Akku Entladeschaltung - first Test

Na, dann auch mal ein Post von mir. Hab meine Entladeschaltung dieses Wochenende getestet.
Was, wen? Ganz einfach: Eine Schaltung, welche an ein Arduino Board angeflanscht, es ermöglicht die Entladekurve eines Akkus aufzuzeichnen.

Ja, natürlich - ein Leben ohne Entladeschaltung ist möglich. Auf die mentalen Abgründe, warum ich trotzdem eine haben muss, möchte ich gar nicht eingehen.

Oder doch:
Es sind die Dinge, welche im Leben einfach so passieren, wie z.B. der vergebliche Versuch mit einem Billig-Navi Geo-Caching zu machen. Es reicht nicht, das dieses Ding gerade mal genau genug ist, den Landkreis in dem man sich befindet korrekt anzuzeigen - nein irgendwo, mitten in der Botanik, am Ende der Welt, den genervten Sohn nörgelnd hinter sich, versagt auch noch der Akku. Nicht verzagend tackert der findige Bastler einfach ein paar zusätzliche Akkus an das Teil, ist doch eigentlich kein Problem, oder? Leider doch, wie der Feldversuch zeigte. NiMH Akkus haben eine zu steile Entladekurve. Mehr Akkus und ein Spannungsregler wären nötig. Einige Modifikationen später packte mich der Ehrgeiz. Ist das denn so schwer das Flimmerding mit Energie zu versorgen? Offensichtlich. Akkus, das große Rätsel, Chemie inside, ein Mysterium. Düstere Geschichten über Memory-Effekte, abgebrannte, ja sogar Explodierende Zellen, Sandbunker und vieles mehr!

Das Thema "Akku" verfolgt mich eigentlich seit einigen Jahren. In meinen ersten Robter-Projekten war es immer ein Problem über den Ladestand der Akkus nicht genau Bescheid zu wissen. Voll, halb leer, eine Zelle schlecht, oder zwei, und wie schlecht ist schlecht?

Heutzutage verwendet man eigentlich keine Ni-Mh Akkus mehr. Zumindest im Modellbau. Das Zeitalter der Lithium-Akkus ist längst angebrochen. Doch so einfach und robust wie die alte Technik sind sie nicht. Überladen, ebenso sowie tiefentladen führt zum sicheren Exitus der Zellen.

Also sind zwei Dinge beim Einsatz notwendig: ein ordentliches Ladegerät und im Verbraucher ein Tiefentladeschutz. Natürlich könnte man jetzt einfach hergehen, Akku kaufen, irgendwo her einen Tiefentladeschutz holen (z.B. ELV), Ladegerät dazu, ran ans Navi und fertig.
Doch da komme ich mir selbst in die Quere. Warum soll ich für wenig Geld kaufen, was man mit viel Aufwand (und mehr Geld) auch selber bauen kann?

Deshalb das große Ziel: ein Ladegerät bauen für Li-Io / Li-Po Akkus, eine Entladeschaltung dazu und irgendwie alles so gemacht, dass man sichtbar hat, was im Akku drin ist.

Und deshalb bin ich heute an einem Punkt, wo eine Entladeschaltung unabdingbar ist.

Zum Projekt:

Erste Station: Alten, kaputten Laptop aus der Schublade geholt, Akku aufgesägt, Entladeschaltung gebaut und Kennlinie aufgezeichnet.

Die Entladeschaltung ist denkbar einfach. Spannung wird über einen Spannungsteiler direkt gemessen, der Strom als Spannungabfall über einen Shunt. Über eine OP-Verstärkerschaltung wird die Shunt-Spannung in den Messbereich des AD-Wandlers gebracht. Die Schaltung zu posten lohnt eigentlich noch nicht, findet man überall im Netz.
Ach ja, Basis ist natürlich ein Arduino-Board, mit zusätzlichem SD-Card-Shield.

Hier teste ich ob die Software richtig funktioniert und gleiche die Schaltung ab. Als "Akku" dient ein Netzteil, die Lampe als Stromsenke.

Erster Einsatz. Die originale Akku Elektronik hab ich dran gelassen. Bei welcher Entladespannung wird sie abschalten?

Auf der SD-Karte wird der Entladevorgang aufgezeichnet:

Strom in Blau, Spannung in Rot. Den Leistungstransistor hab ich ohne Kühlkörper betrieben, weshalb die Kennlinie des Stromes im ersten Viertel unstetig ist. Die "Beule" kommt übrigens davon, dass ich den Transistor angeblasen habe.

Erkenntnisse aus dem Versuch:

• Bei einer Zellenspannung von 2.8 - 3.0 Volt schaltet die Akku-Elektronik ab. Deutlich ist zu sehen, dass die abgegebene Leistung zusammenbricht. Es macht also keinen Sinn bis zu der Grenze von 2.5 Volt zu entladen, welche oft in verschiedenen Quellen genannt wird.
• Nach einer Entladung mit ca. 1.6A bis zur Abschaltung erholt sich der Akku wieder und die Zellenspannung steigt nach einer Stunde wieder bis ca. 3.6V an. Die Elektronik bleibt jedoch verriegelt. Heißt jedoch: mit weniger Belastung bekommt man mehr aus dem Akku heraus.
• Bemerkenswert ist, dass der Strom fast konstant bleibt, während die Spannung abfällt.

Als nächstes?
Die Entladung aufzuzeichnen war erst mal eine gute Fingerübung. Wirklich spannend ist jedoch der Ladevorgang. Zwischen Akku und Ladeelektronik soll ein entsprechender Monitor geklemmt werden, der die einzelnen Zellenspannungen und den Ladestrom aufzeichnet. Eine Schaltung dazu hab ich schon in Planung.

 To be continued.