Immer wieder steh‘ ich vor dem Problem, dass in einer größeren Modellbahnausstellung zeitgleich mehrere Car System Fahrzeuge geladen werden müssen. Oft hat man alle Hände voll mit dem Anlagenbetrieb zu tun hat, also sollte das Laden möglichst ohne Aufsicht geschehen und auch von Kollegen durchgeführt werden können, die mit Elektronik nichts am Hut haben

Da meine aktuellen Fahrzeuge alle mit 1.2V NiMh Akkus versehen sind, habe ich mal begonnen, eine Ladevorrichtung zu bauen, die per Stecksystem einfach zu erweitern und zu warten ist. Nebenbei soll die Technik auch genutzt werden können, wenn mal ‚in time‘ Ladung auf der Anlage/den Anlagen realisiert wird. Folgendes soll die Elektronik können:

• Delta U Ladung/Erhaltungsladung/Ladeschlusserkennung
• Abschaltung bei ungewöhnlich hoher Spannug
• Erkennung von Kurzschluss oder Verpolung
• > 200mA Ladestrom, muss eben für Delta U ausreichen.
• Abschalten bei bestimmter Spannung falls Delta U nicht funktioniert.

Das soweit als Eckdaten, realisiert habe ich das natürlich ( ) mit einem PIC Mikrocontroller (12F675). Der erste Versuchsaufbau ist fertig, ich stelle einfach mal einige Bilder hier ein, ist für mich eine gute Möglichkeit der Projektdokumentation. Wenn alles Praxistauglichkeit bewiesen (und vor allem die Software für den PIC den ‚Alphastatus‘ hinter sich hat), kommt’s natürlich auch hier in den Blog. Überhaupt werde ich die weiteren Baufortschritte hier einfügen. Funktionieren tut das Ganze eigentlich schon, ich habe nur noch keine Erfahrungen im Alltagsbetrieb und bei verschiedenen Akkukapazitäten, das will ich alles erst noch austesten. Gelegentlich schießt auch die Programmierung über das Ziel hinaus, ist eben noch nicht fertig… Letztendlich ist das Projekt auch ein Experiment, vielleicht kremple ich alles noch einmal um.

Nach ein wenig herumrechnen und skizzieren habe ich die ersten Module aufgebaut und getestet. Die Hauptplatine besteht eigentlich nur aus der Stromversorgung und der Parallelverdrahtung für die Module bzw. das Stecksystem. Gespeist wird das Ganze mit 12V, diese werden direkt an den Schalttransistor für die Ladung weitergegeben, damit kann ich später auf andere Akkuspannungen bzw. Typen reagieren. Vielleicht kommt ja noch was dazu… Für den Mikrocontroller und den ‚intelligenten‘ Teil des Laders wird aus den 12V noch eine 5V Spannung generiert, dies sitzt auch auf der Mutterplatine. In der ersten Versuchsreihe macht die Schaltung folgendes:

• Spannung auf den Akku geben/messen/Zustandsermittlung
• Bei 0V oder Überspannung Vorgang wiederholen, ggf. Fehlermeldung mit der roten LED, Check für einige (5?) Sekunden wiederholen.
• Wenn alles OK ist, weiter laden/messen und mit gelber LED Ladung anzeigen bis Delta U bzw. eine max. Spannung erreicht wird. Mit der Ladeschlussspannung zur Sicherheit hadere ich noch, ist sehr stark abhängig vom Ladestrom & Innenwiderstand der Zelle.
• Regulierung des Ladestromes durch Puls/Pause
• Erhaltungsladung

Werden nach/bei der normalen Ladung 0V gemessen, geht das Programm von einem entfernten Akkus aus. Wird ein neuer Akku angeschlossen, beginnt das Spiel von vorne. Dazu wird immer wieder die Spannung am (leeren) Port gemessen. Problem ist hierbei, dass ein evtl. defekter Akku mit 0V dann nicht erkannt wird, eine geringe Spannung muss der Controller messen, um eine neue Ladung zu starten. Bei Umpolung erst recht übel Wie gesagt, ist noch einiges an Programmierung zu erledigen. Nebenbei funktioniert die Schaltung (bisher) nur, wenn die Ladebuchse im Fahrzeug direkt mit dem Akku verbunden ist. Sollte also im Auto selber noch ein Ladevorwiderstand vorhanden sein, wird er zu Fehlmessungen und damit zum Fehlverhalten der Schaltung führen.

Nebenbei bemerkt:

Für mich ist das Projekt nicht allzu wissenschaftlich! Ich habe aus Not geboren seinerzeit in der MWO mit vielen improvisierten Techniken die Autos am Fahren und Laden gehalten, irgendwie wurden die Akkus immer voll. Ich weiß, dass diese Elektronik in der jetzigen Form schon funktioniert, soll halt vor allem sicher sein. Die Akkus sind ohnehin nicht meine größten Sorgenkinder, Schmutz und mechanischer Verschleiß sind da viel schlimmer. Es existiert übrigens auch noch kein richtiger Stromlaufplan, dazu ändere ich derzeit immer noch zu viel. Wer trotzdem schon Interesse an der Geschichte hat, einfach per Mail melden! Die Skizzen oben stammen aus der Vorbereitungszeit und stellen nicht den aktuellen Aufbaustand dar, bestenfalls bei der Pinbelegung!

Hier noch einige Links zum Thema Akkuladung:

Die größten Irrtümer der Ladetechnik, G. Wiesspeiner 

Wikipedia – Ladeverfahren

BaSyTec – Ladung