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Thema: Tiefentladeschutz für Li-Ionen Zelle

  1. #1
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    Tiefentladeschutz für Li-Ionen Zelle

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    Hallo liebe Expertinnen und Experten,

    ich habe aus einem defekten Apple Laptop Akku (eine Zelle war defekt)
    die anderen "nackten" Zellen ausgebaut und möchte diese als einzelne Zellen in meiner Fahrradanhängerbeleuchtung einsetzen.

    Jetzt fehlt mir noch eine simple Lösung die Akkus vor dem Tiefentladen zu schützen. Das muss auch nicht so superausgeklügelt - optimiert sein. Auch die Größe der Bauteile ist nicht so wichtig.
    Wie gesagt: sind Gebrauchtteile und müssen nicht super gepflegt werden.

    Das Laden kann ich mittels eines Li-Ionen Ladegerätes abwickeln - scheint auch gut zu funktionieren - habe die fast leeren Akkus wieder gut aufladen können und bei einer manuellen Überwachung beim Entladen keine Probleme gehabt - bei 2,8 Volt habe ich dann abgeschaltet.

    Vielen Dank für Eure Anregungen

    Gruss Golo

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo huesken!

    Ich habe im Code noch nicht ausprobierte Schaltung skiziert. Der p-n-p Transistor leitet nur so lange, wie lange sein Basisstrom fliesst.

    Wenn die Akkuspannung die grenze Ua = Ube + Uz erreicht, wird die Last abgeschaltet. Der Übergang ist nicht schlagartig und die Spannung an der Last wird langsam sinken. In jedem Fall unter bestimmter Spannung des Akkus wird er von der Last getrennt, was ihn vor Tiefendladung schutzt.

    Wenn du Zeit und Lust hast, die Schaltung ausprobieren, dann möchte ich dich um Bericht bitten, da ich solche Schaltung mit Darlinktontransistor zum Tiefandladenschutz von Bleiakkus in meinem Bot verwenden möchte.

    Bei allen Problemen werde ich dir sehr gerne helfen, weil ich daran selber interessiert bin.

    MfG
    Code:
    
                                        I
                                 T     --->
                +---------------   -----X----> +
              + |   A     A     v /
         Akku   -   |     |Ube  ---
               ---  |Ua   |      |
              - |   |     ------ |
               === ===    A      z DZ
               GND GND    |Uz    A
                          |      |
                          ------ |
                                .-.
                               || | Rb
                             Ib|| |
                               V'-'
                                 |
                                ===
                                GND
    
               Ua = Ube + Uz Abschaltspannung
    
               Uav = Spannung des vollgeladenes Akkus
    
                    Uav - Ube - Uz
               Rb = -------------- wobei Ib = I / ß
                          Ib
    
               Ube = ca. 0,7 V für "normale" Transistoren
    
               Ube = ca. 1,4 V für Darlingtontransistoren

  3. #3
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Ja werde mich mal dran machen vielen Dank

    Ich bin aber noch nicht so Firm mit den Ascii Plänen...

    Deswegen erstmal:
    Sieht der Plan so aus (siehe Bild2.jpg)?
    Was bei der Berechnung ß?
    Welche Funktion hat die Diode?


    Vielen Dank für die Hilfe
    Gruss Golo
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken bild2_832.jpg  

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Ja, der Schaltplan ist richtig, ausser das eine Zenerdiode anstatt geraden Strichs, einen Strich in Form vom Buchstaben "Z" hat.

    Das ß entnimmt man aus dem Datenblatt entsprechendes Transistors. Dort ist das ßmin (minimal) angegeben, aber in dieser Schaltung mehr schadet ja nicht.

    Die Zenerdiode bestimmt mit Ube des Transistors die Spannung bei dem er fängt zu leiten an. Für nedrigere Spannungen unter 2,7 V gibt es keine Zenerdioden und dafür, oder für genau bestimmte Spannung, verwendet man "einstellbare" Zenerdiode z.B TL 431 bzw. LM385-Z1,2 mit einem Trimmpoti.

    MfG

  5. #5
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    Hallo PICture,
    ja natürlich - z-Dioden mit Z.
    Ich muss mir erst noch ne passende z-Diode besorgen....
    wobei wenn ich mal nachrechne die Sache mit der 2,7 Z-Diode nicht so richtig passen kann - es sei denn ich will schon viel früher aussteigen.

    Folgendes:

    Ua = Ube + Uz
    Ua = 0,7V + 2,7V
    Ua = 3,4

    - - - - - - - - - - - -

    Uav = 3,6 Voll geladen
    I = 800mA - einfach mal angenommen ohne zu wissen ob der Transistor das mitmacht
    Ib = 0,8A / 0,7V (ßmin) = 1,14

    Rb = (3,6V - 0,7V - 2,7V) / 1,14
    Rb = 0,17 Ohm - ist ja fast nix oder?

    Sehe ich das eigentlich richtig dass die Z-Diode(2,7Volt) schon bei 3,4 Volt Restspannung sperren würde da ja die Basis vom Transistor auch noch 0,7 Volt braucht? (Wenn man den Vorwiderstand vernachlässigt)


    Gruss Golo

  6. #6
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    Hallo huesken!

    Deine Berechnungen sind nicht ganz richtig. Angenommen z.B. bei einem TIP125 Darlington-Transistor (60 V, 5A in TO-220 Gehäuse) mit ßmin = 1000, den ich selber verwenden möchte haben wir:

    Ua = 3,4 V, Ube = 1,4 V, Uz = 2 V -> LM385-Z1,2 mit Trimmpoti

    Uav = 3,6 V -> Ur = Uav - Ua = 0,2 V verbleibender Spannungsabfall auf der Rb

    Ib = Ic / ßmin, Ib = 0,8 A / 1000 -> Ib = 0,8 mA

    Rb = Ur / Ib, Rb = 0,2 V / 0,8 mA, Rb = 250 Ohm -> nächster Wert 240 Ohm

    Für normale Transistoren wird der Rb natürlich kleiner, weil sie kleineren ßmin haben. Z.b. für ßmin = 50 werden es nur Rb = 12 Ohm. Verwendung in dieser Schaltung Darlington-Transistoren vermindert den nötigen Basistrom und ermöglichst anwenden grösseren Basiswiderstände, deswegen würde ich es sehr empfehlen.

    So wie ich das sehe, verstehst du die Funktionsweise der Schaltung richtig.

    Ja, beim "normalen" Transistor und Z-Diode 2,7 V wird der Transistor schon bei 3,4 V gesperrt.

    Nach weiteren Überlegungen habe ich festgestellt, dass minimaler Wert vom Rb auch folgendermassen berechnet werden kann: Rb = Ur / Ibmax, was für maximalen zulässigen Basistrom bzw. Durchflussstrom der Zenerdiode z.B. Ibmax = 10 mA und Ur = 0,2 V ergibt Rb = 0,2 V / 10 mA = 20 Ohm. Und dieser Wert wäre nötig um den Laststrom bei sinkender Akkuspannung auf gewünschtem Wert zu erhalten, weil der Transistor sowieso gesättigt werden sollte um den Spannungsabfall auf ihm zu minimalisieren.

    MfG

  7. #7
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    Hallo hier bin ich wieder,
    Weihnachten ist rum die ersten Krankheitswelle auch und ich habe die Schaltung mit "normalen" Transistor und einfacher Z-Diode nachgebaut.
    Das ganze war aber nicht befriedigend da der Transistor viel zu heiß wurde.
    Bei kleinerem Strom hat die Sache geklappt - mit der Einschränkung, dass. Der Strom viel zu früh abgefallen ist.
    Ich werden das ganze mal mit dem oben genannten TIP125 Darlington-Transistor umzusetzen.
    Vielleicht ist das Ganze auch nicht der richtige Weg - und ich sollte eher nach einer logischen Schaltung suchen. Irgendwas mit Spannungen vergleichen und einen FET ansteuern???
    Gruss Golo

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo huesken!

    Danke für deinen Bericht, der die Idee für mich als brauchbar bewertet. Um sie zufriedenstellend zu realisieren sind sicher noch einige Experimente nötig. Ich bevorzuge einfachste Lösungen und meine, dass es ohne logischen Schaltungen geht.

    MfG

  9. #9
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    Ab in den Aldi/Lidl/Plus und die Batteriboxen durchstöbern. Da findet man oft alte handy/digicam akkus. Die haben eine integrierte Schutzelektronik, die alles macht was man sich wünschen kann. Anlöten und glücklich sein.

  10. #10
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    Klar das stimmt das könnte ich machen aber der Weg ist das Ziel. Es geht bei der Sache eigentlich eher darum einzelne Bausteine zu verstehen ein gewisses Wissen im Bereich der Elektronik zu erlangen und natürlich auch ums Basteln.
    Gruss Golo

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