Akkupacks richtig laden?

Hallo, alle zusammen.

Mein nächstes Projekt soll ein mikrokontrollergesteuertes Akku-Ladegerät werden.
Ich habe mich diesbezüglich schon über die Ladetechniken von NiCd und NiMH Akkus belesen.
Geplant habe ich das Ladegerät mit einer spannungsgesteuerten Stromquelle zu realisieren und mittels des dU/dt - Verfahrens festzustellen, wann der Akku voll ist.
Bei einzelnen Zellen mag das ja auch kein großes Problem sein.

Jetzt meine Frage. Kann ich Akkupacks mit der selben Methode laden? Durch die Reihenschaltung der Akkus werden doch dann nie alle Akkus gleichmäßig geladen. So sind dann einzelne Zellen noch nicht voll, wohingegen andere bereits überladen sind.
Wie sollte ich also das Laden solcher Akkupacks realisieren, um möglichst schonend zu Laden? Geht das überhaupt? Wie stelle ich dann fest, wann der Ladevorgang zu beenden ist?

Ich bin kein Experte, was Ladetechnik betrifft, aber ich denke gerade bei einer Reihenschaltung von Akkus ist doch eine gleichmässige Ladung bzw. Entladung garantiert, da durch alle Zellen exakt der gleiche Strom fließt. Von daher würde ich sagen, dass Du die gleiche Lademethode wie bei einer Einzelzelle anwenden kannst.

Gruß,
askazo

Hier mal ein Link zu der von mir angesprochenen Lade-Methode.

Wenn man in Serie geschaltete Akkus lädt, dann haben doch vor der Ladung nie alle Zellen die Gleiche Spannung. Genauso haben diese auch nie die exakt gleiche Kapazität.
Nun fließt beim Laden tatsächlich durch alle Zellen der gleiche Strom. Da die einzelnen Zellen aber unterschiedliche Spannungen und auch ihre Kapazitäten nicht gleich sind, sind doch immer einige Zellen eher Aufgeladen als andere. Oder?

Für LiPo gibt es Akku-Balancer, für NiCd oder NiMh kenne ich so etwas allerdings nicht.

Zitat:

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Zitat von mikro-VIIV

Hier mal ein Link zu der von mir angesprochenen Lade-Methode.

Wenn man in Serie geschaltete Akkus lädt, dann haben doch vor der Ladung nie alle Zellen die Gleiche Spannung. Genauso haben diese auch nie die exakt gleiche Kapazität.
Nun fließt beim Laden tatsächlich durch alle Zellen der gleiche Strom. Da die einzelnen Zellen aber unterschiedliche Spannungen und auch ihre Kapazitäten nicht gleich sind, sind doch immer einige Zellen eher Aufgeladen als andere. Oder?

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Genauso ist es. Wie Hubert schreibt, gibt es aus diesem Grund sogenannte Balancer für Lipo Akkus, die den Spannungszustand der einzelnen Zellen in einem Akkupack angleichen. Lipoakkus nehmen erheblichen Schaden, wenn sie über die Ladeschlussspannung hinaus geladen (überladen) werden.

Für Nickel Akkus gibt es solche Balancer nicht, da dies aus folgendem Grund für diesen Akkutyp unnötig ist:
Bei einem Ladestrom von ca. 1/10 C setzen Nickel Akkus die zugeführte Energie in Wärme um, sobald sie voll sind. Daher sollte man Nickel Akkus auch alle X Ladezyklen mit 1/10 C volladen. Man gleicht durch dieses "Formatierungsladen" den unterschiedlichen Ladeszustand der einzelnen Zellen an, da die Zellen, die früher voll sind den weiteren Ladestrom in Wärme umwandeln wärend die Zellen, die noch nicht voll sind bis zum Ende weiterladen können. Die Zellen nehmen keinen Schaden durch dieses schonende "überladen" weil sie die Energie gar nicht erst aufnehmen.


Ich hoffe, das hilft.

Grüße,

Carlson

Hallo!

@ mikro-VIIV

Deine theoretische Überlegungen sind richtig und beziehen sich auf alle mehrzellige Akkus. Praktisch hat man aber keinen Zugriff auf die einzelne Zellen und muss zwangsweise alle von dir genannte Nachteile in Kauf nehmen.

Rein theoretisch könnte man die "schwächste" Zelle ermitteln und für den ganzen Pack ihre Kapazität annehmen. Dann werden die übrigen Zellen zwar nie voll geladen, es wird aber auch keine Zelle überladen.

Bei solcher Lösung einzige Lademethode, die ich zuverlässig finde, ist das Laden mit 0,1 C in 14 Stunden (nur für Ni-Cd bzw. Ni-MH Akkus), weil durch die serielle Verbindung der Zellen, kann die delta U Methode nicht angewendet werden, da die Spannungminderung nicht gleichzeitig bei allen Zellen auftritt.

MfG

Je mehr Zellen in Reihe hat, desto empfindlicher muß die - delta U Schaltung werden. Auch wenn nur die Spannung einer Zelle sinkt, kann man das an der Summe noch sehen, nur halt schwächer. Bei mehr als 10 Zellen wird es dann aber langsam schwierig.
Gerade bei Metallhydrid sollte man noch zusätzlich die Temperatur überwachen, denn so zuverlässig ist da die Delta Abschaltung nicht. Z.B. bei Akkus die länger gelegen haben kann das Signal schwach werden weil die Zellen nicht mehr gleichzeitig voll werden. Wenn die Akkus relativ schnell entleert und dann wieder geladen werden, werden die Zellen größtenteils gleichzeitig leer und das Signal ist relativ stark.

Nach der Delta U ladung dann gg.f noch ein bischen (z.B. 15-60 min) mit 0.1 --0.05 C weiterladen, um auch die anderen Zellen voll zu kriegen.

Noch eine Fastregel zum Laden: wenn man viel Strom braucht, dann schnell laden, wenn man wenig Strom braucht, dann langsam laden.
Schnell geladen gibt weniger Innenwiederstand, langsam gibt weniger Selbstentladung.

Ich sehe es nicht ganz so eng wie PICture (ohne Dir zu nahe treten zu wollen).
Die derzeit führende Ladetechnik sieht meistens die Ladeschlusserkennung nach der weniger akkufreundlichen "minus Delta U" Methode vor. Die Abschaltung erfolgt dabei später als nach dem dU/dt - Verfahren und der Ladestrom muss für eine zuverlässige Erkennung nach dieser Methode deutlich über 1/10C liegen (empfohlen wird bis zu 1C). Wenn gewährleistet ist, daß der Akkupack regelmäßig (spätestens alle 10 Zyklen) formatiert wird (14 Stunden landen mit 1/10 C), sollte der Drift zwischen den Zellen nicht so groß sein, als daß das Laden nach dU/dt oder nach Minus Delta U wirklichen Schaden anrichtet.

Wielen Dank für eure zahlreichen Antworten. Ihr habt mir sehr geholfen.
Jetzt kann ich endlich weiter planen, wie genau ich die Ladeschaltung aufbauen werde.

Ich würde mich hier gerne einklinken , denn ich stehe als absoluter Akku Leihe vor einem Problem:

Ich habe einen 10er Akkupack aus Eneloops Akkus, jetzt ist die Frage wie ich dieses am besten lade und die günstigste Lösung.

Wenn die Akkus dadurch leichten Schaden nehmen un nur 1000 mal anstatt 1500 beladen werden können ist dann egal.

Allerdings habe ich gesehen , dass man Ladegräte kaufen kann die solche Packs laden , die liegen aber in einem Preissegment was ich nicht ausgeben kann , werde und will.

Erstmal zu den Akkus: Eneloop sind Modifizierte NiMH Akkus, mit 2000 mAh ( mindestens 1900 mAh ).


Wie lange der Ladevorgang dauert ist fast egal, aber mit was kann ich es laden?
Kann ich mir nen günstiges Netzteil kaufen welche dann also ca 14 V liefert und ca 190 mAh liefert und dann einfach laden lassen?!

Danke für eure hilfe.

Gruß

Eneloop sind LSD Akkus und damit ganz normale NiMh Akkus mit niedriger Sebstentladung. Laden kannst du sie also genau so wie diese auch.

Billig und einfach sind 0,1C für 14h. Alles andere wird kompliziert als Laie. Das was über mir geschrieben wurde ist so alles nicht richtig. Selber informierein ist angesagt.

Was sind 0,1C was bedeutet C?
Was für ein Ladegrät würdest du empfehlen? Conrad wäre fein ;)

Gruß und vielen Dank

Hallo!

@ Patrick83

"C" ("capacity") bedeutet Kapazität eines Akkus (in deinem Fall 2000 mAh).

Wenn es am eifachsten seien sollte, würde ich dir empfehlen eine Festspannungsmethode bei ca. 1,5 V pro Zelle (bei dir also 10 * 1,5 = 15 V). Der Ladestrom ist bei leerem Akku anfangs höher und sinkt mit der Ladezeit.

Ich verwende diese Methode in allen elektronichen Geräten (z.B. Radios), die NiMH Akkus haben und zuhause unbekannt lang an stabilisierte Netzteile angeschlossen werden.

Dabei ist nur wichtig, dass die Spannung des Netzteils so eingestellt werden muss, dass bei vollaufgeladenen Akkus der dauernd durch sie fliessender Strom, bei ausgeschaltetem Gerät, ca. 1/50 C nicht überschreittet (bei 2000 mAh Akkus ca. 40 mA). Wenn die Akkus sich jedoch trotzdem erwärmen sollten, muss der Ladestrom bei vollen Akkus und ausgeschaltetem Gerät so lange reduziert werden, bis sie schon kalt bleiben, da nicht alle Akkus, je nach Hersteller, gleich sind.

Wenn ich kein einstelbares Netzteil zur Hand habe, schliesse ich seriel ein paar geegneten Dioden (Ge, Si bzw. Schottky) um die Ausgangsspannung herabsetzen, damit o.g. Bedingung erfüllt wird.

Ich zähle die Zycklen zwar nicht, aber die Geräte mt Akkus funktionieren schon seit ein paar Jahren sehr gut. Das habe ich ausprobiert um die Akkus aus meinen Radios nicht ständig zum Laden herausnehmen zu müssen. Bei einigen Radioherstellern z.B. SANGEAN ist es schon ein Standard.

MfG

Cool das habe ich verstanden ;)

Verwirrt bin ich nur mit dem c Wert, oben steht was von 1/10 und du sagst 1/50?

Lädst du denn durchweg mit 1/50? dat dauert dann ja quasi ewig oder also quasi 50 Stunden , oder?
Bei 1/10 wären es ja noch aktzeptable 10 Stunden ?!


Danke

oder wäre sowas schöner: http://shop.graupner.de/webuerp/serv...11&language=de

vom Preis ist das vollkommen OK! also so max 40 wollte ich ausgeben ...

Das 1/x bedeutet ein ensprechendes Teil davon, z.B. für 1/50 und C = 2000 mAh sind es 2000 * 1 /50 = 2000 / 50 = 40 mA ... :)

So wie ich schon erwähnt habe, wichtig für mich war nur der Dauerstrom bei volaufgeladenen Akkus, weil er für sie, wenn zu hoch, schädlich ist.

Den Ladestrom am Anfang des Ladens habe ich nicht gemessen, weil die Geräte hauptsächlich ständig an stabilisierten Netzteilen hängen und der Ladezeit mir egal ist.

Wenn man schneller, z.B. mit 1/10 C = 200 mA für 2000 mAh Akkus Laden möchte, eignet sich die einfachste Festspannungsmethode nicht und ist kompliziertere (z.B. mit Schaltuhr/Timer für 16 Stunden) nötig.

Genaue Ladezeit bei bestimmtem Ladestrom ist vom Akkutyp abhängig (z.B. für schnelladefähige Akkus) und ist meistens (oft auf dem Akku) vom Hersteller angegeben.

MfG

Sprich: Wenn ich also mit 1/10 lade, dann sollte ich ungefähr errechnen wie lange die Akkus bräuchten bis sie voll sind und ein Zeit ( z.B. 2 Stunden ) noch als Aufschlag oben drauf packen?!

Was machen die Geräte die ich oben via Link hintelregt haben , hier noch eins: http://cgi.ebay.de/ULTRAMAT-14-plus-...item519309f9c4

Woher wissen die wann der Akku voll ist ?!


Gruß

Wenn man mit C/10 lädt, und der akkus ganz leer war, sollte noch ein aufschlag drauf. Normal sind etwa 12-15 Stunden. Das kommt daher, das ein Teil des Stromes intern nicht zum laden beträgt, sondern gleich in Abwärme umgewandelt wird.

Die besseren LAdegeräte laden schneller (z.B. 1 C) und schalten dann anhand des Spannungsverlauft (z.B. nach dU/dt = 0) ab. Wenn im Akkupack ein Temperatursensor ist, dann ggf. auch anhand des Sensors, oder beides.

Hallo!

@ Patrick83

Ja, so ist es am einfachsten.

Die alle wichtigste Eigenschaften des Ladegeräts sind in Produktbeschreibung aufgelistet. Da das Ladegerät mit einem Microcontroller gesteuert ist und ich kein Schaltplan der Hardware und Quellcode des Programms habe, kann ich dir damit leider nicht weiterhelfen. :(

MfG

man lernt man hier viel :)

Sollte ich dann lieber mit diesem 1/10C "Verfahren" das ganze machen oder auf son Ladegrät setzten ( vielleicht mögt ihr die beiden mal anschaun? ) wo ich quasi nichts falsch machen kann sondern nur das Ladegerät?!

Gruß und vielen vielen Dank

Wenn du das ganze einfach und billig selber bauen willst, würde ich eine Konstantstrommquelle (z.B. mit LM317) und Zeitschaltuhr nehmen. Bei richtig eingestellten Ladestrom und Ladezeit, ist es für leere Akkus optimal.

Wenn du aber genug Geld dafür hast, würde ich ein µC gesteuertes Ladegerät kaufen. Ich habe mir auch ein fertiges gekauft. :)

MfG

danke für die Hilfe , werde mich also mal umschaun :)