeln messen?Der Lade und Entladestrom sind doch der selbe, weshalb sollten die Zellen unterschiedliche Spannungen bekommen wenn nicht von haus aus? Es sind nur die Letzten zwei Potenziale rausgeführt,ein Modellauto misst die spannung ja auch nur auf den zweien oder?Mfg michi

[robocat]

PICture hat im Grunde natürlich recht - allerdings wird das in der Praxis doch fast nie gemacht, oder? Gibt es eine Faustregel, die die Zellen einigermassen schützt? Ich denke da an eine Digicam mit 4 seriell geschalteten AA Zellen, die relativ zuverlässig nur anhand der gesamten Spannung entscheidet, ob abgeschalten wird. Allerdings sind das Consumer-Geräte. Dem Hersteller wird der Akkuverschleiss beim Kunden herzlich egal sein.

Zu der Lösung mit dem Relais ist zu sagen, dass da ein bistabiles Relais gut wäre - sonst hast du ständig den Laststrom des angezogenen Relais an deinem Akkupack. Ausserdem (2tes Edit, sorry) hast du ein bisschen ein Henne-Ei-Problem: beim Einschalten muss der Microcontroller erstmal Strom bekommen, um zu messen und den Relais Pin zu schalten; aber ohne geschaltetes Relais hat der µC keinen Strom. Evtl sollte man nur die grossen Verbraucher (Motoren und sowas) abschaltbar machen. Ich hoffe es ist verständlich, was ich meine.

Gruesse von der Katze

[PICture]

Hallo!


Der Lade und Entladestrom sind doch der selbe, weshalb sollten die Zellen unterschiedliche Spannungen bekommen wenn nicht von haus aus?

Bei gleichem Strom durch alle Zellen mit praktisch nie identischen Kapazitäten (Innenwiderständen) fallen auf dennen unterschiedliche Spannungen ab. ;)

[021aet04]

Das mit dem Henne-Ei Problem, wie es robocat geschrieben hat stimmt. Es gibt allerdings Möglichkeiten, damit du den Stromverbrauch noch weiter senkst.
Möglichkeit 1: Du schließt den µC über eine Diode an die Versorgung nach dem Relais. Den µC pufferst du über einen Kondensator (mit einer hohen Kapazität). Du prüfst entweder nach Zeit oder eventuell nach dem einem Interrupt vom ADC wie voll der Kondensator noch ist und schaltest das Relais, wenn der Stand zu niedrig ist, für eine kurze Zeit ein, damit sich der Kondensator wieder laden kann. Danach startest du wieder den Sleepmode. Wenn du den Akku tauscht bzw aus einem anderen Grund der Kondensator für den µC leer ist musst du den µC händisch starten.

Möglichkeit 2: Der µC ist immer mit dem Akku verbunden und du startest den Sleepmode. Zur überprüfung des Akkustandes "weckst" du den µC auf und startest dann wieder den Sleepmode, wenn der Akkustand zu niedrig ist. Wenn der Akkustand hoch genug ist schaltest du das Relais für die Hauptverbraucher ein.

Möglichkeit 3: Funktioniert gleich wie Möglichkeit 1, du verwendest allerdings statt des Relais einen Optokoppler oder Fet/Transistor zum Einschalten des µC (beim Laden).

MfG Hannes

[miicchhii]

ich habe mir gedacht den µC Händisch zu aktivieren nach dem Laden (bzw Akkuwechsel falls soetwas vorkommt)
(mit diode, damit die Lasten nicht über den taster mitschalten)
dafür sollte ein normaler mikrotaster reichen, bis das relais zieht nehm ich an.

wie kann ich denn jetzt die Akku am besten (und mit ADC) vor Tiefentladung schützen?
ich hab nur 8 channels, aber 10 zellen und ich will auch nicht einen ganzen Port verlieren.
kann ich nicht nur die Zelle mit dem geringsten Innenwid. nehmen ?(geringste Spannung bei selbem Strom)
also quasi + der Zelle auf ADC und - der Zelle auf AREF (wenn das die externe Referenz ist^^)


mfg michi

[021aet04]

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Spannung zu überwachen. Entweder du nimmst einen µC bzw ADC und schließt ihn per Bus (I2C, SPI,...) an den Haupt µC an. Das wird aber eher schwer werden, da du mehrere ADCs brauchst.
Eine weitere Möglichkeit wäre die Spannungen einzeln über Analogswitch/Analogschalter die Spannungen einzeln auf den ADC schalten und dann auswerten.

MfG Hannes

[miicchhii]

und einfach die Zelle mit dem geringsten Innenwiderstand (geringster Spannung) nehmen geht nicht?
Ich hab mir gedacht dass ich nur eine Zelle überwache, die die die geringste Spannung hat eben.
wie sehr reduziert sich die Lebensdauer der Akkus wenn ich aufs ganze bei 10V abschalte?

[021aet04]

Wie stark sich die Lebensdauer verringert weiß ich nicht. Wenn du die Zelle mit dem geringsten (ich glaube das man die Zelle mit dem höchsten Widerstand nehmen muss) Widerstand nimmst schließt du aber einen Defekt einer anderen Zelle nicht aus. Es könnte im Laufe der Zeit eine andere Zelle den Innenwiderstand ändern (durch Lade-/Entladevorgang) und dann funktioniert deine Variante nicht mehr.

Du kannst aber versuchen so wie du geschrieben hast den Akku bei einer Spannung von 10V abschalten. Das wird normalerweise so gemacht. Es ist dem Hersteller aber egal ob du im Jahr 1 oder 10 Akkus brauchst. Der Akku sollte aber nach Ablauf der Zeit (Akkulebensdauer) spätestens getauscht werden.

MfG Hannes

[miicchhii]

ok dann mach ich das mit den 10V. (ist auch einfacher)
Kann ich mit dem ADC vom ATMega16 überhaupt bis 10V/12V messen?

Danke für die Hilfe und die Tipps!

[PICture]

Ja, aber nur mit Spannungsteiler aus zwei Widerständen am Eingang, damit du unter Vref vom ADC bleibst ... ;)

[miicchhii]

kann ich das auch mit LiPo Akkus machen? oder sind die zu empfindlich?
ich würde ein 3*3.6volt pack nehmen, da könnte ich jede Zelle einzeln messen.

wie war das mit dem Spannungsteiler gemeint?

mfg michi

[PICture]

Hallo!


wie war das mit dem Spannungsteiler gemeint?

vom Akku >----------+
|
z.B. max. 15V .-.
R1 | |
| |
'-'
|
+----------> zum ADC
|
.-. z.B. max. 5V
R2 | |
| |
'-'
|
===
GND

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

[miicchhii]

achso, ok danke! (da hätt ich eigentlich auch selbst draufkommen müssen xD)

sind die LiPo`s zu empfindlich?

[PICture]

Nein, aber leider vieeel gefährlicher bei einem Kurzschluss. Wenn man aber genau weiss, was man macht, sehe ich ausser anderer Spannung pro Zelle kein Unterschied. ;)

[Besserwessi]

In der Regel reicht es die Spannung des ganzen Akku-packs zu überwachen. Man muss dabei ggf. etwas früher abschalten um auf die leicht unterschiedliche Spannung je Zelle Rücksicht zu nehmen. Wenn es sehr viele Zellen werden, und die nicht gut gleich ausgesucht sind, wäre es eventuell sinnvoll nicht zu viele Zellen zusammen zu überwachen. Also z.B. bei den 18 Zellen NiMH also für je 6 Zellen die Spannung zu messen und dann konsequenterweise ggf. auch getrennt zu laden.

Der Innenwiderstand ist eher das kleinere Problem bei den NiMH Akkus. Das größere Problem ist eher eine leicht unterschiedliche Selbstentladung.

Zur Abschaltung muss es auch kein Relais sein. Der Stromverbauch für den Spannungsteiler und den µC in sparsamer Betriebsweise ist recht gering, oft unter der Selbstentladung bei NiMH Zellen. Auch wenn die Zellen schon fast leer sind, kann damit der µC noch ein paar Monate laufen.

[miicchhii]

naja, ich hab dort ja die Motoren auch dran, deshalb das Relais.
die Motoren ziehen je etwas über ein Ampere,
da sind die schnell leer.

Ich werde jetzt LiPos nehmen und einzeln überwachen.

kennt jemand die hier?:
Akkupack:
http://www.conrad.at/ce/de/product/274398/Roxxy-Power-ZX-3S-5000mAh-25C

Ladegerät:
http://www.conrad.at/ce/de/product/386403/SCHALTNETZTEIL-SPS-110-230V-5A/7105805&ref=list


Danke für die Hilfe bis jetzt!

[PICture]

Die Akkus kenne ich gar nicht. Es steht dabei etwas, dass "Balancer-Stecksystem EH", aber was das bedeutet ?

Von dir als Ladegerät bezeichneter Schaltnetzteil eignet sich allein als Ladegerät für Li-Po's nicht, da sie brauchen u.a. 3 * 4,2 = 12,6 V um voll aufgeladen werden zu können. ;)

[miicchhii]

Welche Widerstandswerte kann ich maximal für den teiler nehmen?Ich würde sie gerne maximal auslegen, damit sie die Akkus nicht zu sehr belasten. Mfg michi

[PICture]

Hallo!

In allgemenem hat ein Spannungsteiler einen Gesamten Widerstand (R1 + R2), die die Spannungsquelle belastet und die geteilte Spannung auf R2 wird von Last (bei dir ist es der ADC Eingang) belasted. Deshalb in der Praxis, je nach gestrebter Genauigkeit, sollte der gesamte Widerstand max. gross und der Ausgangswiderstand (R2) min.sein. Selbstverständlich ist hier ein Kompromis notwendig, aber leider ohne Impedanzwandler nicht immer optimal möglich.

Bei hochomigen Widerstandsteiler in Räumen mit Netzleitungen (z.B. in den Wänden eines Hauses) besteht die Gefahr, dass sich sinusänliche Spannung mit 50 Hz darauf addiert, was bei DC am einfachsten mit einem Kondensatot paralell zum R2 (Tiefpas mit R1) bzw. entsprechender Wandlungsfrequenz beseitigen lässt. Manchmal bei hochen Wanlungsfrequenzen ist es nötig den Teiler und vor allem lange Leitungen dicht abzuschirmen. ;)

[miicchhii]

sind 2-3k gesamt Widerstand zu viel?

mfg

[PICture]

Das weiss ich leider nicht, mit wieviel Stromm du dein Akkupack dauernt belasten zulässt. Wegen eventuelle Netzbrummstörungen ist der niedrigere Wert um ein paar kOhm sicher besser als ein paar MOhm. ;)

[miicchhii]

naja ich kanns ja mal probieren, wenn ich mehrere messungen über 20ms verteile und durchschnitt rechne komm ich eh etwa aufs selbe wie wenn ich keine 50Hz Störungen hätte ;-)

[ManuelB]

Hallo,
Lipos sind schon empfindlicher als NiMh, nicht umsonst haben gerade diese Zellen Balanceranschlüsse und Einzelzellenüberwachung beim Laden. Auch beim Entladen ist es sinnvoll die max. Entladeschlussspannung jeder einzelnen Zelle zu überwachen oder aber etwas Reserve zu lassen. Memoryeffekt kennen die Lipos eh nicht.
Bei NiMh ist es in der Praix äußerst selten (hab zwar ein Ladegerät was es kann hab ich aber noch nie gesehen, dass sowas gemacht wird) einzelne Zellen zu überwachen.

MfG
Manu