Ladeverfahren


Möglichkeiten, die man aus Softwaresicht zur Ansteuerung hat


Spannungskurven

Um eine realistische Aussage darüber machen zu können, wie voll der Akku momentan ist, habe ich zuerst den Spannungsverlauf beim Laden und Entladen gemessen und dann eine vereinfachte Kurvenform mit Hilfe eines Arrays in Rockbox implementiert.

Spannungskurven

Die einzelnen Meßwerte: batt1.txt batt2.txt batt3.txt batt4.txt


Überblick Ladeverfahren

Der Ladevorgang läuft in folgenden Schritten ab:


normale Ladung

Die normale Ladung besteht im Laden mit konstantem Strom. Sie endet, wenn


dynamische Berechnung der maximalen Ladezeit

Die maximale Ladezeit wird dynamisch berechnet. Vereinfacht gesagt darf relativ lange geladen werden, wenn die Akkus leer sind und nur kurz, wenn sie voll sind. Hier wird wiederum der momentane Ladezustand der Akkus mit Hilfe der Spannungskurve festgestellt.


Wie funktioniert delta peak Abschaltung?

Delta peak-Abschaltung bedeutet, dass der Ladevorgang beendet wird, wenn die Akkus voll sind und deswegen ihre Spannung sinkt. Dies funktioniert aus folgendem Grund:

NiMH-Akkus zeigen einen geringeren Spannungsrückgang als NiCd-Akkus, es reicht aber, um es hier sicher zu erkennen.


Einige Dokumente im Internet zu diesem Thema:

http://www.nimhbattery.com/nimhbattery-faq.htm questions 3 & 4
http://www.powerpacks-uk.com/Charging%20NiMh%20Batteries.htm
http://www.angelfire.com/electronic/hayles/charge1.html
http://www.powerstream.com/NiMH.htm
http://www.panasonic.com/industrial/battery/oem/images/pdf/nimhchar.pdf
http://www.duracell.com/oem/Pdf/others/nimh_5.pdf
http://www.duracell.com/oem/Pdf/others/nimh_6.pdf
Philips TEA1102/1103/1104 PDFs available at www.philips.com


Übergangs- und Erhaltungsladung

Nachdem das normale Laden beendet wird, wird für 90 Minuten Übergangsladung und 12 Stunden Erhaltungsladung (Trickle Charge) eingeschaltet. Dies soll dazu führen, dass die Akkus voll bleiben und sich nicht entladen.

Bei anderen Ladern soll eine Erhaltungsladung der Selbstentladung der Akkus entgegenwirken. Bei der Archos Jukebox muss allerdings eine größere Menge geladen werden, da das Gerät zwangsweise eingeschaltet bleiben muss, solange das Netzteil angeschlossen ist und das Gerät natürlich dann mehr Strom verbraucht. Das Gerät wird auch immer aus den Akkus betrieben, selbst wenn das Netzteil angeschlossen ist!

Die Erhaltungsladung habe ich durch eine Spannungsregelung realisiert. Das heißt, es wird so viele Sekunden pro Minute geladen, dass eine gewisse Spannung eingehalten wird. Durch die Regelung wird immer die passende Menge nachgeladen, egal wieviel das Gerät nun gerade verbraucht (ja nachdem, ob die Hintergrundbeleuchtung eingeschaltet ist, das Gerät Musik wiedergibt und die Platte benutzt wird, verbraucht es unterschiedlich viel).

Erhaltungsladung durch Spannungsregelung wird beispielsweise auch von den Ladecontrollern TEA1102 und TEA1103 von Philips verwendet. Diese regeln auf eine Spannung von 1,325 V pro Zelle. Bei Rockbox habe ich einen geringfügig höheren Wert gewählt.

Ergebnis: Die Akkukapazitäten habe ich mit einem externen Lader gemessen (Conrad Charge Manager 2010):

Die Erhaltungsladung funktioniert also und die Akkus sind nach 12 Stunden noch zu 97% voll. :-)


Schätzung der Restlaufzeit

Einfach gesagt, gilt

Restlaufzeit = Restladung der Akkus / Stromverbrauch des Geräts

Die Restladung der Akkus wird mit den oben beschriebenen Spannungskurven geschätzt. Der Stromverbrauch ist in etwa bekannt, wobei hier noch berücksichtigt wird, ob die LED-Hintergrundbeleuchtung für das Display eingeschaltet ist. Somit kann die Restlaufzeit berechnet und entsprechend angezeigt werden.


Füllstandsanzeige wie der Benutzer es erwartet

Grundsätzlich habe ich ja oben die Spannungskurven angegeben, die man beim Laden bzw. Entladen beobachten kann. Anhand der Arrays, die die Spannungskurven im Programm abbilden, wird aus der aktuellen Spannung der geschätzte Füllgrad errechnet.

Es gibt allerdings eine gewisse Erwartungshaltung des Benutzers, wie der Akku sich verhalten sollte. Wenn die Füllstandsanzeige nicht diesem entspricht, verwirrt es ihn. Dies wird durch folgende Maßnahmen kompensiert:


Welches Ladeverhalten sollte man benutzen?