Tiefentladungsschutz für Block Akku

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo www-Mitglieder,
ich bin zur Zeit daran meine erste Erfahrung mit Elektrotechnik zu machen und wie es nicht anderes sein könnte hab ich ein paar Fragen.
Na denn mal los, also es geht darum, dass ich mir ein transportables Gerät baue welches Halogenlampen mit 25watt beherbergt.
Es sollen vier Lampen sein. Diese wollte ich mit 9 Volt Block Akkus betreiben (Nennspannung 8,4V / NmH).
Dazwischen kommt noch ein Ein-Aus-Schalter.

Jetzt zum erheblichen, da die Lampen die Akkus einfach lehrziehen würden, würde das die Akkus zerstören da sie ja zu tiefentladen sind.
Deshalb will ich ein Tiefentladungsschutz einbauen, jetzt kommt die Frage der Fragen:
Wie geht das?
beziehungsweise
Was für ein Bauteil brauche ich dafür?

Desweitern die Frage:
Sollte ich jeder Lampe einen eignen Akku gönnen?
Wo sollte die Abschaltspannung liegen damit der Akku nicht zerstört wird.

Ich hoffe ich erlebe keinen Aha-Effekt weil ich das aus dem Physikunterricht mit Transistoren wissen sollte.

fragende Grüße
Michael

#2

Akku reicht nicht aus !
Moin,
…

transportables Gerät … Halogenlampen 25watt … 4x sein.

Halogenlampen ?
25W bei welcher Spannung ?

Diese wollte ich mit 9 Volt Block Akkus betreiben (Nennspannung 8,4V , NimH).

Das wird so nichts !
Die Kapazität ist viel zu gering.
Link z.B. -> 8,4 V, 200 mAh = 1,68Wh

…
Deshalb will ich ein Tiefentladungsschutz einbauen,

Bei diesem Akku hilft das auch nicht.
Der bringt keine 100W zum Leuchten.

fragende Grüße
Michael

mfg
W.

#3

Hallo,

welches Halogenlampen mit 25watt
Es sollen vier Lampen sein. Diese wollte ich mit 9 Volt Block
Akkus betreiben (Nennspannung 8,4V / NmH).

Das Konzept kannst du so getrost vergessen!
-> 9V-Blockakkus sind nimmer geeignet, 25W-Lampen zu befeuern
/t/schaltplan–14/6560462/13
-> Halogenlampen mit 9V-Nennspannung muß du erstmal finden.

Jetzt zum erheblichen, da die Lampen die Akkus einfach
lehrziehen würden, würde das die Akkus zerstören da sie ja zu
tiefentladen sind.

Ja, so was sollte man vermeiden.

Ich würde dir ein komplett anderes Konzept empfehlen.

  1. Als Lichtquelle weiße Power-LED. Da kann man mit 5…8W so viel
    Licht machen wie mit 25W Halogen.
    http://uwiatwerweisswas.dyndns.org/Uwi/LED_LAMPEN/XL…

  2. Als Akkus besser was deutlich größeres nehmen.
    Z.B. R6/AA/Mignon mit ca. 2000mAh (NiMH) als Packen zu 4 oder 10 Stück.
    Mit 4 Akkus (4,8V) kommt man gut über eine Flusspanung (ca. 3,3…3,6V)
    Mit 7(8) Akkus (kann man 2 LED in Reihe betrieben.
    Mit 9 oder 10 Akkus kannst du 3 LED in Reihe betreiben.

  3. Als einstellbare Stromquellenschaltung kann man was ganz einfaches
    nehmen. Erprobt ist das hier:
    http://uwiatwerweisswas.dyndns.org/Uwi/LED_LAMPEN/LE…
    Läßt sich auch leicht für Reihenschaltungen modifizieren.
    Am Gate des MOSFET kann man auch sehr einfach mit dem Entladeschutz
    angreifen.

  4. Wenn man mit der Akkuspannung dicht an die Fluspannung der LED geht,
    erledigt sich das Problem der Schlusspannung evtl von selbst,
    weil die LED dann eh keinen Strom mehr ziehen.
    Z.B. mit 9 Akkus hat man ca. 10,8…1,25V bei 3 LED in Reihe ist
    aber bei ca. 9V geht der Strom stark zurück. Sofern man also nicht
    die Lampen komplett unbeaufsichtigt betreiben will, sieht man
    ganz deutlich, wenn der Akku leer ist, bevor die zulässige min.
    Spannung von ca. 1V pro Zelle unterschritten wird.

Eine elektronische Entladeschlussschaltung kann man natürlich auch
einbauen (z.B. IC ICL7665).

Gruß Uwi

#4

Deshalb will ich ein Tiefentladungsschutz einbauen, jetzt
kommt die Frage der Fragen:
Wie geht das?
beziehungsweise
Was für ein Bauteil brauche ich dafür?

Hallo Michael.

Am einfachsten geht das mit einem Unterspannungsauslöser.
http://de.wikipedia.org/wiki/Unterspannungsausl%C3%B…

Ganz davon abgesehen, dass bei diesen Leistungen selbst eine Autobatterie sehr bald schlapp machen würde.

Vergiss den 9-Volt-Block!

Gruß

#5

Ich danke euch für die schnellen Antworten und werde mir das zu Herzen nehmen.
Ich wolte nur selber noch ein paar Dinge anfügen:
Unzwar bin ich auf die Idee eine Halogenlampe mit einem 9 Volt Block Akku zu betreiben darauf gekommen, weil ich es ausprobiert habe.
Ich hielt einfach die Lampe mit ihren Kontakten an die des Akkus und sie Leuchtet für meine Nutzung hell genug.( Ich habe mich übrigens verguckt es ist eine Lmape mit 12v/20watt)

Was ich wohl noch vergessen habe ist die Nutzungszeit, das Gerät wird nicht länger als eine Minuten am Stück an sein. Der Durchschnitt wird wohl 30 Sekunden betragen
Dafür aber oft ein und ausgeschaltet. An einem Abend ca 30-50 mal.

LED´s wollte ich auch benutzen aber auf jedenfall auch etwas mit einer niedrigeren Kelvinzahl deswegen die Halogenlampe. Die Farben des Lichts sind erheblich für mich.

dankender Gruß
Micha

#6

Hallo,

Spannung von ca. 1V pro Zelle unterschritten wird.

Eine elektronische Entladeschlussschaltung kann man natürlich
auch
einbauen (z.B. IC ICL7665).

Gruß Uwi

einen Tiefentladeschutz für in Reihe geschaltete Akkus ohne Zugriff auf die einzelnen Zellen (Block-Akku) kann es m.E. nicht geben. Die
schwächste Zelle in dem Block (Zelle mit kleinster Kapazität) kann schon tiefentladen sein, wenn die Summenspannung noch größer als n Volt ist, mit n = Zellenzahl im Block.

Viele Grüße von
Haubenmeise

#7

gut funktioniert das mit einer 5W-Lampe. das ist dann die primitivste Taschenlampe der Welt. Dann gehen übrigens so 30min bis 1h beim Akku. Und wenn der Akku leer ist, merkst du das ganuz schnell: Dann geht die Lampe binnen wenigen Sekunden aus, wie wenn sie heruntergedimmt wurde. Wenn du die Lampe nicxht unbeaufsichtigt betreibst, brauchste gar keinen Tiefentladeschutz. Sobald das Licht obige Erscheinung zeigt: Akku wechseln. Fertig.

#8

Hallo,

Block Akku zu betreiben darauf gekommen, weil ich es
ausprobiert habe.
Ich hielt einfach die Lampe mit ihren Kontakten an die des
Akkus und sie Leuchtet für meine Nutzung hell genug.

Aha, aber dann ist die Lichtausbeute bei Unterspannung
umso mieserabler, so daß man mit einer weißen Power-LED
bei 1…2 Watt schon mehr rausholen kann, als mit 20W
Halogen.
Dazu reicht dann auch ein Akkupack mit 4 Zellen AA
und die Schaltung wie ich sie verlinkt hatte.

(Ich habe
mich übrigens verguckt es ist eine Lmape mit 12v/20watt)

Egal, ändern nicht viel am Konzept.
Ein 9V-Akku-Block hat so um 120…150mAh.
Bei einer Belastung von 1.5…2A eher noch weniger.
Bei optimistischer Rechnung leuchtet die Lampe ca. 5min,
kann aber auch sein, dass sie nach 3 Minuten in die
Knie geht.

Was ich wohl noch vergessen habe ist die Nutzungszeit, das
Gerät wird nicht länger als eine Minuten am Stück an sein.
Durchschnitt wird wohl 30 Sekunden betragen
Dafür aber oft ein und ausgeschaltet.
An einem Abend ca 30-50 mal.

50mal 30sek. sind 25 Minuten x ca. 2A = ca. 0,7Ah = 700mAh.
Soviel sollte der Akku haben.

LED´s wollte ich auch benutzen aber auf jedenfall auch etwas
mit einer niedrigeren Kelvinzahl deswegen die Halogenlampe.
Die Farben des Lichts sind erheblich für mich.

Und warum schreibst du nicht mal, was du konkret vor hast?
Kann sein, dass LED jetzt völlig ungeeignet sind, aber
wir können das nicht wissen. Dann hätte ich mir die ganze
Mühe komplett sparen können.
Gibt aber auch LED mit unter 3000K Farbtemp. und man kann
weiße LED ja auch mit gelben oder roten kombinieren.
Gruß Uwi

#9

und man kann
weiße LED ja auch mit gelben oder roten kombinieren.

Bekommt man dann nicht unterschiedliche Farbschatten?

#10

dann kann man

  • keine 9Volt-Block vor Tiefentladung schützen
  • keinerlei Akkus/Batterien, die in Geräten eingelegt werden
  • man könnte es umgehen, indem man die Zellen selektiert.
    ich glaube nicht, dass die Kapazitätsschwankungen dabei das Problem sind. Nur große Unterschiede, also, wenn man z. B. unterschiedliche chemische Systemen nehmen würde, machen dann Probleme. Oder auch ein Zellversagen.
#11

Hallo,

Spannung von ca. 1V pro Zelle unterschritten wird.
Eine elektronische Entladeschlussschaltung kann man ::natürlich auch einbauen (z.B. IC ICL7665).

einen Tiefentladeschutz für in Reihe geschaltete Akkus ohne
Zugriff auf die einzelnen Zellen (Block-Akku) kann es m.E.
nicht geben.

Wie kommst du den auf diese schmale Brett?

So pauschal ist das falsch. Seit Jahrzehnten werden
Ladeschaltungen für Batterien von Akku-Zellen praktisch
benutzt und man hat bis heute damit wenig Probleme!

Die schwächste Zelle in dem Block (Zelle mit kleinster :Kapazität)kann schon tiefentladen sein, wenn die
Summenspannung noch größer als n Volt ist,
mit n = Zellenzahl im Block.

Für große n mag das stimmen, aber in Praxis ist
n selten höher als 6…12 und dann stimmt das so nicht.
Da ist der Ausfall einer Zelle sicher zu detektieren.

Weil die gerbächlichen Akkus eine recht stabile Sppannung
haben und daraus resultierend auch der Nennwert der
Summenspannung eine recht enge Toleranz hat, kann man
also nterspannung zumindest für kleine n sehr
wohl sicher detektieren.

z.B. Blockakku mit 7 x 1,2V = 8,4V

Wenn eine einzige Zelle unter 1V fällt, kommt man runter
auf weniger als 8,2V. Dass die restlichen Zellen dann
aber noch deutlich über Nennspannung liegen, ist nicht
plausibel, sofern die Zellen nicht sinnlos bunt
zusammengewürfelt wurden.
Eine Entladegrenze bei 8V müßte eben eingehalten werden.

Bei einem 12V-Bleiakku ist die Sache noch deutlicher,
wenn eine einzelne Zelle zusammenbricht.
Gruß Uwi

#12

Hallo,

dann kann man

  • keine 9Volt-Block vor Tiefentladung schützen

kann man schon, wie ich oben erkläre.

  • man könnte es umgehen, indem man die Zellen selektiert.

Akkupacks werden werkseitig nicht extra selektiert.

Es reicht aber, wenn man nur baugleiche Akkus gleicher
Technologie, gleichen Alterungszustandes und gleichen
Ladungszustandes zusammen betreibt.

In Praxis kommen die Packs natürlich werkseitig auch
aus einer Herstellcharge. Damit hat man optimale
Bedingungen. Wenn da eine Zelle leer wird, stehen alle
anderen auch kurz davor und die Zellenspannungen gehen
alle zusammen recht homogen nach unten.
Die Differenz zwischen den Zellen ist kaum größer als
einige 10mV bis ca. 100mV.

ich glaube nicht, dass die Kapazitätsschwankungen dabei das
Problem sind.

Prinzipiell sind sie das. Zumindet wer Akkupacks
zusammenwürfelt, riskiert Tiefentladung der schwächsten
Zellen.
Dann muß eben die Überwachung eng limitiert werden.

Nur große Unterschiede, also, wenn man z. B.
unterschiedliche chemische Systemen nehmen würde,
machen dann Probleme.

Das ist natürlich ganz übel.

Aber manche Leute (auch Kinder) schmeißen alles zusammen,
was sich im Haushalt finden läßt.
Da werden uralte Akkus zusammen mit neuen in eine Lampe
oder Modellauto getan oder volle und halb volle Zellen
zusammen benutzt und natürlich das noch so lange betrieben,
bis absolut gar nix mehr leuchtet oder das Auto keinen
Ruck mehr macht. Dann sind mit Sicherheit Zellen
tief entladen und nach 3 mal Benutzen tot.

Oder auch ein Zellversagen.

Ist dann in der Regel eher die Folge von Akkumissbrauch.
Falls es normale Altersschwäche ist, kommen danach die
anderen Zellen sowieso auch bald.
Gruß Uwi

#13

Hallo,

und man kann
weiße LED ja auch mit gelben oder roten kombinieren.

Bekommt man dann nicht unterschiedliche Farbschatten?

Also Farb"schatten" entstehen da wohl kaum,
aber Schattierungen vor allem am Rand des Ausleuchtbereiches
sind wohl möglich.
Kommt drauf an, wie man das macht und welche Ansprüche
man stellt.
Gruß Uwi

#14

Hallo Uwi,

Wie kommst du den auf diese schmale Brett?

„diese schmale Brett“ ist nicht so schmal wie Du denkst. Wenn meine Überwachungsschaltung für 6 AA-Akkus wieder abgeschaltet hat, weil eine Zelle weniger als 1 Volt hat, werde ich die anderen Zellenspannungen mal messen (und natürlich die Gesamtspannung) und hier darüber berichten.
Bis denn!

viele Grüße von
Haubenmeise

#15

Hallo Uwi,
um nicht in den Verdacht zu geraten, ich verwende Akku-Zellen aus der Spielzeug- oder Schrottkiste, um sie als Akku-Pack zu betreiben, möchte ich Folgendes vorausschicken: Es handelt sich bei den Akkus, die ich gemessen habe, um Sanyo eneloop-Akkus, die von meinem Lieferanten bzgl. Kapazität extra für mich ausgesucht wurden. Die Kapazitäten stimmen, zum Zeitpunkt des Kaufes, auf ±1% überein. Die 6 AA-Akkus haben ca. 50 Lade/Entlade-Zyklen hinter sich, geladen wurde mit einem Ladegerät, das -Delta-U-Ladeschluss erkennt
Nun zu meiner Messung: Mein Einzelzellen-Entladeschluss-Erkennungsgerät gibt ein Signal -rote LED leuchtet-, wenn irgendeine der 6 Zellen eine Spannung von 1 Volt unterschreitet. In diesem Zustand,d.h. bei weiter eingeschalteter Last, hatten die andersn 5 Zellen eine Spannung von 5.8 Volt. Wenn man nur die Summenspannung der 6 Zellen misst,um beim Unterschreiten einer Grenzspannung die Last abzuschalten, hätte man in meinem Fall diese Grenzspannung auf 6.8 Volt einstellen müssen, damit der schwächste Akku nicht tiefentladen wird.
Angenommen, der schwächste Akku wird im Laufe seines Lebens noch schwächer, würde er bei dieser Art der Akku-Block-Entlade-Schlussspannungs-Erkennung sicher bald seinen Geist aufgeben.
Aus diesem Grunde war ich der Meinung, es gibt keinen Tiefentladeschutz bei Block-Akkus, wenn nicht die Anschlüsse aller Zellen zugänglich sind.
Wie ich von meinem o.g. Lieferanten hörte, werden bei Geräten mit Akku-Blocks die Grenzspannungen oft viel zu hoch eingestellt, was außerdem einen Verzicht auf Ausnutzung der Akku-Kapazität bedeutet.
Soviel zu dem „schmale Brett“.
Viele Grüße von
Haubenmeise

#16

Hallo Uwi,
zu der Sache was ich denn vorhabe.
Es soll umgrunde aussehen wie ein Bessen.
Der Stab und der Kopf (auf welchem die Lampen und Akkus untergebracht sind) sind mit einem Kugellager so verbunden das man den Kopf in einer flüssigen Bewegung unabhängig vom Griff drehen kann.
Das ganze brauche ich dazu um Lichtbilder zu machen.
Um die Art von Bilder leicht zu erklären einmal den Link anschauen:
http://www.lichtfaktor.eu/blog/?page_id=3
Deshalb ist auch die Farbtemperatur wichtig.

Ich hatte auch vor von sanyo eneloop akkus zu verweden da ihr mich von den 9 volt blöcken weg gebracht habt.
Das ich auch immer nur Packs von Akkus zu verwenden habe, welche den gleichen Ladestand haben ist mir auch klar.

Noch die Frage an Haubenmeise ich bin zur Zeit auf der suche nach einem geeignetem Ladegerät, welches verwendest du?

Ich habe auch noch die Frage ob ich die LEDs mit den „Kaltlichtschirmen“
(ich denke so heißen die Schirme die die Halogenstrahler für zu Hause umgeben) von Halogenstrahlern verwenden kann. Sonst würden die einzelnen LEDs viele kleine Punkte auf dem Bild ergeben und das kann ich nicht gebrauchen.
So weit wie ich mich jetzt durch das I-Net geklickt habe würde ich nur von der Bauart (nicht von den elektrischen Gegebenheiten) solche LEDs:

http://www.leuchtmittelprofi.de/product_info.php/inf…

In so etwas wie einen Kaltlichtschirm von Halogenstrahlern stecken damit ich ein homogenes Leuchten bekomme und keine einzelnen Punkte.

Gruß
Michael

#17

Hallo,

hätte man in meinem Fall diese Grenzspannung auf 6.8 Volt :einstellen müssen, damit der schwächste Akku nicht :tiefentladen wird.

Ja und? Das ist doch auch Zweckmäßig.
Damit kommt man knapp an ca. 1,1V pro Zelle ran.
In dem Fall ist ein NiMH-Akku auch tatsächlich kurz vor
ganz leer.

Wie ich von meinem o.g. Lieferanten hörte, werden bei Geräten
mit Akku-Blocks die Grenzspannungen oft viel zu hoch
eingestellt,

Was heißt denn, viel zu hoch?
Wenn die Zellenspannung bei NiMH-Akkus unter ca. 1,15V
kommt, hat man sowieso nur noch eine geringe Restladung.
Die Entladekurve sieht typisch so aus:
http://www.basytec.de/Literatur/memoryeffekt/Fig13.gif

was außerdem einen Verzicht auf Ausnutzung der
Akku-Kapazität bedeutet.

Natürlich muß man auf etwas Restladung verzichten,
aber was bringen einem die restlichen 3% Ladung,
wenn man dabei riskiert, die Akkus zu schädigen.

Soviel zu dem „schmale Brett“.

Ja eben. Da beweist doch, dass man sehr wohl Batterien
mit nicht zu großer Zellenzahl sinnvoll überwachen kann.
Gruß Uwi