Ideale Ladeverfahren NiMH für hohe Zyklenzahl ?

robert :

Aehem, also meine NiMh's werden bis (geschätzt) 90% Kapazität nicht warm (bei 1C) - einfach am Labornetzteil ohne Reflex. Wie auch, bei 15-

30mOhm Innenwiderstand gibts da ja fast nix zu erwärmen. Die Wärme wird wirklich erst am Schluss sichtbar.

M.

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ICS (Reflex) mißt nach dem Entladeimpuls im stromfreien Zustand. Die Abschaltung funktioniert genau wie bei den TEA's auch, dT/dt, dann Ausgleichsladung. Alles Normalvodoo. Der "NASA" Test bei dem das System sooooo toll war zeigt nur das die Unterschiede zu den Mitbewerbern marginal waren. Außerdem ist das schon 30 (dreißig) Jahre her.

Gruß Matthias D.

Ich bemerke schon früher eine Erwärmung - vielleicht ab 70% deutlich mit dem Finger. Das Peltier-Thermometer kann eine fortlaufende Erwärung durchaus auflösen.

Vgl. auch

"Die 70% überschritten, verliert die Batterie gleichmässig die Möglichkeit der Ladeakzeptanz. Der Druck steigt und die Temperatur nimmt zu."

Und GP Datenblatt u.a.

: Templadekurven steigen monoton an.

Mit 0.1K Auflösung gemessen sollte man signifikant merken ob Reflex-Pulse etwas bringen.

Grüsse Robert

Matthias D. wrote:

"NASA" Stichwort - endlich fand sich was wissenschaftliches dazu - wenn auch nur Abstracts:

" Title: Response of NiMH Cells to Burp Charging Author(s): Darcy, Eric C.; Pollard, R. Abstract: Performance cycling and calorimetric analysis of nickel metal hydride (NNH) calls have revealed that reverse pulse ('burp') charging improves performance over other charging techniques. Burp charging periodically applies a short-duration, high-rate discharge pulse followed by short rest during an otherwise galvanostatic charge as shown in Fig. 1. Results show improved charge input and output, lower heat generation during charge, lower charge overvoltage, and no loss of cycle life I. The burp charge method has been improved over the years purely by trial and error. Several hypotheses have been put forward (see articles cited in (1) to explain why burp charging improves performance For example, it has been suggested that the discharge pulses dislodge gas bubbles that would otherwise mask the active elect-ode surfaces. However, no evidence was found in the literature to support this or other hypotheses. Overall, a better understanding of the phenomenon is needed to help guide further improvements in the burp-charging method, and this is the objective of our investigation. NASA Center: Johnson Space Center Publication Date: 1999 Document Source: CASI No Digital Version Available: Go to Tips On Ordering Document ID: 20000086665 Price Code: A01 Meeting Information: 17-22 Oct. 1999; 1999 Joint International Meeting of the Electrochemical Society; FROM; Honolulu, HI; United States Keywords: NICKEL COMPOUNDS METAL HYDRIDES PULSE CHARGING HEAT GENERATION BUBBLES LIFE (DURABILITY) DIFFERENTIAL EQUATIONS Accessibility: Unclassified; No Copyright; Unlimited; Publicly available; Updated/Added to NTRS: 2004-11-03 "

" Title: Calorimetric evaluation of commercial Ni-MH cells and charges Author(s): Darcy, Eric C.; Hughes, Brent M. Abstract: The test objectives are to evaluate the electrical and thermal performance of commercial Ni-MH cells and to evaluate the effectiveness of commercial charge control circuits. The ultimate design objectives are to determine which cell designs are most suitable for scale-up and to guide the design of future Shuttle and Station based battery chargers. NASA Center: Johnson Space Center Publication Date: Feb 1, 1995 "

Publication Date: 02/1994 "reflex charging with ICS circuit resulted in premature charge termination; Ni-MH cells appear very tolerant to overcharge at low rates; Enstore's charger is more electrically and thermally efficient at high rates; and Ni-MH cycles much more efficiently than Ni-Cd with the delta-V/delta-t termination"

=> Also "reverse pulse ('burp') charging" bringt doch signifikant was - auch wenn nichtmal die NASA Leute wissen warum. Und gleichzeitig laden die alten ICS mit Wendepunkt-Abbruch aber nicht richtig voll.

=> man kann beides optimieren.

Bleibt die offene Frage, inwieweite ein CCS-artiges-Verfahren mit Ri-Rückrechnung bei NiMH deutlich den Zustand "100% voll" erkennen kann. Vom Toyota Prius weiss man aber, dass bei NiMH generell ab etwa

80% Ladezustand verstärkt Schadwirkung eintritt. NiMH scheint prinzipell seine hohe Kapaziät erst aus "Überladung" zu beziehen.

=> Taster, dass man die Top-Charge 90%, 95%, 100% nur bei Bedarf dazulädt. Meist braucht man die Top-Charge nicht und sie geht ohnehin binnen Stunden und Tagen durch die hohe Selbstentladung wieder verloren.

Grüsse Robert

PS: Der oberste Artikel würde mich am meisten Interessieren

Document ID: 20000086665 Könnte man für $19 in Papierform ordern und dann Wochen warten ... Weiss jemand ob und wie man bei uns über Uni-Bib o.ä. an den Artikel rankommt?

robert :

ist das Dach für die Unibibios.

M.

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Vorsicht, die NASA testet für Ihre Anwendung und das sind KEINE "normal" Akku'n sondern etwas völlig anderes.

Matthias D.

robert schrieb:

Die Dissertation von Eric C. Darcy zum selben Thema [1] findest Du z.B. unter

CU Christian [1] Eric C. Darcy, "Investigation of the response of NiMH cells to burp charging", University of Houston, 1998

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Christian Zietz  -  CHZ-Soft  -  czietz (at) gmx.net
WWW: http://www.chzsoft.com.ar/
PGP/GnuPG-Key-ID: 0x6DA025CA

Muss es nicht. Im Datenblatt steht doch klar und deutlich, dass

*pulsierende* Gleichspannung verwendet werden muss. Da kann man w=E4hrend der Ladung im einfach die AC-Komponente der Akkuspannung messen, und erh=E4lt den Innenwiederstand.

Wenn ich das richtig sehe, gl=E4tten mit Hilfe von R12/C7 die Spannung von Batterie und Strommesswiderstand, und vergleichen die mit Hilfe einer per R14/C8 gegl=E4tteten PWM-Spannung aus dem Chip. Wenn die PWM-Spannung aus IntOut im Bereich der gegl=E4tteten Akkuspannung liegt, kann man also aus dem Duty-Cycle von IntIn (dort sollte eine 100Hz-Schwingung auftreten= ) ablesen, wie lange der Akku + R8 bei der Halbwellenladung =FCber der Referenzspannung gelegen hat. Selbst wenn man den Akku mit Ri=3D0 annimmt kommt es an IntIn also zu einer Schwingung.

Misst man die Ver=E4nderung des IntIn-Dutycycles in Abh=E4ngigkeit des In= tOut Dutycycles erh=E4lt man eine sch=F6ne Messung der I/U-Kurve von Akku + R8= , und kann daraus den Innenwiderstand bestimmen.

Macht einem die L=E4ngsregelung nicht eigentlich die AC-Komponente kaputt? Grob =FCberschlagen komme ich bei 820R/10=B5F auf eine (C9/R3) auf eine Grenzfrequenz von 40Hz, da sollten die 100Hz schon ziemlich stark bei verformt werden.

Leider bis jetzt nicht. Wenn ich mal absolut nix zu tun habe (kommt leide= r fast nie vor), kann ich mal meinen ChargeManager 2000 mit einem Oszi betrachten. Der arbeitet mit CCS.

Wenn ich das Datenblatt richtig verstehe, dann ist das tats=E4chlich ein Watchdog, der den Ladestrom abschaltet, wenn der Chip abgest=FCrzt is= t, und daher nicht mehr mit 16kHz an Watch wackelt. Au=DFerdem wird es in den Ruhephasen genutzt. Da C4/R2 eine Grenzfrequenz von ca. 1Hz hat, kann sowieso nicht dauernd ein- und ausgeschaltet werden.

Behauptet wird es, damit sich die Chips verkaufen. Was tats=E4chlich passieren wird, ist dass das Programm im CCS-Controller (Buschtrommeln reden hier von vorprogrammiertem PIC) U und Ri =FCberwacht und daher besser am Ladeende abschalten kann, als -deltaU oder d=B2U/dt=B2, da einf= ach eine Gr=F6=DFe mehr gemessen wird, die sich auch abh=E4ngig vom Ladezusta= nd =E4ndert.

Ein Memory-Effekt existiert bei Consumer-Akkus ja eigentlich sowieso nicht, siehe d.s.e.-FAQ, sondern die Voltage Depletion durch dauerndes =DCberladen, wenn vorher nicht anst=E4ndig geleert wurde, und dann per Uh= r geladen wird. *Jedes* Verfahren mit Abschaltung, die tats=E4chlich vom Akkuzustand abh=E4ngt (also -dU, d=B2U/dt=B2, dT/dt) vermeidet diesen Eff= ekt, also auch CCS.

Haben sie wohl nicht. Aber die Messung kann damit (im Rahmen der Genauigk= eit der Netzspannung, hihi...) ohne explizite D/A und A/D-Wandler stattfinden= .

Wie MaWin schon sagte: LM393 ist ein Komparator, und die Dinger verhalten sich wie ein OpAmp, der einen etwas kr=E4ftigeren NPN nach Masse treibt, also Open Collector Output. Daher auch die unglaublich vielen PullUp- Widerst=E4nde, wo z.B. wie bei IC2A der Komparator als OpAmp missbraucht wird. Genau das Gegenteil von dem, was J=F6rg gerne macht.

Gru=DF, Michael

robert schrieb:

Hallo Robert.

Ok, da hast Du recht. f=FCr gr=F6=DFere Leistungsanwendungen taugt das mit der Tr=F6pfel-Ladung nichts.

Meint bei mir "wenig Aufwand". F=FCr meine eher Kleinleistungsanwendungen dimensioniere ich die Akkus eben 3-5 mal gr=F6=DFer, und kann immer noch gut damit Leben, wenn deren Kapazit=E4t auf

50% runter ist. Ich mag keine L=F6sungen, die intelligenter sind als ich selbst und schleppe darum im Zweifel lieber ein paar Kilo mehr.

F=FCr Deine Aufgabenstellung w=FCrde ich Dir eine Impuls-/Reflex-Ladung Empfehlen. Ich kenne diese Methode auch, und kann eigentlich nur positives dar=FCber berichten, mit Ausnahme, das Dein Wirkungsgrad ein bisschnen klein ist (ist er, zugegeben, bei Tr=F6pfelladung auch), und eventuell Dich die Pulse st=F6ren, wenn Du das Ger=E4t w=E4rend des Laden betreiben willst, und nicht dabei den Akku aus der Versorgungsspannung des Ger=E4tes nehmen willst. Das Abschaltkriterium m=FCsstest Du w=E4hlen k=F6nnen, je nach Umgebung und Akku. Manchmal weisst ich von vorneherein, das mir die -deltaU Abschaltung schiefgehen wird, weil ich am gegebenen Ladeplatz nicht f=FCr Ausreichend Thermische Ruhe sorgen kann. Dann w=E4hre mir ein Strom/Zeitintegral schon lieber. Aber die meisten Laderhersteller lassen dort keine Wahl zu. Bei Selbstbau kannst Du das nat=FCrlich besser machen, wenn es Dir nicht zu aufw=E4ndig wird.

Wenn es wirklich darauf ankommt, bist Du bei der Beurteilung des Ladezustandes auf eine ImpedanzspeKtroskopie Deines Akkus angewiesen. Dieses Verfahren l=E4sst eine sehr genaue Beurteilung des Akkus zu, vorausgesetzt, der Hersteller gibt Dir seine Daten dazu, denn das Verhalten h=E4ngt in diesem Falle sehr von Details der Herstellung ab. Das wird er aber nur bei Akkumulatoren f=FCr gr=F6=DFere Notstromversorgungen oder dergleichen machen, kaum f=FCr IEC-R20, R14 oder R6.

Mit freundlichem Gru=DF: Bernd Wiebus alias dl1eic

--

Selbsterkenntnis ist der erste Schritt zur Depression. Jeder echte Wettbewerb ist ruin=F6s. Darum beruht jede funktionierende Wirtschaft auf Schiebung. Ich will keine besseren Politiker, ich will ein besseres Volk.

Udo Neist schrieb:

Hallo,

nur sind die Akkuzellen überwiegend mit Flüssigkeit und Feststoffen gefüllt und nur wenig Gas.

Bye

Denke überhaupt die "x*C"-Werte sind für heutige Hochleistungszellen überhaupt etwas irreführend. Wenn z.B. bei reiner Überladung alles in Wärme umgewandelt wird, sind mehr Volumen und Oberfläche der Zelle entscheidend, als die Nennkapazität des Akku. D.h. bei 2500mAH-NiMH-Mignons ist wohl >100mA fast genauso schlimm zu bewerten wie bei alten

1200mAh-NiMH's.

Aus (Lade-)-Ri-Messung und Spannungskurve (möglichst ohne fragwürdige Temperatur) kann wohl recht allgemeinere Schlüsse auch ohne genaue Herstellungsdetails ziehen. Siehe CCS-Behauptungen. Oder notfalls pro Akku-System lernen. Werd ich versuchen.

Grüsse Robert

So wahnsinnig anders sind die auch nicht (mehr) in den Eigenschaften. Es heisst allgemein "Response of NiMH Cells to Burp Charging". Die verwenden und untersuchen auch - Zitat - "commercial Ni-MH". Wir sind allgemein ziemlich an der Grenze von Ni-Systemen angekommen.

Robert

Danke. Steht alles drin.

Robert

Betrifft eher NiCD. Aber auch interessant.

Grüsse Robert

Das Ding kann also nicht mal von selbst Pulse schalten/AC erzeugen. Irgendwo wurde ewähnt, alle Quellen (incl. Solar) können beliebig angeschlossen werden und viele haben in Foren berichtet ein Labornetzteil vorgeschalten zu haben ...

Wenn man (in eigener Schaltung) ein Rechteck per FET schaltet,

Fragt sich noch, ob in den Halbwellen das "Geheimnis" bzgl. Memory-Effekt-Verhinderung u.a. zusätzlicher Wunderheilungen (abgesehen von der korrekten Abschaltung) liegt. Führt wahrscheinlich zu einem teilweisen Effekt des Reflex/Reverse Burp Charging - Wobei echtes Reflex-Schalten wohl besser ist nur CCS damals das Patent nicht umgehen konnte.

Meine ich auch. Merkwürdig...

Wäre interssant.

Ruhephasen? Also das macht zusätzlches "Burp". Wie ist das Timing etwa? Oder ist das nur bei der Erhaltungsladung am Ende.

D.h. eine für heutige Maßstäbe antiquierte Trickserei.

Grüsse Robert

Das gilt m=F6glicherweise f=FCr neuere Chips, nicht aber f=FCr CCS9310B2.= Ich zitiere:

| For the calculation of the inner impedance (according to the new proces= s) | it is essential, that the power is supplied with the sinusoidal 100/120= Hz | pulsation of the rectified line current. Although the battery is charge= d | correctly in many cases, the use of a DC current may not prevent in eve= ry | condition from uncertain calculations which may lead to premature shut = off, | overloading, excessive heating and damage of the battery and surroundin= g | material. Therefore the use of a smoothing capacitor as well as the | operation from a DC supply (battery) is strictly forbidden.

Im Datenblatt vom CCS9620 steht dagegen:

| The calculation of the inner impedance requires a variable charging cur= rent. | If a DC-power supply is used, the E/A (Pin) of the CCS9620 can drive a | programmable current source to generate the needed waveform itself, so = that | a correct determination of the end of charge can be achieved.

Dabei verwenden sie im Beispielschaltplan (denn will ich jetzt nicht verstehen m=FCssen!) einen LT1510 als Stromquelle, die per PWM-Pseudo-DAC moduliert wird. F=FCr rectified-AC-application ist immer noch der alte Pl= an drin.

s IntOut

• R8, und

sollte wohl weitergehen mit "...kann man auch mit anst=E4ndig gegl=E4ttet= em DC laden" oder so. Klar geht das. Wobei es m=F6glicherweise schlauer ist,= den Innenwiederstand in der N=E4he des Nennladestroms mit kleiner Modulations= tiefe zu messen, also bis runter auf I=3D0 zu gehen, da ja die Spannung nach Stromabschaltung nur langsam sinkt.

Glaube ich ehrlich gesagt nicht. Und wenigstens mit den Aldi-NiCd-Mignons= zu

500mAh macht der ChargeManager 2000 auch keine besonders gute Figur, was = aber nicht zu letzt an den vedammt unzuverl=E4ssigen "Alle Gr=F6=DFen mit eine= r Feder"- Klammer liegt, die Conrad am besten nie erfunden h=E4tte. Mit zus=E4tzlic= hem Druck auf die Kontakte l=E4dt das Ding jedenfalls deutlich zuverl=E4ssige= r.

rp

das

Der angebliche Effekt von Reflex/Reverse Burp ist ja der negative Impuls, durch den die parasit=E4re Elektrolyse von Wasser r=FCckg=E4ngig gemacht = werden soll. Das ist mit pulsierendem Gleichstrom definitiv nicht machbar.

)

Andererseits kann die Regelung nat=FCrlich nichts gegen den kompletten Stromausfall im AC-Nulldurchgang unternehmen, da ja keine Speicherinduktivit=E4ten oder -kapazit=E4ten (die 150nF ignoriere ich jet= zt mal, die sind wohl eher Entst=F6rung) vorhanden sind. Damit wird 100 mal pro Sekunde die Ladung abgeschaltet, aber die restliche Halbwelle d=FCrfte lu= stig verformt sein.

[Watch-Ausgang]

t ist,

t,

Ich meinte damit die Zeit zwischen Voll-Erkennung und Abschaltung des Ladestroms (Reduktion ist nicht drin, da die Referenzspannung des L=E4ngsreglers durch R1/R17 fest vorgegeben ist, und dort kein PWM-Pseudo=

-DAC sitzt) und den Nachladephasen. Das Ding l=E4dt nach, wenn die unbelastete= Zelle eine H=F6chstspannung unterschreitet, und zwar mit vollem Strom, was f=FC= r NiMH auch eher empfohlen wird als die Erhaltungsladung mit C/10-C/30.

Was passiert, wenn man allerdings Mignon-Zellen (NiCd, 500mAh) mit 2A beaufschlagt, und immer wieder vollen Strom reinballert sobald die Spannu= ng etwas gesunken ist, findet man mit Google Groups, wenn man nach "Charge Manager 2000" und Mignon googlet. Conrad hat in einer neueren Rev= ision dann den Strom auf 1A reduziert.

Exakt. Aber: "Never change a running system". Ob das Pferd schon tot ist, oder nur komisch riecht, merkt BTI aber vermutlich erst, wenn der Absatz der Chips einbricht, weil jemand Controller mit integrierten A/D und D/A-Wandlern verkauft, die =E4hnliches k=F6nnen, billiger sind, und wenig= er Au=DFenbeschaltung erfordern.

Gru=DF Michael=20