Servus,

da ich inzwischen zu der Erkenntnis gelangt bin, daß ich auf Dauer für meine neueren A123-Akkus einen Balancer brauche, habe ich über über das "wie" nachgedacht:

Da ich eine bequeme Lösung bevorzuge und kein zusätzliches Gebamsel am Akku mag, wäre es doch reizvoll, den Balancer (eigentlich Limiter) in den Akku mit einzubauen. Einen Balancer habe ich bis jetzt noch nicht, also müßte ich mir diesen sowieso erst anschaffen oder bauen, also kann man da ja auch gleich was eigenes entwerfen!
Also folgendes schwebt mir da vor:
eine kleine Platine an jeder einzelnen Zelle, die bei Überschreitung der Spannung (>3,6V) einen Entladestrom fließen lässt, eine LED für die Funktionskontolle (sieht man ja durch den Schrumpfschlauch des Akku-Packs) und das Ganze natürlich klein und leicht, damit der Akku nicht unnötig viel schwerer wird. Das kleine, SMD-bestückte Platinchen dürfte wohl kaum mehr als ein Gramm wiegen. Da es für jede Zelle 1x benötigt wird, sollen keine teueren und nur leicht erhältliche "Brot-und Butter"-Komponenten verwendet werden. Weil die Schaltung ständig an der Zelle angeschlossen ist, soll auch kein nennenswerter Ruhestrom fließen.
Aktuell besteht der Schaltungsentwurf aus einem LM385 als Spannungsreferenz (SO-8 Gehäuse) und einem PIC12F675. Der PIC befindet sich im Sleep-Modus und wird nur von Zeit zu Zeit über den Watchdog-Timer aufgeweckt, dadurch braucht die Schaltung Standby nur wenige Microampere. Der LM385 wird nur mit Strom versorgt, wenn die Zellenspannung gemessen wird.
Über einen Transistor (BC807) und Widerstände werden ggf. bis zu 200 mA "verbraten" (analog geregelt über PWM+Tiefpass). Da die ganze Schaltung an der Zelle klebt, funktioniert diese als Kühlkörper und leitet die Wärme ab, so daß sich auch die winzige Platine nicht übermäßig erwärmt - immerhin müsste diese max. etwa 0,8W verbraten.
Über Kurzschluß eines Ports des PICs an Masse wird die Schaltung abgeglichen, d.h. der Controller speichert dann den aktuell gemessenen Spannungswert als Schwellenspannung ab.
Steigt die Akkuspannung an (= Laden), blitzt die LED zur Funktionskontrolle immer mal kurz auf.
Wird "balanciert", kann man am Impuls/Pausenverhältnis den "Spannungsüberschuss" der Zelle ablesen.
Bei den Kosten rechne ich so mit ca. 3 Euro pro Platinchen (Platine: <1 Euro, Microcontroller: 1,15, LM385: 0,28, Widerstände etc. im Cent-Bereich)

Na, was meint Ihr dazu?

Grüße,

Thomas

Hallo Wurpfel,

danke, aber der DS2726 geht doch nur für LiPos (U>4V), oder habe ich da etwas übersehen? Das Gehäuse ist, denke ich, mit "Hausmitteln" auch blöd zu verarbeiten...

Zum MAX11068 gibt's kein Datenblatt zum 'Runterladen, und einfach so im nächsten Elektronikladen bekommt man ihn wohl auch nicht. Was mir bei der "zentralen" Platine ein wenig fehlen würde, ist die simple, optische Funktions- und Statuskontrolle, und man muß eine größere, komplexere Platine machen, mit allen Balancer Widerständen drauf und der damit zentral dort zu verbratenden Verlustleistung. Das würde sich meiner Meinung nach halt eher für einen externen Balancer anbieten.

Grüße,

Thomas

Hallo Volker,

1000 mA (oder sogar noch mehr) könnte man mit etwas zusätzlichem Aufwand in Form eines externen Widerstands und FETs auch leicht erreichen, nur halt nicht auf einem fingernagel-großen Platinchen mit ein paar SMD-Bausteinen. Knapp 4W auf vielleicht 2 Quadrahtzentimetern sind halt doch etwas viel!
Aber ich denke nicht, daß es in der Praxis tatsächlich notwendig ist. Wenn die Zellen nur halbwegs in Ordnung sind, sind ja nur kleine Ladungsunterschiede auszugleichen (ein paar Milliamperstunden). Zudem ist es bei den A123-Zellen, im Gegensatz zu LiPos, nicht so kritisch, wenn die Spannung mal 0,1 bis 0,2 V über die Ladeschlußspannung hinausgeht. Wichtiger dürfte sein, daß ein evtl. vorhandenes Ungleichgewicht sich im Laufe von vielen Ladezyklen nicht immer mehr verstärkt, und das wird auch durch einen kleinen Ausgleichsstrom wirksam verhindert. Die Schaltung soll bei mir das machen, was ich jetzt erwas umständlich von Hand machen muß, nämlich regelmäßig alle paar Zyklen mal am Ende der Ladung die Zellenspannung nachmessen und ggf. Zellen, die etwas zu hoch liegen, ein wenig zu entladen. Dazu brauche ich auch manuell keinen hohen Entladestrom.

Grüße,

Thomas

Hallo Christoph,

Zitat

Original von chemienator
Steigt die Zellenspannung über die Z-Spannung, wird die die Leistung über den Widerstand verbraten. Wenn du das ganze leuchtend haben willst, klemmst du halt noch ne LED mit ran.

Den Umweg über Käfer verstehe ich da nicht wirklich.
Wozu muss man jeden Sch*** über Digitalelektronik friemeln, wenn das Ganze auch genausogut mit 2 einfachen Bauelementen zu realisieren ist, die jeder Hobbyelektroniker in der Schublade hat?

tja, wenn das so einfach ginge, hätte (nicht nur) ich schon längst eine solch einfache Schaltung an jeder Zelle dran!
Geht aber so nicht - nicht nur, wegen der Streuung der Z-Diode (könnte man ja selektieren) und der Temperaturdrift, sondern vor allem wegen der "weichen" Kennlinie einer Z-Diode. So, wie Du hier schreibst, hast Du Dich offenbar tatsächlich noch nicht mit dem Verhalten von realen Z-Dioden auseinandergesetzt und hältst das offenbar auch nicht für nötig (Zitat: " was interessiert dich die Kennlinie?").
Bitte mach eigene Experimente oder frage jemanden, der sich damit auskennt, aber unterstelle hier keinem, daß er nicht die einfachsten Grundschaltungen beherrscht!

Hier nochmal die Aufgabe: eine Schaltung, die permanent am Akku verbleiben kann, also Ruhestrom im Microamperebereich, kein zusätzliches Gebamsel in Form von Balancer-Anschluß oder Schnittstelle zum Ladegerät, Entladestrom bei U>3,65V im 100-200 mA-Bereich, leichte Überwachung der Funktion der Schaltung selbst und des Akkus durch Augenschein. Letzteres ist eigentlich weniger wichtig, aber wenn schon ein Controller da ist, der vielleicht auch kaputt gehen könnte, oder sich evtl. mal aufhängen könnte, gibt die LED einfach ein Gefühl der Sicherheit.

Grüße,

Thomas

So sieht die Schaltung konkret aus:

Layout und Bestückung...

(Originalgröße ist 10 x 30 mm)

Hallo Hermann,

durch Änderung des Layouts müsste sich dafür auch problemlos ein Atmel, z.B. ATiny5, verwenden lassen. Die Schaltung selbst wird sich nicht viel ändern.

Grüße,

Thomas

Hi Hermann,

die Software muß ich auch für den PIC noch schreiben - wird aber bestimmt nicht sehr komplex werden. Sollte also dann für jemanden, der schon mal ein paar Zeilen Code für Atmels geschrieben hat, auch kein Problem darstellen. Zeitkritisch ist das Ganze ja auch nicht, geht also sicher auch in Bascom oder C. Da gibt's ja auch hier im Forum schon einige Aktivitäten...

Grüße,

Thomas