Wie man ein intelligentes Ladegerät für seinen Akku entwirft

Heute werden in der Praxis fünf Batterietypen verwendet: Nickel-Cadmium (NiCd), Nickel-Metallhydrid (NiMH), Blei-Säure (VRLA, AGM GEL), Lithium-Ionen (einschließlich Li-Polymer) und LiFePO4.
Intelligente Ladegeräte verfügen im Allgemeinen über 4 grundlegende Ladephasen: Vorladephase, Hauptladephase, Erhaltungsladephase und Erhaltungsladephase.
 
Vorladephase:
Wenn ein Akku vollständig entladen und nahezu leer ist, ist eine Vorladung mit einem geringen Ladestrom erforderlich. Der Vorladestrom wird üblicherweise auf etwa 0,05 C eingestellt.
Wenn Sie beispielsweise einen 14,8-V-Li-Ionen-Akku mit 2000 mAh besitzen und dieser vollständig entladen ist, empfiehlt sich ein Vorladestrom von 0,05 × 2000 = 100 mA. Nach Anlegen von 100 mA an den leeren Akku steigt die Spannung innerhalb von 5–10 Minuten von 10 V auf 12 V. Sobald der Akku 12 V oder mehr erreicht hat, ist die Vorladephase abgeschlossen und das Ladegerät wechselt in die Hauptladephase.
 
Massenladephase
Diese Phase wird auch als „Hauptladephase“ oder „CC-Phase“ bezeichnet.
Bei Lithium-Ionen- und Lithium-Eisenphosphat-Akkus sollte der maximale Konstantstrom (CC) auf 0,2–0,5 C eingestellt werden. Bei NiMH- und NiCd-Akkus kann der Konstantstrom auf 0,2–1 C eingestellt werden; bei Bleiakkus sollte dieser Wert zwischen 0,1 C und 0,2 C liegen.
Beispiel: Für eine 12V20Ah Blei-Säure-Batterie sollte der CC-Wert auf 2A ~ 4A eingestellt werden.
            Bei einem 24V8Ah NiMH-Akkupack kann der CC-Wert auf 1,6A ~ 4A eingestellt werden.
            Für einen 3s 2600mAh Li-Ionen-Akku kann der CC-Wert auf 0,5 A ~ 1,3 A eingestellt werden.
 
Erhaltungsladephase
Diese Bezeichnung gilt nur für NiMH- und NiCd-Akkus. Bei Lithium-Ionen-Akkus sollte diese Phase als „CV“-Phase und nicht als „Erhaltungsladephase“ bezeichnet werden.
Bei Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Batterien beträgt der CV-Wert einer Zelle 4,20 V.
Für LiFePo4 sollte der CV-Wert einer Zelle auf 3,65 V eingestellt werden.
Für eine 12-V-Bleiakkumulatorbatterie beträgt dieser CV-Wert 14,4 V.
Bei NIMH- und NICD-Akkus beträgt der Wert für den „Erhaltungsstrom“ 0,02 bis 0,05 C.

Aufrechterhaltung der Phase
Diese Phase ist für Bleiakkumulatoren notwendig. Bei Lithium-Ionen-, Lithium-Polymer- und Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LiFePO4) sollte diese Phase als „Abschaltphase“ bezeichnet werden. Bei NiMH- und NiCd-Akkus ist diese Phase mit der oben erwähnten „Erhaltungsladephase“ kombiniert.
Bei einer 12-V-Bleiakkumulatorbatterie beträgt die Erhaltungsspannung 13,8 V.

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