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Thema: Akku / Alkalinebatterie Energiedichte

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Akku / Alkalinebatterie Energiedichte

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    Hallo,

    ich hab einen Bot mit Radantrieb gebaut, der mit meinem 7805er eine 5V Spannung für Motoren und Elektronik erhält. Stronaufnahme ca 800mA.

    Ich habe ihn bisher mit einem externen 12V Bleiakku betrieben und da hat alles wunderbar funktioniert. Auch mit Netzgerät. Da das Teil aber mobil sein muss und die Energieversorgung maximal 220g haben darf, habe ich 2 "normale" Alkali 9V Blockbatterien eingebaut. Die Batterien sind mit Dioden getrennt parallel geschalten.

    Allerdings funktioniert er nicht mehr so wie erhofft. Anscheinend können die Batterien nicht die erforderliche Leistung bringen, da die Motoren nur noch sehr "müde" drehen. Da ich mich aber nur wenig bis kaum mit Akkus und Batterien auskenne, bräuchte ich nun einen Rat, welche Art der Versorgung ich nehmen kann, welche die Beste Energiedichte dafür besitzt.
    Als Platz ist ungefähr zwei mal drei AA Batterien aneinander gereit.

    Schon mal Danke im Voraus für Eure Hilfestellungen.

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Die 9 V Blockbattereien sind nur für geringe Ströme ausgelegt. Außerdem sind die im vergleich recht teuer. Bei Batteriebetrieb ist der 7805 eigentlich ungeeignet besser ist da ein low drop Regler (z.b. LM2940), oder eventuell ein Schaltregler. Dadurch kann man schon man bis etwa in Drittel an Leistung einsparen. Die Schutz diode sollte eine Shottky dioden sein.
    Zur eigentlichen Frage:
    Die Nickelmetallhydridakkus sind von der Energiedachite etwa so gut wie Alkaline Batterien. NiCd Akkus sind etwas schlechter. Hier geht es mehr um die Leistungsdichte, d.h. um die Strombelastbarkeit. Da sind NiCd Akkus am besten, gefolgt von NiMH und dann die Alkalinen Batterien. Besonders bei den Metallhydridakkus ist die Strombelastbarkeit aber auch von der Type abhängig. Die 800 mA sollten AA Akkus und auch Alkaline Baterien noch liefern können. Bei der Größe AAA wird das für Alkaline Zellen wohl etwas viel und auch bei Metallhydrid müßte man auf die Type achten. Mit einem Low drop regler sollten 6 V = 5 Akkus oder 4 batterien reichen. Mit einen Abwärts-schaltregler (z.B. LM2576) sind wohl mindestens 6 Akku-Zellen nötig.

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Je mehr Strom eine Batterie liefern muss, desto dicker und schwerer ist sie auch. (Generelle Regel). Strom x Spannung = Leistung. Für deinen Motor
    5 Volt X 0,8 Ampere = 4 Watt. Mit einem 12 Volt Motor brauchtest du bei gleicher Leistung nur einen Strom von ca. 0,35 Ampere, will damit sagen ob du nicht getrennte Spannungen für Motor und Elektronik verwenden könntest.
    Was Batterien / Akkus leisten können, da solltest du dich mal bei den Herstellern, Varta, Panasonic etc., schlau machen.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    - Dioden weglassen. Batterien/Akkus gleichen Typs, Ladezustandes parallel schalten.
    - Keine 9V Blockbatterien verwenden. Diese können den Strom von 800mA nicht liefern.
    - 7805 in Batterieanwendung mit 800mA? Weglassen.
    - Für Energiedichte: Nennspannung * mAh. Aber vorsicht;
    - Batterien/Akkus halten um so länger, je geringer der Entladestrom C ist.


    Es kommt drauf an, als was man Energiedichte definiert.
    Energie / Volumen oder
    Energie / Gewicht und
    Energie / Preis sollte man auch nicht vergessen :P Lithiumzellen sind ziemlich weit vorne mit dabei.

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Einmal ein Dankeschön für eure hilfreichen Hinweise!
    Ich habe mir heute mal den Low Drop Spannungsregler und Akkus besorgt (Ich könnte einen Ganzen Tag bei Conrad bleiben), welche noch auf Ladung hängen.
    Schon nach dem Spannungsregler Umbau haben sich deutliche Besserungen gezeigt, auch mit den 9V Batterien

    Ich habe mich doch für NiMH Akkus entschieden, da ich diese später in ein Messgerät einbauen will und das Ladegerät gleich passend ist.
    Hab welche mit 2700mAh bekommen mit maximalen Entladestrom von 1600mA. Daher hoffe ich auch die Haltbarkeit nicht zu senken.

  6. #6
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    die Dioden lieber nicht weglassen.
    die Spannung zweier Akkus oder Batterien ist nie genau gleich.
    wenn der Bot betrieben wird, ist das noch kein problem, aber bei parallelgeschalteter Nichtnutzung der Akkus läd die um einige µV-mV vollere die leerere ein bisschen auf, heizt sich dabei minimal (nicht fühlbar) auf, und ermöglicht damit einen größeren (lade-)strom. Wenn die Akkus nun gleich voll sind, kühlt sich die Erste wieder ab, und ist nun selbst die schwächere. das wiederholt sich solange bis die Dinger leer sind. Kp, aber vllt können die dabei auch tiefentladen werden??

    Ele

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Ja, das hat man mir auch immer gesagt. Vielleicht stimmt das auch bei extremen Ladeströmen oder sehr großen Unterschieden zwischen den Zellen.
    Es funktioniert sicher bei:
    - li-*
    - Blei*
    Es kann schiefgehen bei:
    - NiCd (wahrscheinlich beim laden)
    - NiMh (10s4p pack läuft hier einwandfrei)
    - Alkali (es ist sehr stark an zu nehmen, dass es funktioniert)

    Das mit dem hin- und herschwappen halte ich für eine Legende.

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Ein hinundher kommt hauptsächlich bei Temperaturunterschieden zustande. Wenn möglich sollte man es aber vermeiden Akkus oder Batterien parallel zu schalten. Durch die Erwärmung beim Laden oder Entladen kann es da zu Problemen kommen.
    Bei AA Akkus wird wohl auch kein Parallelschalten mehr nötig sein, das war bei den alten 9 V Batterien.

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    So, ich hab jetzt unzählige Varianten ausprobiert. Ohne Spannugsregler, dafür mir 4 Akkus, ohne Regler mit 4x2 Akkus parallelbetrieb, Stärkere Akkus die aber aufgrund des Gewichts ausgeschieden sind...
    Jedenfalls funktioniert seltsamerweise die Methode mit 8 Akkus in Serie, also 9,6V und mit dem Spannungsregler am Besten.

    Ich danke Euch für eure Tipps und Ratschläge!

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Hallo djdune,
    das war wirklich das, was ich als letztes erwartet habe :/

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