6-Zellen-Entladeüberwachung
02.01.2009 
09.01.2009 
enricoernesto (Praktiker) 
selbstentladung nimh-akkus
Wenn NiMH-Akkuzellen, in Serie geschaltet, entladen werden, besteht fast immer die Gefahr, dass die eine oder andere Zelle aus dem Pack zu tief entladen wird (unter 0.9 Volt). Wenn dann die Entladung nicht beendet wird, besteht die weitere Gefahr, dass die betreffende Zelle ohne Quellenspannung nur noch als Widerstand wirkt und sich die Polarität der Spannung an der Zelle umkehrt, was zur Zerstörung der Zelle führt.
Die nachfolgend angegebene Schaltung zeigt durch eine rote LED an, wenn eine der 6 in Serie geschalteten Zellen eine Entladespannung von 0.9 Volt (einstellbar) unterschreitet. Der Betrieb des Geraetes (z.B. ein Radio) muss dann beendet werden, die Akkus müssen neu geladen werden.
Statt einer LED-Anzeige kann auch die Einschaltung eines Warnton-Generators vorgesehen werden, oder der Gerätebetrieb könnte automatisch beendet werden, (was das Sicherste zur Schonung der Akkus wäre). Entsprechende Schaltungen hierzu werden hier nicht angegeben.
Ebenfalls nicht angegeben ist eine Schaltung zur Erzeugung einer negativen Versorgungsspannung zum Betrieb der Operationsverstärker. Es wird empfohlen, zu diesem Zweck einen IC TL7660 mit wenigen externen Bauteilen zu verwenden, der aus der positiven Gesamt-Akku-Spannung eine negative Spannung gleichen Betrages erzeugt.
Die Schalter S1 bis S6 müssen synchron ein oder ausgeschaltet werden (6-fach EIN/AUS- oder UM-Schalter). Es reicht jedoch, wenn man nur den Schalter S1 verwendet, der zum Einschalten des Gerätes (z.B. eines Radios) dient. Dann werden die Akkus durch die Entlade-Überwachungsschaltung entladen; dieser Entladestrom ist aber sehr viel kleiner als der Selbstentladestrom herkömmlicher NiMH-Akkus.
Zur Beantwortung von Fragen zur Wirkungsweise der Schaltung stehe ich gern zur Verfügung.
Kommentare
Kommentar von Heinz Hahn (enricoernesto) am 08.01.2009 um 10:42 geschrieben:
Hallo Eugen,
ich habe diese Schaltung auch schon mal für 4 Zellen gebaut.
Grundsätzlich würde ich empfehlen, mit Hilfe des ICs TL7660 die Gesamt-Akkuspannung zu verdoppeln und anschließend auf maximal 15 Volt zu stabilisieren (wenn sie sonst für die OVs zu groß würde). Mit dieser Spannung wird dann die Überwachungsschaltung betrieben. Ebenfalls mit TL7660 wird daraus eine negative Spannung gleichen Betrages erzeugt. Dann können die Zener-Dioden so bleiben wie hier angegeben. R37 bis R42 und R47 können evtl. zur Strombegrenzung angepasst werden.
In der hier angegebenen Schaltung ist der Betrieb des OV1 kritisch, da ein Pol der Differenzspannung am Eingang mit der positiven Versorgungsspannung zusammenfällt; aber es funktioniert!
Mich würde interessieren, ob die Sache mit den hier vorgeschlagenen Änderungen bei z.B. 10 Zellen gut arbeitet!
enricoernesto
Kommentar von guert am 08.01.2009 um 18:28 geschrieben:
Hallo enricoernesto,
schon im Text im Newsletter fiel mir der Nebensatz auf: "..., dass in der tiefentladenen Zelle der Strom in umgekehrter Richtung fließt,...", der im ersten Absatz steht. Damit niemand dieses Wunder glaubt oder dadurch verwirrt wird: Der Strom durch die betroffene Zelle fließt natürlich in der bisherigen Richtung weiter. Dafür sorgen mit Sicherheit die übrigen Zellen dieser Anordnung. Allerdings wird die Spannung in dieser schwachen oder vielleicht schon defekten Zelle umgepolt, eben weil die anderen Zellen den Strom weiterfließen lassen. Dadurch wird die betroffene Zellen dann völlig zerstört.
Ich finde in einem Beitrag auf dieser fachlich qualifizierten Seite sollen auch die Beschreibungen fachlich richtig formuliert sein.
guert
Kommentar von enricoernesto am 09.01.2009 um 09:05 geschrieben:
Hallo guert,
Du hast natürlich völlig Recht: Der Strom fließt weiter durch die tiefentladene Zelle in derselben Richtung wie vorher. Was ich meinte, war, dass sich die Polarität der Spannung an der Zelle umkehrt. Ich werde das gleich noch berichtigen, damit dem Wunderglauben nicht weiter Vorschub geleistet wird!
Ich danke Dir, dass Du auf diesen meinen Fehler aufmerksam gemacht hast!
Grüße von
enricoernesto
Kommentar von enricoernesto am 09.01.2009 um 09:18 geschrieben:
Hallo guert,
ich habe den ersten Absatz meiner Schaltungsbeschreibung umformuliert und hoffe, dass es so jetzt korrekt ist.
enricoernesto
Kommentar von guert am 21.01.2009 um 20:00 geschrieben:
Hallo enricoernesto,
klar doch! So passt es genau. Leider habe ich erst heute wieder hier hineingesehen und konnte die Änderung darum auch erst heute würdigen. :-))
Grüße
guert
Kommentar von tebbi am 24.10.2009 um 22:26 geschrieben:
Hallo,
ich habe gelesen das man der Selbstentladung, bei NiMh Zellen,entgegenwirken kann.
Indem man in einer Reihenschaltung von mehreren Zellen,
Schottky Dioden entgegen der Akku Polung schaltet.
Soll bedeuten Anode an Minuspol der Batterie und Kathode an den Pluspol.
Und dieses bei jeder Zelle.
Somit ist es möglich einer Umpolung in der Akku-Serienschaltung vorzubeugen.
Gruß
Stephan
Kommentar von enricoernesto am 25.10.2009 um 09:41 geschrieben:
Hallo Stephan,
die Umpolung kann man so wohl vermeiden, aber ich weiß nicht, ob die Tiefentladung auf 0 Volt den Akku nicht auch schon schädigt. Gegen die Selbstentladung kann man so, glaube ich, nichts ausrichten. Dagegen hilft nur, andere Akkus zu verwenden, z.B. ENELOOP von Sanyo.
Grüße aus MR
enricoernesto
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Kommentar von Eugen Nawrot am 07.01.2009 um 21:58 geschrieben:
Hallo,
ist die Schaltung einfach durch weglassen bzw.durch zuzätzliche OV-Stufen für z.B. 6V; bzw. für 12V zu modifizieren ? Bei 4,8V sind sicherlich auch Z-Dioden und R-Werte zu verändern.
Danke EUNA