Bleiakku laden

Stefan · 09.02.2004

Hallo,

ich habe einen 12V Bleiakku mit 7,5Ah und will diesen laden. Der Akku ist in einem Gehäuse eingebaut und wird über ein paar Wiederstände und Dioden durch ein mitgeliefertes 12V-Netzteil geladen.
Ich würde gerne eine eigene Ladeelektronik einbauen, die mir den Akku überwacht und bei erreichter Ladeschlusspannung (13,8V?) abschaltet.
Wie kann ich das am einfachsten realisieren? Wenn möglich mit Schaltplan und Bauteilliste - Löterfahrung ist vorhanden.

Wie kann ich eine "Statusanzeige" von dem Akku realisieren? Bei 12 V soll eine grüne LED leuchten, wenn die Spannung zu niedrig wird, soll eine gelbe aufleuchten, um anzuzeigen, dass der Akku wieder geladen werden sollte.

Vielen Dank für eure Antworten,
Stefan Gänsler

NebuchadnezzaR_2069 · 09.02.2004

Hi!

Ich würde zum Laden das Pulsbreitengeregelte System verwenden. Wie der Name schon sagt, wird die Batterie mit Impulsen geladen. Ist die Batterie fast leer, fließt beim Laden ein Dauerstrom. Steigt die Batteriespannung an, pulsiert der Ladestrom. Je näher die Batteriespannung an 13,8V kommt, desto kürzer werden die Ladeimpulse.

Vorteil dieses Sytemes ist, dass die Batterie relativ schnell und zugleich schonend geladen wird. Ausserdem entsteht bei diesem Verfahren nahezu keine Verlustleistung im Ladegerät. Somit kann das Ladegerät auch permanent in Betrieb sein.

Wenn Du an dieser relativ einfachen Schaltung interessiert bist, kann ich Dir das Schaltbild geben. Wird aber etwas dauern, denn ich muss den Plan erst am PC sauber abzeichnen.

PS:
Ich selber verwende diese Laderegelung bei meiner Photovoltaik-Anlage und bin äusserst zufrieden damit. Des weiteren habe ich noch mein herkömmliches Autobatterie-Ladegerät (6-8A) damit aufgerüstet.

Für die Spannungsanzeige mit LED gibt es jede Menge günstige Bausätze. Suche mal z.B. bei Conrad nach "Batteriekontrolle" für KFZ.
Wenn Du möchtest, hätte ich auch hier einen Schaltplan mit einem IC, der sehr präzise arbeitet.

Joe

Stefan · 09.02.2004

Hallo,

vielen Dank für die schnelle Antwort. Ich bin an beiden Schaltplänen intressiert.

Aber lass dich nicht hetzen, den die Schaltungen müssen erst bis zum Sommer fertig sein (dann ist wieder Zeltlager).

Wo wir gerade bei Akkus sind: Hast du vielleicht auch einen Schaltplan für einen NiMH-Akkulader mit Delta-U-Abschaltung für 12-Volt, oder bin ich da billiger dran, wenn ich mir einen für 33€ bei Reichelt kaufe?

Vielen Dank,
Stefan

Egal88 · 09.02.2004

Liebe Akkulader,

euch ist doch hoffentlich klar, dass Blei-Akkus mit Konstantspannung geladen werden sollten?!?

Siehe z.B. hier (Punkt 5 und 7). Zur Akkuschonung zum Ladebeginn wird oft das I/U-Verfahren verwendet: bis zu einer bestimmten Spannung wird mit Konstantstrom, danach mit Konstantspannung geladen.

Google zeigt sich relativ auskunftsfreudig, was Bleiakku und Ladeverfahren anbetrifft.

Stefan · 09.02.2004

@ Egal88

Blei-Akkus unterscheiden sich grundsätzlich von NC- Akkus. Daher ist natürlich auch die Lademethode völlig unterschiedlich. Bei diesen Akkus darf nicht mit einem konstanten Strom geladen werden, hier muß mit konstanter Spannung geladen werden.

Das Pulsladesystem (so weit ich das verstanden habe), arbeitet ja mit einer festen Spannung, nur gibt es die nicht andauernd auf den Akku, sondern lädt ihn anfangs "voll durch" und dann immer langsamer, bis er ganz voll ist. Also auch Konstantspannung, nur ein wenig schonender.

Oder? Was meint NebuchadnezzaR_2069?

PS: Habe noch etwas gefunden: http://www.taunus-biker.de/~mdvp/Bat/Batterie.html

Elektronische Pulslader laden mit einem kurzen Puls und hohem Strom. Danach wird die Batterie zum Teil kurzzeitig mit geringem Strom entladen, so daß sich nach dem Ladepuls innere und äußere Säure ausgleichen können. Nach dem Puls ist der Dichtegradient recht hoch, so daß der Diffusionsprozeß anfangs schneller abläuft. Dabei werden Gasblasen besser abgebaut, so daß die Ladezeiten verringert werden können.

PPS: Noch einer:
http://www.mtb-news.de/forum/showthread.php?&t=40010&page=2&pp=25

Da gibt es mehrere Methoden, das sogenannte "Reflex"-(nochwas?)-Verfahren funktioniert im wesentlichen so (aus'm Kopf, sorry wenn da Fehler sind):

1. Es wird ein Impuls mit hoher Stromstärke an den Akku geschickt, Dauer im Bereich von 100ms oder s
2. Es folgt ein kurzer Impuls mit negativer Spannung, Sinn ist Gasbläschen, die sich beim Laden auf Anode und Kathode gebildet haben könnten, wieder abzubauen. Die Gasbläschen sind aus zwei Gründen unerwünscht: Zum einen bedeuten sie die Zersetzung des Elektrolyts, zum anderen bewirken sie eine veringerung der effektiven Oberflächen der Elektroden.
3. Dann wird die Zellenspannung gemessen - ohne das ein Ladestrom und dergleichen anliegt. Ist die Spannung noch unter der Spannung einer vollen Zelle oder wenn das eingetreten ist, was der Kontroller aus Beobachtung des Ladevorganges auch immer als Abbruchkriterium ansieht (Spannung erhöht sich nicht weiter), weiter zu 1.
4. Fertig! Akku voll.
5. Falls die Zellenspannung unter ein gewisses Niveau fällt, wieder zu 1

Auf diese Weise wird ein Akku verdammt schnell geladen, nicht nicht überladen und auch garantiert voll, da die Zellenspannung direkt gemessen wird, ohne dass ein Ladestrom fließt, wie das bei den meisten anderen Ladeverfahren/geräten gemacht wird.

NebuchadnezzaR_2069 · 10.02.2004

euch ist doch hoffentlich klar, dass Blei-Akkus mit Konstantspannung geladen werden sollten?!?

Ich denke, die Frage ist bereits beantwortet.

@ StGaensler:
Habe heute Abend die Schaltpläne rausgesucht. Wenn nichts dazwischen kommt, werde ich sie ein ein paar Tagen gezeichnet haben.

Joe

NebuchadnezzaR_2069 · 11.02.2004

Hier sind die Pläne. Ich hoffe, ich nicht allzu grosse Fehler beim Zeichnen gemacht; denn wenn´s kracht übernehme ich keine Haftung

Joe

Stefan · 11.02.2004

Vielen Dank für die Pläne. Ich hoffe, dass da nichts kracht!!

Wo wir gerade bei Akkus sind: Hast du vielleicht auch einen Schaltplan für einen NiMH-Akkulader mit Delta-U-Abschaltung für 12-Volt, oder bin ich da billiger dran, wenn ich mir einen für 33€ bei Reichelt kaufe?

Was meinst du?

Vielen Dank,
Stefan Gänsler

NebuchadnezzaR_2069 · 11.02.2004

Ups! Die Frage hab ich ganz vergessen

Ich müsste da nen Plan in dieser Richtung haben. Aber ich denke, es ist weniger aufwändig den fertigen für 33 zu kaufen. Ich schick Dir den Plan, dann kannst ihn ja mal anschauen.

Joe

Stefan · 13.02.2004

Hallo,

es ist sogar billiger, wenn ich es nicht nach diesem Plan mache, da es den Regel-IC nicht bei Reichelt gibt, und bei Conrad kostet er 7,13€. D.h. wenn ich mir 10 Ladeschächte machen würde (die das Ladegerät für 33€ hat), zahle ich allein 70€ für die ICs. Ich glaube, ich kaufe doch das Ladegerät.

Vielen Dank,
Stefan

NebuchadnezzaR_2069 · 14.02.2004

Naja, ein Gerät aus Einzelteilen zu bauen ist meist teurer als ein fertiges Gerät. Besonders wenn man spezielle Teile, wie z.B. in diesem Fall, den TEA1101 benötigt.

PS:
Hast Du den Laderegler für Deinen Bleiakku schon gebaut?

Joe

Stefan · 14.02.2004

Nee, den habe ich noch nicht gebaut. Das soll eine "USV" fürs Zeltlager werden. Ich muss noch ein wenig planen und dann die ganzen Sachen bestellen. Wenn ich fertig bin, melde ich mich wieder!

PS: Wie viel Ampere kann ich auf einer Normalen Lochraster-Platine maximal draufgeben? Ich würde die Ladeschaltung gerne auf Lochraster aufbauen, da ich mit dem Ätzen sehr wenig Erfahrung habe.

NebuchadnezzaR_2069 · 14.02.2004

Hi!

Ich denke mit Deinem 7,5 Ah Akku wirst Du einen Ladestrom von max. 1 A haben. Dies dürfte eine Lochrasterplatine leicht verkraften. Wichtig ist nur, dass die Hauptstrombahnen etwas "dick" verzinnt, bzw. mit einem Draht überbrückt werden. Dies betrifft auch die Leitungen D (Drain) und S (Source) des FET´s.

Joe

Stefan · 14.02.2004

Wieviel hält eine Lochrasterplatine auf einem Streifen aus? Ich kann ja auch zwei parallele Leiterbahnen nehmen. (Die Platine hat wahrscheinlich eine Kupfer-Auflage von 35 Mykrometer und ist an den Stellen, wo sie gelocht ist (-> da ist die Schwachstelle) 1 mm breit)

NebuchadnezzaR_2069 · 14.02.2004

Ich bin kein Theorethiker, also kann ich Dir die genauen technischen Daten nicht nennen; ich kann Dir nur praktische Tipps geben.

Wenn genug Platz ist, dann verlöte mit ausreichend Lötzinn zwei parallele Leiterbahnen. Ansonsten löte parallel auf einer Leiterbahn einen Draht mit z.B. 0,2 mm² Querschnitt.

Joe

Stefan · 25.02.2004

Ich glaube, ich Ätze die Platine doch selbst.

Ich habe noch eine Frage zu deinem Schaltplan: Bei der Batteriekontrolle ist der Pin 3 auf Masse gelegt. Im Internet habe ich einen Schaltplan gefunden (Conrad-Bausatz), bei dem an diesen Pin noch eine LED angeschlossen ist. Diese soll leuchten, wenn der Wert auserhalb des eingestellten Fensters ist. Kannst du den Fehler in deinem Schaltplan noch beheben, oder mir erklären, warum du ihn auf Masse legst? Ich hätte ihn einfach frei gelassen.

NebuchadnezzaR_2069 · 25.02.2004

Auf meinem Plan liegt Pin 3 des Fensterdiskriminators TCA965 definitiv auf Masse. Laut Datenblatt ist dies der Ausgang D, der in dieser Schaltung nicht verwendet wird. Verwendet werden nur die drei Ausgänge A (Pin 2), B (Pin 14) und C (Pin 13).

Wäre aber interessant zu wissen was passiert, wenn man an Pin 3 ein LED über einen 470 Ohm Widerstand an Plus legt.

Joe

Stefan · 25.02.2004

Die LED leuchtet auf, wenn der Spannungswert außerhalb des eingestellten Bereiches ist (egal ob drunter oder drüber).

Stefan · 26.02.2004

So, jetzt habe ich das alles in Eagle gezeichnet und probiert zu Routen.

Ich will die gesammte Elektronik nämlich im Akku-Gehäuse unterbringen, dort, wo jezt schon die Elektronik ist.

Wer Lust hat, kann sich ja mal an meinem Layout noch versuchen, und das dann Routen.
Die vier LEDs links müssen an ihrer Stelle bleiben, und die drei Spannungsbuchsen rechts auch.

Stefan Gänsler

NebuchadnezzaR_2069 · 26.02.2004

Mist, ich hab nur eine ältere Demo von Eagle, die schon zu alt ist.

Hab lange nicht mehr mit Eagle gearbeitet.

Joe

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Stefan

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