Akku-Ladegerät im Selbstbau

[Rene Schneider]

Hallo zusammen

Ich hab mir in den Kopf gesetzt, ein Akku-Ladegerät für
NiMH-Mignon-Zellen selbst zu bauen. Der Ladevorgang soll per
Mikrocontroller (ein ATmega32 ist dafür wohl ganz gut geeignet)
überwacht werden. Der Controller bekommt ein grafisches LCD-Display,
über das man den aktuellen Ladezustand, die Spannungen und Ströme usw.
aller 4 Akkuschächte ablesen kann.

So weit mal zu den Äußerlichkeiten, umsetzen möchte ich das
folgendermaßen:

- Jeder Akkuschacht soll eine vom Mikrocontroller regelbare
Konstantstromquelle bekommen

- Die Zellenspannung an jedem Schacht sowie der Ladestrom jedes
Schachts soll individuell vom Mikrocontroller überwacht werden;
Zellenspannung kann direkt gemessen werden, den Ladestrom möchte ich
über den Spannungsabfall an einem sehr niederohmigen Messwiderstand
erfassen. Der ATmega32 hat 8 ADC-Eingänge, die reichen also gerade für
4 Schächte.

- Der Controller soll für die Messungen immer wieder kurzzeitig den
Ladestrom unterbrechen und per dU/dT-Verfahren erkennen wann ein Akku
voll ist um daraufhin die jeweilige Konstantstromquelle auf einen
geringen Strom (Erhaltungsladung) zu schalten.

- Man soll mit ein paar Eingabetasten den Ladestrom für jeden Akku
vorbestimmen können


Die Software für den Mikrocontroller ist kein Problem, aber zur
Elektronik habe ich noch ein paar Unklarheiten. Wie realisiere ich am
besten die regelbaren Konstantstromquellen? Ich habe bereits einige
Schaltpläne zu dem Thema gesehen, aber die waren alle auf kleine
Ströme ausgelegt, und zum Laden möchte ich einen Strom von bis zu 2
Ampere verwenden können ohne dass mir die Konstantstromschaltung
abraucht.
Ausserdem würds mich interessiern ob mein Plan so überhaupt
funktionieren kann oder ob ich noch irgendwo ein wichtiges Detail
vergessen haben sollte.

Grüße
Rene

 

[Olaf Kaluza]

Rene Schneider <webmaster@jalcds.de> wrote:

Die Software für den Mikrocontroller ist kein Problem, aber zur
Elektronik habe ich noch ein paar Unklarheiten. Wie realisiere ich am
besten die regelbaren Konstantstromquellen? Ich habe bereits einige

Gerade Atmel hat eine Applikation zum Akkuladen. Die machen das mit
einer PWM und einer programmierten Regelung.

BTW: Ich habe zwar noch keinen aktuellen Lader aufgeschraubt, aber ich
moechte wetten die laden die Zellen, mit sehr hohem Strom, der Reihe
nach. Also z.B jeder ist mal 1s an der Reihe.

Ausserdem würds mich interessiern ob mein Plan so überhaupt
funktionieren kann oder ob ich noch irgendwo ein wichtiges Detail
vergessen haben sollte.

Doch doch, das kann schon funktionieren. Ich entwickel gerade etwas
aehnliches fuer Lithiumzellen wenn auch mit einer anderen
Intention. (will wissen wie gut die noch sind)

Olaf


--
D.i.e.s.S. (K.)

 

[Hartmut Feller]

"Rene Schneider" <webmaster@jalcds.de> schrieb im Newsbeitrag
news:kvtaivkdh1ee1ec0ua9crsguue9p3evo1o@4ax.com...

Hallo zusammen

Ich hab mir in den Kopf gesetzt, ein Akku-Ladegerät für
NiMH-Mignon-Zellen selbst zu bauen. Der Ladevorgang soll per
Mikrocontroller (ein ATmega32 ist dafür wohl ganz gut geeignet)

Ausserdem würds mich interessiern ob mein Plan so überhaupt
funktionieren kann oder ob ich noch irgendwo ein wichtiges Detail
vergessen haben sollte.

Hallo!
Die meisten Schwierigkeiten wird Dir bei Deinem Projekt die mechanische
Ausführung der Akkuhalterung bereiten. Die Übergangswiderstände unter
wechselnden Temperaturen gehen in die Messung stark ein. Handelsübliche
Batteriekästen sind definitiv nicht geeignet. Vielleicht wenn Du ein gutes
controllergesteuertes Akkuladegerät plünderst........? ))
Gruß von Hartmut

 

[MaWin]

Rene Schneider <webmaster@jalcds.de> schrieb im Beitrag <kvtaivkdh1ee1ec0ua9crsguue9p3evo1o@4ax.com>...

Ich hab mir in den Kopf gesetzt, ein Akku-Ladegerät für
NiMH-Mignon-Zellen selbst zu bauen.

de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
gelesen ?

http://www.microchip.com/ Application Note Reference Design PICREF-2 (NiCD/NiMH + PC-Interface)
http://gb97816.bei.t-online.de/ (Reflexlader C166)
http://home.t-online.de/home/k.leidinger/RC-Elektronik/Reflexlader/Reflexlader_m.html
http://www.rhrk.uni-kl.de/~kiesel/nc2000/ (NC2000) http://www.harald-sattler.de/html/body_tons_lader.htm
http://www.conrad.de/ Bauanleitung von 130136 (mit U2402)

--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Uwe Hercksen]

Hartmut Feller schrieb:

Hallo!
Die meisten Schwierigkeiten wird Dir bei Deinem Projekt die mechanische
Ausführung der Akkuhalterung bereiten. Die Übergangswiderstände unter
wechselnden Temperaturen gehen in die Messung stark ein. Handelsübliche

Hallo,

da könnte man ja mit einer Vierpolmessung was dagegen tun, den Ladestrom
über zwei Kontakte zuführen, die Spannung an der Zelle über zwei andere
Kontakte abgreifen. Dann hat man zwar was gegen die Übergangswiderstände
getan, aber die internen Widerstände von den Kontakten bis zu den
Platten in der Zelle spielen immer noch mit.

Bye

 

[Martin Lenz]

Uwe Hercksen schrieb:

Hartmut Feller schrieb:

Hallo!
Die meisten Schwierigkeiten wird Dir bei Deinem Projekt die mechanische
Ausführung der Akkuhalterung bereiten. Die Übergangswiderstände unter
wechselnden Temperaturen gehen in die Messung stark ein. Handelsübliche

Hallo,

da könnte man ja mit einer Vierpolmessung was dagegen tun, den Ladestrom
über zwei Kontakte zuführen, die Spannung an der Zelle über zwei andere
Kontakte abgreifen. Dann hat man zwar was gegen die Übergangswiderstände
getan, aber die internen Widerstände von den Kontakten bis zu den
Platten in der Zelle spielen immer noch mit.

Da ist aber eine kurze Unterbrechung des Ladestromes einfacher.

Martin

 

[Peter Heitzer]

Rene Schneider <webmaster@jalcds.de> wrote:
: Hallo zusammen
[Ladegerät für NiMH mit ATmega32]
: - Die Zellenspannung an jedem Schacht sowie der Ladestrom jedes
: Schachts soll individuell vom Mikrocontroller überwacht werden;
: Zellenspannung kann direkt gemessen werden, den Ladestrom möchte ich
Ich nehme an, der AVR hat 8 Bit AD-Wandler. Dann könnte es bereits
für die -delta U Methode zu ungenau werden. Hier werden etwa 15 mV
als Delta angegeben. Bei Vref=5V wäre das LSB ca. 20 mV. Für das
Wendepunktverfahren gibt ST eine Auflösung von 10-11 Bit als Minimum
an, was mittels Dual/Slope Verfahren auch einfach zu bewerkstelligen
ist. AN417 "From Nickel-Cadmium To Nickel-Hydride Fast Battery
Charger" ist eine interessante Lektüre dazu.

 

[Gerd Kluger]

Hartmut Feller <Hartmut.Feller@t-online.de> schrieb:

Die meisten Schwierigkeiten wird Dir bei Deinem Projekt die mechanische
Ausführung der Akkuhalterung bereiten. Die Übergangswiderstände unter
wechselnden Temperaturen gehen in die Messung stark ein.

Blödsinn. Die Messung muß sowieso mit abgeschalteter Ladespannung
erfolgen, dann sind die Übergangswiderstände egal.

Gruß
Gerd

 

[Heinz Saathoff]

Hartmut Feller schrieb...

Die meisten Schwierigkeiten wird Dir bei Deinem Projekt die mechanische
Ausführung der Akkuhalterung bereiten. Die Übergangswiderstände unter
wechselnden Temperaturen gehen in die Messung stark ein. Handelsübliche
Batteriekästen sind definitiv nicht geeignet.

Auch deshalb schaltet man ja den Strom vor Messung der Akkuspannung auch
ab. Da spielt der Übergangswiderstand dann kaum noch eine Rolle.

- Heinz

 

[Wolfgang Hauser]

Uwe Hercksen <hercksen@mew.uni-erlangen.de> schrieb:

da könnte man ja mit einer Vierpolmessung was dagegen tun, den Ladestrom
über zwei Kontakte zuführen,

Ich weiß ja nicht, wie Ihr das seht, aber ich halte die Messung des
Ladestroms bei diesem Verfahren technisch für völlig überflüssig.

Strommessung braucht man höchstens für eine definierte Entladung zur
Kapazitätsbestimmung.

 

[Wolfgang Gerber]

Martin Lenz schrieb:

da könnte man ja mit einer Vierpolmessung was dagegen tun, den Ladestrom
über zwei Kontakte zuführen, die Spannung an der Zelle über zwei andere
Kontakte abgreifen. Dann hat man zwar was gegen die Übergangswiderstände
getan, aber die internen Widerstände von den Kontakten bis zu den
Platten in der Zelle spielen immer noch mit.

Da ist aber eine kurze Unterbrechung des Ladestromes einfacher.

Genau das schrieb der OP bereits in seiner Anfrage. Und so machen es
bessere Ladegäte auch. Also ist das Kontaktproblem gar nicht
vorhanden. Dem Ladestrom bzw. der Konstantstromquelle ist das ziemlich
egal. Solange einigermaßen Kontakt besteht. Und gemessen wird
stromlos.


Gruß
Wolfgang

--
Jeder Seemann liebt die Flotte tausendmal mehr als die Prüde

 

[Rene Schneider]

On Tue, 29 Jul 2003 10:23:41 +0200, Wolfgang Hauser <seehas@gmx.de>
wrote:

Ich weiß ja nicht, wie Ihr das seht, aber ich halte die Messung des
Ladestroms bei diesem Verfahren technisch für völlig überflüssig.

Strommessung braucht man höchstens für eine definierte Entladung zur
Kapazitätsbestimmung.

Das stimmt so weit schon, an sich ist eine Strommessung zur
"Akku-Voll-Bestimmung" nicht nötig, dafür ist nur die Zellenspannung
wichtig. Aber ich will ja nicht nur ein popeliges Standardladegerät
nachbauen ;-) Meines soll den Strom, der grad in jeden Akku fließt,
auf dem grafischen LCD anzeigen können - und ebenso nach Beenden der
Ladung, wie viele mAh jetzt eigentlich in den Akku gegangen sind. Für
beides braucht man zwangsläufig eine Strommessung...die außerdem auch
ganz praktisch ist um den Erhaltungsladestrom zu überwachen.

Gruß Rene

 

[Harald Wilhelms]

Rene Schneider <webmaster@jalcds.de> wrote in message news:<kvtaivkdh1ee1ec0ua9crsguue9p3evo1o@4ax.com>...

Hallo zusammen

Ich hab mir in den Kopf gesetzt, ein Akku-Ladegerät für
NiMH-Mignon-Zellen selbst zu bauen. Der Ladevorgang soll per
Mikrocontroller (ein ATmega32 ist dafür wohl ganz gut geeignet)
überwacht werden. Der Controller bekommt ein grafisches LCD-Display,
über das man den aktuellen Ladezustand, die Spannungen und Ströme usw.
aller 4 Akkuschächte ablesen kann.

So weit mal zu den Äußerlichkeiten, umsetzen möchte ich das
folgendermaßen:

- Jeder Akkuschacht soll eine vom Mikrocontroller regelbare
Konstantstromquelle bekommen

Wozu? Zwei bis drei umschaltbare Ströme reichen völlig aus. Wenn die
Konstantstromquelle richtig konstruiert ist, braucht man diesen Strom
auch nicht zu messen, er ist ja konstant!
Die Differenzierung für verschiedene Akkutypen geschieht über die
Zeit.

- Die Zellenspannung an jedem Schacht sowie der Ladestrom jedes
Schachts soll individuell vom Mikrocontroller überwacht werden;
Zellenspannung kann direkt gemessen werden,

Allerdings nur, wenn vorher der Ladestrom ausgeschaltet wird.

den Ladestrom möchte ich
über den Spannungsabfall an einem sehr niederohmigen Messwiderstand
erfassen.

Unnötig, siehe oben.

Der ATmega32 hat 8 ADC-Eingänge, die reichen also gerade für
4 Schächte.

- Der Controller soll für die Messungen immer wieder kurzzeitig den
Ladestrom unterbrechen und per dU/dT-Verfahren erkennen wann ein Akku
voll ist um daraufhin die jeweilige Konstantstromquelle auf einen
geringen Strom (Erhaltungsladung) zu schalten.

- Man soll mit ein paar Eingabetasten den Ladestrom für jeden Akku
vorbestimmen können

s.o.

Die Software für den Mikrocontroller ist kein Problem,

Sie muss aber auch die dU/dT Erkennung machen und die Ladebilanzierung
machen.

aber zur
Elektronik habe ich noch ein paar Unklarheiten. Wie realisiere ich am
besten die regelbaren Konstantstromquellen?

Im www. elektronik-kompendium.de gibt es eine ganz gute Beschreibung
zu Stromquellen. Je grösser der Strom ist, desto grösser muss
natürlich
der entsprechende Regeltransistor und dessen Kühlung sein. Um die
Verlustleistung gering zu halten, empfiehlt es sich, einen Trafo
mit entsprechend kleiner Spannung (ca. 2x4 Volt mit Gleichrichtung
durch eine Doppelschottkydiode) vorzusehen.

Ich habe bereits einige
Schaltpläne zu dem Thema gesehen, aber die waren alle auf kleine
Ströme ausgelegt, und zum Laden möchte ich einen Strom von bis zu 2
Ampere verwenden können ohne dass mir die Konstantstromschaltung
abraucht.
Ausserdem würds mich interessiern ob mein Plan so überhaupt
funktionieren kann oder ob ich noch irgendwo ein wichtiges Detail
vergessen haben sollte.

Möglicherweise wäre noch eine Entladeschaltung interessant:
zur Reflexladung und zum gezielten Vorentladen, bzw. Kapazitätsmessen.
Vielleicht wäre es auch sinnvoll, automatisch mehrere
Lade/Entladezyclen
hintereinander zwecks Formierung zu fahren.
Wenn genügend Speicherkapazität im ľP vorhabden ist, würde ich neben
der Lade/Entladekapazität auch die erreichte Höchstspannung speichern.

Grüße
Rene

Gruss
Harald

 

[Wolfgang Hauser]

Rene Schneider <webmaster@jalcds.de> schrieb:

Aber ich will ja nicht nur ein popeliges Standardladegerät
nachbauen ;-)

Das dachte ich mir schon, allerdings wäre dann IMHO eine richtige
Kapazitätsmessung das Feature, was mir in den Sinn käme. Und nebenbei
fällt auch noch eine Entlade- und Refreshfunktion ab.

Meines soll den Strom, der grad in jeden Akku fließt,
auf dem grafischen LCD anzeigen können - und ebenso nach Beenden der
Ladung, wie viele mAh jetzt eigentlich in den Akku gegangen sind. Für
beides braucht man zwangsläufig eine Strommessung...

Es sei denn, Du hast Konstantstrom bekannter Stärke.

die außerdem auch
ganz praktisch ist um den Erhaltungsladestrom zu überwachen.

Erhaltungsladung ist doch eh nur eine Pi-mal-Daumen-Methode,
meßtechnisch ist da nicht viel zu wollen.

 

[Martin Lenz]

Rene Schneider schrieb:

On Tue, 29 Jul 2003 10:23:41 +0200, Wolfgang Hauser <seehas@gmx.de
wrote:

Ich weiß ja nicht, wie Ihr das seht, aber ich halte die Messung des
Ladestroms bei diesem Verfahren technisch für völlig überflüssig.

Strommessung braucht man höchstens für eine definierte Entladung zur
Kapazitätsbestimmung.

Das stimmt so weit schon, an sich ist eine Strommessung zur
"Akku-Voll-Bestimmung" nicht nötig, dafür ist nur die Zellenspannung
wichtig. Aber ich will ja nicht nur ein popeliges Standardladegerät
nachbauen ;-) Meines soll den Strom, der grad in jeden Akku fließt,
auf dem grafischen LCD anzeigen können - und ebenso nach Beenden der
Ladung, wie viele mAh jetzt eigentlich in den Akku gegangen sind. Für
beides braucht man zwangsläufig eine Strommessung...die außerdem auch
ganz praktisch ist um den Erhaltungsladestrom zu überwachen.

Klar braucht man eine Strommessung: Den Shunt in der

Konstantstromquelle, den diese zum Regeln verwendet. Spaß beiseite,
ich würde das Gerär eher mit einer hinreichend genauen
Konstantstromquelle bauen, sodaß ich den Strom vorgebe (vom ľC her),
nicht messe.
Messen müsste ich ihn zum Beispiel bei einem Modellbaulader, den ich mal
gesehen hatte: Autobatterie (Zigarettenanzünder) - mechanische 60min
Schaltuhr, Zementwiderstand, Akku und zurück. Wehe der Akku war
nicht leergefahren, dann war er nachher gekocht.

Aber selbst wenn ich den Strom messen will dann brauch ich bloß noch
einen Shunt, den kann ich bei hohen Strömen natürlich in
4-Leiterschaltung betreiben. Ich denke aber es war die Rede von einer
4-Leitermessung der Klemmenspannung des Akkus und das ist meiner Meinung
nachunnötig/sinnlos.

Martin

 

[Peter Heitzer]

Rene Schneider <webmaster@jalcds.de> wrote:
: On 29 Jul 2003 07:35:00 GMT, "Peter Heitzer"
: <peter.heitzer@rz.uni-regensburg.de> wrote:

:>Ich nehme an, der AVR hat 8 Bit AD-Wandler. Dann könnte es bereits
:>für die -delta U Methode zu ungenau werden. Hier werden etwa 15 mV
:>als Delta angegeben. Bei Vref=5V wäre das LSB ca. 20 mV. Für das

: Nein, da bist du falsch informiert. Der ATmega32 hat 10-bittige
: AD-Wandler - und eine interne Referenzspannung von 2,56 V, die ich
Das dürfte wohl reichen.

 

[Thomas Hermans]

Hallo,


"Rene Schneider" <webmaster@jalcds.de> schrieb im Newsbeitrag
news:goocivot918g2d68dtcepnarv2meed75ed@4ax.com...

Das stimmt so weit schon, an sich ist eine Strommessung zur
"Akku-Voll-Bestimmung" nicht nötig, dafür ist nur die Zellenspannung
wichtig. Aber ich will ja nicht nur ein popeliges Standardladegerät
nachbauen ;-) Meines soll den Strom, der grad in jeden Akku fließt,
auf dem grafischen LCD anzeigen können - und ebenso nach Beenden der
Ladung, wie viele mAh jetzt eigentlich in den Akku gegangen sind. Für
beides braucht man zwangsläufig eine Strommessung...die außerdem auch
ganz praktisch ist um den Erhaltungsladestrom zu überwachen.

Für normale Mignon-Akkus würde ich den Aufwand nicht machen, wenn du
spezielle Akku-Pack laden möchtest, sieht die Sache anders aus.
Aber deine Vorstellungen mit Mikroprozessorsteuerung und Display usw.
hat die Industrie bereits umgesetzt und baut die Teile in Serie, warum dann
noch
selber bauen. Ich denke, der Aufnwad dafür ist einfach zu gross.

Mein Ladegerät kann 8 Rundzellen ( Micro bis Mono ) plus 2 9-Volt Blöcke
unabhängig mit verschiedenen Ladeprogrammen aufladen, überwacht dabei die
Zellenspannung und Akkutemperatur, lädt neben NiCd und NiMH-Akkus
auch RAM-Zellen, zeigt den aktuellen Ladestrom für jede Zelle an, dazu die
Akkuspannung, misst auf Wunsch die Akkukapazität (
Lade-Entlade-Lade-Programm ).
Für jeden zu ladenen Akku kann man ein anderes Programm wählen, das Gerät
erkennt automatisch den Akkutyp und Grösse und stellt daraufhin den
Ladestrom ein
( NiCd mit hohem Strom, NiMH eben mit kleinem Strom ).

Thomas

 

[Olaf Kaluza]

Wolfgang Gerber <only4newsgroup-ungelesenindietonne@gerdat.de> wrote:

Genau das schrieb der OP bereits in seiner Anfrage. Und so machen es
bessere Ladegäte auch. Also ist das Kontaktproblem gar nicht
vorhanden. Dem Ladestrom bzw. der Konstantstromquelle ist das ziemlich

Ganz stimmt das leider nicht. Ich habe auch schon NC Akkus an meinem
Labornetzteil mit 2A in einem billigen Reichelt-Adapter-geladen. Da
sind dann nach einer Minute die Anschluesse aus dem Plastik geflutscht
weil die Federn zu heiss geworden sind.
Vermutlich sind diese Batterieadapter ein echter Geheimtip wenn man
Widerstandsdraht braucht. :-/

Olaf



--
D.i.e.s.S. (K.)

 

[Rene Schneider]

On Tue, 29 Jul 2003 17:52:02 +0200, "Thomas Hermans"
<Thomas.Hermans@epost.de> wrote:

Für normale Mignon-Akkus würde ich den Aufwand nicht machen, wenn du
spezielle Akku-Pack laden möchtest, sieht die Sache anders aus.
Aber deine Vorstellungen mit Mikroprozessorsteuerung und Display usw.
hat die Industrie bereits umgesetzt und baut die Teile in Serie, warum dann
noch
selber bauen. Ich denke, der Aufnwad dafür ist einfach zu gross.

Jap, dass es sowas gibt weiss ich ) Ich wills ja nicht hauptsächlich
bauen um danach ein praktisches Ladegerät zu haben (ist mehr oder
weniger "nur" ein schöner Nebeneffekt), ich bau das ja aus Spaß - das
Motiv sollte jeder leidenschaftliche Bastler gut nachvollziehen
können. Wenn ich nur gern n Ladegerät hätte wärs einfacher (und
wahrscheinlich sogar billiger) einfach eines zu kaufen.

Gruß Rene

 

[Rene Schneider]

On Tue, 29 Jul 2003 16:10:50 +0200, Wolfgang Hauser <seehas@gmx.de>
wrote:

Aber ich will ja nicht nur ein popeliges Standardladegerät
nachbauen ;-)

Das dachte ich mir schon, allerdings wäre dann IMHO eine richtige
Kapazitätsmessung das Feature, was mir in den Sinn käme. Und nebenbei
fällt auch noch eine Entlade- und Refreshfunktion ab.

Hmm das wär natürlich alles noch möglich...softwaretechnisch ist das
Gerät wenns von der Hardware mal steht ja beliebig erweiterbar. Ich
müsst nur noch irgendwo nen Widerstand zum Entladen einbauen...

Gruß Rene