Da es mir keine Ruhe gelassen hat und auch aufgrund Eurer regen Teilnahme (OK, das Thema hat nix Bewegliches und ist ansonsten auch stinklangweilig) hab ich nen Musteraufbau getätigt.
Im Grunde genommen ist's ne Powerbank mit regelbarem Ausgang und "wide range"-Ladeeingang geworden. Kleiner Gimmik dabei: Alle Infos und das Groß der Funktionen lässt sich über UART oder BT auslesen/ überwachen/ steuern (Ausnahme: Die Ausgangsspannung am StepDown wird über ein Poti eingestellt).
Für den ersten Anlauf habe ich nur zwei Zellen eingebaut, das Controllerboard ist aber für vier Zellen ausgelegt. Der StepDown am Ausgang ist optional zum Aufstecken geworden, nützlich vielleicht für eine USV oder eine feste Hilfsspannung, aber eher bedingt brauchbar für Antriebsmotoren. Die verwendeten Zellen (ANSMANN 18650 2600mAh) sind durch die interne Schutzschaltung auf 5A Ausgangsstrom begrenzt. Der vorliegende StepDown (LM 2676) sollte 3A liefern, tut er aber zur Zeit noch nicht, weil die verbaute Spule die Sache auf 2A begrenzt.
Der Ladeeingang beinhaltet eine Resonanzkapazität und einen Gleichrichter aus Schottkydioden. Wie angekündigt, sollte sich das Teil auch über ein kontaktloses Ladegerät laden lassen (Test steht noch aus). Zur Zeit hänge ich ein Netzteil an den Ladeeingang. Mit 12V lässt sich über die PWM (30kHz) der Ladestrom auf 1A ohne nennenswerte Erwärmung der folgenden Bauteile im Buck-Converter aufdrehen.
An den Ausgangsstecker (Wannenstecker) führe ich neben der ungeregelten Akkuspannung noch den StepDown-Ausgang und die UART-Leitungen. Leider hab ich in diesem Entwurf vergessen, auch die 3,3V vom Controller herauszuführen. Dann könnte man die typischen drei Versorgungen 3,3V, 5V (über StepDown) und Ub an einem Stecker abgreifen.
Zur Software: Im Terminalprogramm (C#) stelle ich zur Zeit die relevanten Messergebnisse in kalibrierter Form dar:
- Vier Zellspannungen U1..4
- Gesamtspannung des Akkus UAkku
- Spannung am Entladeshunt U5
- Spannung am Ladeshunt U6
- Entladestrom IDischarge
- Ladestrom ICharge
- Temperatur vom Controllersensor
Die Berechnung des Fuel Gauge steht allerdings noch an. Auch will ich einige spezielle Betriebsmodi einbauen, um z.B. bei kurzen Patroulienfahrten mit Rückkehr zu Ladestation ein Optimum bezüglich SOC und Lebensdauer zu finden (bei z.B. 20%er zyklischer Entnahme sollen die Zellen regulär zwischen 40 und 60% aufgeladen sein, nur ab und zu werden sie zur erneuten Kalibrierung wieder auf 100% gebacht). Aber das sind neben Balancerstrategien, Lademodi und Sicherheitsabschaltungen nur noch Softwaresorgen.
Kleiner Fehlerteufel noch: Im 2.Bild steht was von "StepUp". Könnte man auch einbauen, ist hier aber ein StepDown.
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