Überladeschutz für NiCd Im Unterforum Alle anderen elektronischen Probleme - Beschreibung: Was sonst nirgendwo hinpasst
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BID = 534446
Solarzepp Gerade angekommen
Beiträge: 3 Wohnort: Schweiz
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Hallo zusammen!
Ich bin Schüler an einem Gymnasium und schreibe momentan eine Arbeit über einen Solarbetriebenen Zeppelin. Ich habe dabei ein Problem bekommen, das sich wie folgt präsentiert:
Ich habe x Solarzellen mit je 0,4 V. Damit mir der Zeppelin nicht einfach unkontrolliert durch die Lüfte fliegt wenn mal die Sonne weg ist, brauche ich einen Pufferakku. Dieser ist aus Kosten/Schwierigkeits/Ladetechnischen Gründen nicht ein für Modellbau Optimaler LiPo, sondern ein NiCd. Nun darf ich diesen nicht überladen (was ja bekanntlich nicht gerade gesund ist). Ich kann natürlich die Solarzellen so schalten, dass sie auf 1,2 V kommen, was bedeutet, dass der Akku gar nicht überladen kann, kann jedoch auch einfach den Akku so gross dimensionieren, dass eine Überladung sehr unwahrscheinlich ist. Beide Varianten sind aus Gründen der Effizienz nicht möglich, deshalb brauche ich eine Schaltung für einen Überladeschutz.
Ich habe zwar im Internet gesucht, Bücher gelesen usw. jedoch nichts gefunden, dass mir wirklich weitergeholfen hätte.
Vielen dank schon jetzt mal für Antworten!
gruss Michael |
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BID = 534449
Beckenrandschwimmer Schreibmaschine
    
Beiträge: 1923 Wohnort: Altrip
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Welche Akkukapazität setzt du denn ein, wieviel Strom liefern deine Solarzellen?
NiCd kann man ohne Weiteres mit 1/10 der Kapazität "überladen". Das heißt, bei einem 1000mAh Akku kannst du ständig mit 100mA laden, ohne dass sich die Lebensdauer zu sehr verkürzt.
Allerdings wäre ein LiPo oder LiIo einfacher zu laden, da sich diese Akkus wie Kondensatoren verhalten. Je mehr sie geladen sind, desdo höher ist die Akkuspannung.
Wenn du darauf achtest (2*OP + 1*FET), dass die Ladespannung nie höher, als 4,15V, der Ladestrom nie höher, als 8/10tel der Kapazität und die Entladespannung nie kleiner 3,6V ist, hast du keine Probleme mit einem Li-Akku. |
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BID = 534470
Solarzepp Gerade angekommen
Beiträge: 3 Wohnort: Schweiz
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Akkukapazität ist = 1,1 Ah
Akkupack mit 6 NiCd Zellen mit je 1,2 V.
Die Solarzellen liefern einen Strom von je ca. 400 mA.
Ein LiPo wäre natürlich einfacher zu laden, jedoch wirkt sich das negativ auf die gesamteffizienz aus. Der Ladevorgang dauert erheblich länger, was ich mir nicht leisten kann (Der Zeppelin sollte möglichst unterbrechungsfrei fliegen können) Dies führt jedoch zu den mit LiPos allgemein bekannten Risiken bei Tiefentladung und Überladung (Explosionen u. Brände), was in meinem Falle ziemlich schlimm wäre. Deshalb habe ich mich für die variante NiCd entschieden.
Zitat :
| NiCd kann man ohne Weiteres mit 1/10 der Kapazität "überladen". Das heißt, bei einem 1000mAh Akku kannst du ständig mit 100mA laden, ohne dass sich die Lebensdauer zu sehr verkürzt. |
Das hab ich nicht ganz kapiert. Soll das heissen, dass wenn der Akku voll ist, ich trotzdem noch mit 100mA weiterladen kann, sodass eigentlich nicht viel passiert? Weil der wird ja warm, und sobald der auf einer gewissen temperatur ist (ich glaub ca. 48 Grad) dann schadet das dem Akku ziemlich fest.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: Solarzepp am 14 Jul 2008 17:00 ]
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BID = 534603
photonic Schreibmaschine
    
Beiträge: 1301 Wohnort: Zürich, Schweiz
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Bei so kleinen Ladeströmen hält sich die Erwärmung in engen Grenzen. Daher funktioniert auch die Delta-Peak Abschaltung die sonst beim Schnelladen von solche Akkus verwendet wird bei so niedrigen Stömen nicht mehr zuverlässig. NiMH Akkus verhalten sich vergeleichbar zu NiCd, falls du auf dem Markt keine NiCd Zellen mehr finden solltest... Die Überladene Energie wird einfach verheizt. GP 4100 mAh NiMH Sub-C Zellen stecken z.B deinen Ladestrom gemäss Datenblatt mindestens 1 Jahr ohne Selbstzerstörung weg, da ist keine Elektronik nötig. So viele Betriebsstunden wird das Luftschiff wahrscheinlich auch nicht zusammenbekommen...
Datenblatt: http://www.gpbatteries.com/pic/430SCHR.pdf
Die von dir angegebenen Akkus werden allerdings an dauernden 400 mA sterben. Am einfachsten bringst du einen Temperatursensor an den Batterien an, der die Ladung bei stärkerer Erwärmung über Umgebungstemperatur (z.B um 10°) unterbricht. Die Akkus werden erst warm wenn sie voll sind. Vorher ist der Ladewirkungsgrad über 95%. Andere Ladeenderkennungen als Delta Peak und Zellentemperatur sind bei NiCd und NiMH untauglich.
Ein LiPo wäre schon der ideale Akku, schon vom Leistungsgewicht, bau einfach einen Spannungsregler der die Ladespanung auf 4.200 V pro Zelle begrenzt, dann explodiert oder brennt nichts. Die Zellen solltest du so dimensionieren dass ein Ladestrom von 1C nicht überschritten wird, also ist alles ab ca. 500 mAh passend. Die Entladeendspannung solltest du auf 3 V pro Zelle setzen, dann ist auch eine Tiefentladung ausgeschlossen. Das gute an LiPo Akkus ist der nahezu 100%ige Ladewirkungsgrad und dass sie mit Konstantspannung nciht überladen werden können, auch bei einem Ladestrom von 1C erwärmt sich der Akku überhaupt nicht. Beim Staufenbiel gibt es diese Akkus z.B recht günstig, zu vergleichbaren Preisen wie NiMH.
http://www.modellhobby-shop.de/
Zitat :
| (Explosionen u. Brände), was in meinem Falle ziemlich schlimm wäre |
Ich gehe daher mal davon aus dass dein Luftschiff mit dem Gas gefüllt ist das halb so viel Gewicht hat wie Helium  . Würde ich auch so bauen... Pass beim Luftschiff-Füllen bloss auf elektrostatische Entladungen auf, Flaschengas ist furztrocken und kann leicht zu elektrostatischen Aufladungen führen. Das Luftschiff mit Antistatikmittel imprägnieren ist sicher eine gute Idee, und auch die Verwendung von geerdeten Gaszuleitungen und einem Potentialausgleich zum Luftschiff. Nicht dass du die Hindenburg im Miniformat nachbaust.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: photonic am 15 Jul 2008 1:56 ]
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BID = 535299
Solarzepp Gerade angekommen
Beiträge: 3 Wohnort: Schweiz
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Erstmal Danke für die schnellen Antworten!
Hab mich aufgrund (jetzt) offensichtlicher Vorteile für einen LiPo entschieden. Die Solarzellen liefern eine Spannung von ungefähr 7.8 - 8.4 V, einen Strom von etwa 600 mA. Der Lipo hat 740 mAh und 2 Zellen, dh. 7.4 V. Ein Überladeschutz wird somit überflüssig, da ich nie mit mehr als 1C lade und auch die Spannung zu tief ist, um den Akku voll zu laden. Jetzt muss nur noch ein Tiefentladungsschutz daher, und schon kann das ding abheben.
btw. Es fliegt wirklich mit Helium (Wasserstoff ist zwar ziemlich viel billiger, jedoch kann ich mir keine Explosion leisten  )
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BID = 535304
Beckenrandschwimmer Schreibmaschine
    
Beiträge: 1923 Wohnort: Altrip
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ACHTUNG!
Ist die Spannungsangabe die Leerlaufspannung, oder die Spannung bei den 600mA?
Wenn die Spannungsangabe die Spannung bei Belastung ist, so brauchst du UNBEDINGT eine Spannungsbegrenzung!
Bei meinen Ladeversuchen habe ich festgestellt, dass 4,200V die höchste Spannung ist, an der LiIo-Akkus noch nicht kaputt gehen. Schon bei 4,25V haben meine dicke Backen bekommen. (mit 0,003% Toleranz gemessen)
Deswegen hatte ich geraten, die Ladespannug pro Zelle auf 4,15V zu begrenzen.
Des Weiteren reagieren LiIo- Akkus sehr beleidigt auf Tiefentladung. Wenn du die Akkus länger behalten willst, solltest du 3,6V nicht wesentlich unterschreiten. (bei Belastung um 1C ca. 3,0V)
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