FET-Schalter

[ARetobor]

Wie,
3 mal 4,22 Volt kommen aus dem Ladeteil?

Gruß
AR

[Moppi]

Nein, ein mal 4.22V. Die Zellen werden nacheinander ganz geladen.

[ARetobor]

Das ist aber umständlich.

Gruß
AR

[Klebwax]

...
1. Das Chassis fährt zur Ladestation und dockt dort an.

Wie hast du dir denn die Kontaktierung zur Ladestation, die ja wohl mindestens 4 Pole haben muß, vorgestellt? Die muß ja automatisch erfolgen.

MfG Klebwax

[Moppi]

Ich könnte mir zwei Varianten vorstellen. Eine mit drauffahren und eine mit reinfahren. Holomino hatte das mit dem Reinfahren ja schon. Allerdings würde ich eine Variante, wo drauf gefahren wird, bevorzugen. Weil durch das Eigengewicht ein sicherer Kontakt möglich ist. Dann also eher ein Federkontakt von unten, das Ding fährt vorwärts in die Ladestation, ein Stück rein und drückt auf die Kontakte. Ja, vier Kontakte Minimum.



MfG

[ARetobor]

Hallo Moppi,
warum nimmst du nicht gleich 3 Ladenetzteile,
oder erzeugst die Ladespannungen selbst?

Gruß
AR

[Moppi]

Habe noch keinen Laderegler gebaut. Sonst wäre ich in der Richtung sicher schon schlauer. So eine fertige Platine mit Laderegler, Balancer und Gehäuse drum herum kostet 13 EUR.

[Holomino]

Wenn Du Spaß hast, so etwas selber aufzubauen, hier ein Ansatz:



Zu beachten bei der Sache:
- Im Grunde genommen besteht das Teil aus der Grundschaltung eines Step-Down-Wandlers (http://schmidt-walter-schaltnetzteil.../abw_smps.html FET, Diode, Spule, und ein wenig Lowpass durch die beiden Kondensatoren an Ein- und Ausgang). Dabei zu optimieren die neuralgischen Strompfade (http://www.lothar-miller.de/s9y/cate...t-Schaltregler), ansonsten bekommt man einen miesen Wirkungsgrad und entsprechend heiße Bauteile.
- Die Regelung hat wegen der quasi konstanten Last (dem Akku) keine besonderen Geschwindigkeitsanforderungen. Man kann den Ladestrom mithilfe von Spannungsteilern und AD-Wandlereingängen im 100ms-Takt über den Shunt messen und sich mit der PWM (60kHz) langsam anpirschen.
- Die 10Bit Auflösung der AVR-typischen Wandler kann man mithilfe von Oversampling noch relativ realitätstreu auf 12 Bit aufpoppen (Zeit hat man für diese Mehrfachmessungen genug). Dann kommt man mit Kalibrierung im Bereich 0..16V auflösungs- und genauigkeitsmäßig ohne weitere Maßnahmen in Richtung +/- 30mV, auch wenn der Laderegler (macht schon etwas Radau) neben dem Controller sitzt. Was man allerdings beachten sollte (war bei mir im ersten Entwurf nicht so dolle): Die Massereferenz der ADWandler (also des Controllers) sollte einzeln möglichst direkt an der Akkumasse abgenommen werden. Diese Leitung mit Last oder Lader zu teilen führt zu sichtbaren Fehlmessungen.

Den Ladeschluss erkennt man an den differenziellen Spannungen von Cell1..3. Den geladenen oder entnommenen Strom misst man durch (UShunt -Cell3)/RShunt. Ob der Ladekontakt bei so was Mobilem getroffen wurde, ist über UCharger sichtbar (die Spannung muss man auch nicht so hochohmig abnehmen und anschließend über den OP impedanzwandeln). Am Controller braucht man also 5 AD-Eingänge und den PWM-Ausgang. Mit drei weiteren Ausgängen und ein paar Transistoren/Widerständen würde man auch die Balancergeschichte in den Griff bekommen.

[Moppi]

Holomino,


ich finde das super, dass Du mir das näher bringst und bitte korrigiere mich, wenn im Folgenden etwa falsch liege!


"UNO" stellvertretend für ATmega328p.

Wenn Du Spaß hast, so etwas selber aufzubauen

Genau das ist eben nicht der Fall. Weil ich weiß, dass bei Fehlkontsruktion viel auf dem Spiel stehen kann.

Im Grunde genommen besteht das Teil aus der Grundschaltung eines Step-Down-Wandlers

Ja, sollte so sein. Weil so ein Teil grundsätzlich als Ladeschaltung fungieren kann, wenn Spannung und Strom einstellbar sind. Daher würde ich dann, für diesen grundlegenden Schaltungsteil, auch so etwas verwenden und zumindest diesen also nicht selber bauen. Da wäre jetzt die weitergehende Frage, wie man so einen Step-Down-Wandler erweitert, dass er direkt 3 Zellen laden kann. Außer, dass man alle drei Zellen zugleich lädt.
Es soll versucht werden, die Zellen auf dasselbe Ladungsniveau zu bringen, indem sie unabhängig geladen werden. Hier wäre es dann möglich, frühzeitig zu erkennen, wann ein Akku ausgetauscht werden sollte. Die Zellen werden dann unterschiedlich schnell geladen sein. Auch beim Entladen würde man das erkennen können, ob eine Zelle schneller entladen ist, als zuvor.

Ob der Ladekontakt bei so was Mobilem getroffen wurde

würde ich daran feststellen, ob sich die Spannung am AD-Eingang eines UNO erhöht, mit dem ich die Zellspannungen überwache.


Ob ein Balancer notwendig wäre, würde ich für meine Zwecke dann jetzt auch anzweifeln wollen. So, wie ich da verstanden habe, dient der dazu die Zelle schonend randvoll, bis zum Ladeschluss von 2.42V, zu machen. Wobei dann überflüssiger Strom in Wärme umgewandelt wird. Energievernichtung könnte ich mir auch sparen. Ob ich das so brauchen würde, um eine Zelle bis 4.19V voll zu laden, wenn ich das durch sporadisches Nachmessen der Zellspannung kontrolliere?


1. Muss ich von 220V~ auf 13 bis 16V runter. Ich bräuchte also noch ein Netzteil (das in einem Fertiggerät schon integriert ist. Warum genügen zum Laden eigentlich nicht tatsächlich dann an einem Step-Down-Wandler eingestellte 4.19V mit einem auf 1A begrenztem Ladestrom?
2. Wie lade ich mit Step-Down-Wandler jede der Akku-Zellen einzeln? Funktioniert doch nur mit Umschalten des Ladestroms zu den einzelnen Zellen?


Wenn ich einen Fertiglader verwende, würde ich sicher noch die Ladeanschlüsse mit Relais trennbar machen, um einfach so den Ladezustand an den einzelnen Zellen mit einem UNO zu überprüfen und sicherzustellen, dass einzelne Zellen nicht überladen werden, sondern Luft nach oben bleibt. Ebenso, wie ich sie beim Entladen nicht ganz leeren würde. Das sollte die Zellen schonen. Wobei meine Idee jetzt ist, die Zellen im Betrieb ständig zu überwachen und ein zu tiefes Entladen jeder einzelnen Zelle zu verhindern. Weil das ist ein großes Problem in der Praxis und macht die Akkus relativ schnell abfalltauglich.






MfG

[Klebwax]

Nein, ein mal 4.22V. Die Zellen werden nacheinander ganz geladen.

Das ist aber ungewöhnlich. So ein Ladegerät ist mir noch nie untergekommen. Das verlängert bei einem 3s die Ladezeit aufs Dreifache, Ein 10s dauert ja dann ewig.

Normalerweise werden alle Akkus in einem Pack in Reihe, so wie sie verschaltet sind, geladen. Als Balancer ist eine elektronische Zenerdiode mit scharfem Kennlinienknick parallel an jeder Zelle. Die fängt bei der Ladeschlußspannung dieser Zelle an zu leiten und begrenzt die Spannung, auch wenn die anderen Zellen weiter geladen werden. Bei vielen größeren Packs ist das fest eingebaut. Die werden dann einfach mit zwei Anschlüssen aufgeladen. Die chinesischen BMS haben dann immer noch einen Tiefentladeschutz eingebaut.

MfG Klebwax