von: cyclist
Akkus Laden per Nabendynamo! - 21.10.05 21:41
Hallo!
Viel ist ja mittlerweile hier schon über das Thema geschrieben worden, zig Varianten wurden vorgestellt und von einzelnen Leuten gebaut + nachgebaut...
Mir geht es in diesem Beitrag darum, mal die Anforderungen, an ein taugliches Netzteil + Ladegerät zum Laden von Akkus zusammenzustellen und daraus evtl. ein vernünftiges Endprodukt zu entwickeln, was vielleicht im Rahmen einer dann folgenden Forumsaktion (ähnlich dem schon legendärem Forumshocker
- s. Suchfunktion) zu produzieren!
Vorweg möchte ich nur schon mal betonen, das ich aus einer evtl. folgenden aktiven Umsetzung des ganzen Teils - aus zeitlichen Gründen - raushalten möchte!!!
Ich selber habe mir im Frühjahr ein Ladegerät mit vorgeschaltetem Netzteil selber gebaut und nun mittlerweile auch knapp an die 2000km in Betrieb gehabt.
Für mich war es wichtig, dass das Teil vor allem robust, einfach zu bedienen, halbwegs geschützt gegen Witterungseinflüsse, diebstahlsicher, wie auch sicher in der Funktion (in Bezug auf die Akkus u.a.) ist.
Das gesamte Teil sollte zum einen meine Frontleuchte ansteuern (ohne über Akku versorgt zu werden), 4 Nimh-Mignon-Akkus halbwegs sicher laden und meinen PDA (in Zukunft dann auch mein Siemens ME45 (5 Volt Ladespannung)) laden können.
Hatte hierzu auch die diversen Beiträge hier schon seit längerem verfolgt, wie auch mich mit verschiedenen Fachleuten aus diesem Gebiet unterhalten (meine beruflichen Kenntnisse beginnen ja erst >50V AC
).
Problem ist es und wird es auch bleiben, ohne grösserem Aufwand (sprich grösserem Pufferakku) einen idealen Ladeverlauf (wie in profesionell hergestellten Ladegeräten mit Versorgung über Netzspannung bzw. 12V von der Autobatterie der Fall) zu gewährleisten, da die üblichen Laderegler eine permanente Versorgung mit Spannung (sprich ununterbrochenem Ladeverlauf) benötigen.
Durch die hier bereits bekannten und verwendeten Techniken (auch in meinem Gerät) muss man mit einer verringerten Akkuhaltbarkeit rechnen, da halt ein idealer Ladeverlauf (s.o.) nicht möglich, aufgrund der Spannungserzeugung über einen Dynamo (stehenbleiben = 0V). Auch ist u.U. ein überladen - mit entsprechenden Folgen möglich - eine entsprechende Schaltung zum Schutz vor Überladung zu entwickeln, das wäre ein Ziel dieses Beitrags hier.
Der ideale Nabendynamo für diese Zwecke ist natürlich der SON von Schmidt.
Andere Nabendynamos sollten (und tun es auch) natürlich auch mit einem entsprechendem Endgerät funktionieren, allerdings hat gerade der SON diesbezüglich gewisse Tücken!
Der SON produziert im Leerlauf (ohne angeschlossenen Verbraucher!!!) bis zu 60 Volt, in Extremfällen sogar angeblich an die 100 Volt!
Diese Spannungsspitzen müssen die verwendeten Bauteile aushalten (Gleichrichter, Elko)!
Meine Schaltung sieht bislang so aus:
SON - Black Box
- auf einen zweipoligen Umschalter (1 - 0 - 2) - zum einen dann auf die Frontleuchte (Schalterstellung 1) - zum anderen auf die Ladeelektronik (Schalterstellung 2), in Nullstellung ist beides aus. In Stellung 2 werden die (4 NimH-Mignon-Akkus, 2200-2600mAh) geladen, bis ich meine, sie sind voll (Ladestrom ist max. 580mA, Akkukapazität geteilt durch Ladestrom x 1,4 (Ladefaktor) = Ladezeit), was bei leerem Akku so ca. 5-7 Stunden reine Fahrzeit, bei minimaler Geschwindigkeit von ca. 15km/h sind, dann schalte ich den Ladeprozess ab.
Parallel zu den Akkus ist das Ladekabel meines PDA´s angeschlossen (Ladeelektronik des PDA-Akkus befindet sich im Akku, benötigt 5,5V, automatische Abschaltung bei Erreichen der Ladeschlussspannung), d.h. die Mignons werden über den SON geladen, zugleich laden die Akkus den PDA-Akku. D.h. heisst auch wiederum, das in Nullstellung und im Fahrbetrieb mit eingeschaltetem Scheinwerfer der PDA-Akku weiter geladen werden kann!
Das Laden der Mignons funktioniert natürlich auch ohne dem angeschlossenem PDA (für Leute die so ein Teil nicht besitzen, braucht nur das Ladekabel weggelassen werden)!
Die Ladeschaltung befindet sich in einem schwarzem Kunststoffgehäuse, von Conrad (Nr. müsste ich raussuchen, habs aber auch schon mal hier irgendwo im Frühjahr 05 geschrieben), die Leitungen sind normales schwarzes flexibles Kunststoffkabel (2x0,75mm²) - würde hier aber anstattdessen etwas anderes verwenden, da mechanisch nicht ausreichend robust (evtl. Silikonkabel?), als Kabeleinführungen (im Gehäuse) habe ich sog. IPON-Kabelverschraubungen (M12 mit Gegenring) verwendet.
Das Batteriefach ist aussen vom Gehäuse wie eine Schublade zugänglich (auch von Conrad) und fasst die 4 Mignonzellen (auch für Micro-Zellen erhältlich).
Das grösste Problem war einen Schalter zu finden, der auch mit kalten Fingern (+ Handschuhen) zu bedienen ist und dazu noch wasserdicht ist! (Schalter + Schutzkappe auch von Conrad)
Das Gehäuse habe ich unten nochmal verstärkt, mittels einer passend geschnittenen 5mm starken Kunststoffplatte und im Gehäuse die Bauteile so angeordnet, das es auf die Gewindeösen eines Flaschenhalters passt und es auch ohne grösserem Aufwand montierbar / demontierbar ist, wie auch längere Strecken mit schlechtem Untergrund aushält.
Die Ladeelektronik besteht aus nur wenigen Teilen:
Gleichrichter (Kompaktbauteil, 40V Eingangsspannung), Elko 1000µF (müsste ich aber noch mal nachsehen)/40V (!!!), dem Festspannungsregler (5,5V, Lowdrop-Version wg. geringer Differenzspannung Eingang - Ausgang, mit 1,5A Nennstrom - wg. Wärmeverluste) und einem nachgeschaltetem kleinen Kondensator. An +/- ist dann das Akkufach angeschlossen.
Die gesamten verwendeten Bauteile sind eigentlich alles Standardteile, die in jedem besser sortiertem Elektronikladen erhältlich sein sollten.
Ein wenig Knowhow und entsprechendes Werkzeug + Kleber waren natürlich auch vorhanden!
Meines Ermessens ist der elektronische Teil, eher als weniger kompliziert anzusehen. Wichtiger und aufwendiger ist eher m.E. der mechanische Teil (s.o.).
Ein für alle Fälle taugliches Gerät hier zu entwickeln, wird hier nicht möglich sein, aber ein oben beschriebenes, denke ich schon.
Handys bzw. auch Lithium-Ionen-Akkus zu laden, da wird es erst richtig kompliziert (und u.U. auch gefährlich!), insofern sollten wir uns hier auf Nimh-Akkus - die ja auch in vielen Geräten verwandt werden - beschränken!
Vielleicht hat ja wer an ein gemeinsames Projekt Interesse? So das man es im Frühjahr dann nutzen kann?
Die Kosten sollten - wie schon beim Hocker - nur die Selbstkosten betragen. An eine kommerzielle Verwertung ist hier nicht gedacht (Produkthaftung, CE...)!
So, bin nun mal gespannt, wie es sich entwickelt... 
Viel ist ja mittlerweile hier schon über das Thema geschrieben worden, zig Varianten wurden vorgestellt und von einzelnen Leuten gebaut + nachgebaut...
Mir geht es in diesem Beitrag darum, mal die Anforderungen, an ein taugliches Netzteil + Ladegerät zum Laden von Akkus zusammenzustellen und daraus evtl. ein vernünftiges Endprodukt zu entwickeln, was vielleicht im Rahmen einer dann folgenden Forumsaktion (ähnlich dem schon legendärem Forumshocker
- s. Suchfunktion) zu produzieren! Vorweg möchte ich nur schon mal betonen, das ich aus einer evtl. folgenden aktiven Umsetzung des ganzen Teils - aus zeitlichen Gründen - raushalten möchte!!!
Ich selber habe mir im Frühjahr ein Ladegerät mit vorgeschaltetem Netzteil selber gebaut und nun mittlerweile auch knapp an die 2000km in Betrieb gehabt.
Für mich war es wichtig, dass das Teil vor allem robust, einfach zu bedienen, halbwegs geschützt gegen Witterungseinflüsse, diebstahlsicher, wie auch sicher in der Funktion (in Bezug auf die Akkus u.a.) ist.
Das gesamte Teil sollte zum einen meine Frontleuchte ansteuern (ohne über Akku versorgt zu werden), 4 Nimh-Mignon-Akkus halbwegs sicher laden und meinen PDA (in Zukunft dann auch mein Siemens ME45 (5 Volt Ladespannung)) laden können.
Hatte hierzu auch die diversen Beiträge hier schon seit längerem verfolgt, wie auch mich mit verschiedenen Fachleuten aus diesem Gebiet unterhalten (meine beruflichen Kenntnisse beginnen ja erst >50V AC
).Problem ist es und wird es auch bleiben, ohne grösserem Aufwand (sprich grösserem Pufferakku) einen idealen Ladeverlauf (wie in profesionell hergestellten Ladegeräten mit Versorgung über Netzspannung bzw. 12V von der Autobatterie der Fall) zu gewährleisten, da die üblichen Laderegler eine permanente Versorgung mit Spannung (sprich ununterbrochenem Ladeverlauf) benötigen.
Durch die hier bereits bekannten und verwendeten Techniken (auch in meinem Gerät) muss man mit einer verringerten Akkuhaltbarkeit rechnen, da halt ein idealer Ladeverlauf (s.o.) nicht möglich, aufgrund der Spannungserzeugung über einen Dynamo (stehenbleiben = 0V). Auch ist u.U. ein überladen - mit entsprechenden Folgen möglich - eine entsprechende Schaltung zum Schutz vor Überladung zu entwickeln, das wäre ein Ziel dieses Beitrags hier.
Der ideale Nabendynamo für diese Zwecke ist natürlich der SON von Schmidt.
Andere Nabendynamos sollten (und tun es auch) natürlich auch mit einem entsprechendem Endgerät funktionieren, allerdings hat gerade der SON diesbezüglich gewisse Tücken!
Der SON produziert im Leerlauf (ohne angeschlossenen Verbraucher!!!) bis zu 60 Volt, in Extremfällen sogar angeblich an die 100 Volt!
Diese Spannungsspitzen müssen die verwendeten Bauteile aushalten (Gleichrichter, Elko)!
Meine Schaltung sieht bislang so aus:
SON - Black Box
- auf einen zweipoligen Umschalter (1 - 0 - 2) - zum einen dann auf die Frontleuchte (Schalterstellung 1) - zum anderen auf die Ladeelektronik (Schalterstellung 2), in Nullstellung ist beides aus. In Stellung 2 werden die (4 NimH-Mignon-Akkus, 2200-2600mAh) geladen, bis ich meine, sie sind voll (Ladestrom ist max. 580mA, Akkukapazität geteilt durch Ladestrom x 1,4 (Ladefaktor) = Ladezeit), was bei leerem Akku so ca. 5-7 Stunden reine Fahrzeit, bei minimaler Geschwindigkeit von ca. 15km/h sind, dann schalte ich den Ladeprozess ab. Parallel zu den Akkus ist das Ladekabel meines PDA´s angeschlossen (Ladeelektronik des PDA-Akkus befindet sich im Akku, benötigt 5,5V, automatische Abschaltung bei Erreichen der Ladeschlussspannung), d.h. die Mignons werden über den SON geladen, zugleich laden die Akkus den PDA-Akku. D.h. heisst auch wiederum, das in Nullstellung und im Fahrbetrieb mit eingeschaltetem Scheinwerfer der PDA-Akku weiter geladen werden kann!
Das Laden der Mignons funktioniert natürlich auch ohne dem angeschlossenem PDA (für Leute die so ein Teil nicht besitzen, braucht nur das Ladekabel weggelassen werden)!
Die Ladeschaltung befindet sich in einem schwarzem Kunststoffgehäuse, von Conrad (Nr. müsste ich raussuchen, habs aber auch schon mal hier irgendwo im Frühjahr 05 geschrieben), die Leitungen sind normales schwarzes flexibles Kunststoffkabel (2x0,75mm²) - würde hier aber anstattdessen etwas anderes verwenden, da mechanisch nicht ausreichend robust (evtl. Silikonkabel?), als Kabeleinführungen (im Gehäuse) habe ich sog. IPON-Kabelverschraubungen (M12 mit Gegenring) verwendet.
Das Batteriefach ist aussen vom Gehäuse wie eine Schublade zugänglich (auch von Conrad) und fasst die 4 Mignonzellen (auch für Micro-Zellen erhältlich).
Das grösste Problem war einen Schalter zu finden, der auch mit kalten Fingern (+ Handschuhen) zu bedienen ist und dazu noch wasserdicht ist! (Schalter + Schutzkappe auch von Conrad)
Das Gehäuse habe ich unten nochmal verstärkt, mittels einer passend geschnittenen 5mm starken Kunststoffplatte und im Gehäuse die Bauteile so angeordnet, das es auf die Gewindeösen eines Flaschenhalters passt und es auch ohne grösserem Aufwand montierbar / demontierbar ist, wie auch längere Strecken mit schlechtem Untergrund aushält.
Die Ladeelektronik besteht aus nur wenigen Teilen:
Gleichrichter (Kompaktbauteil, 40V Eingangsspannung), Elko 1000µF (müsste ich aber noch mal nachsehen)/40V (!!!), dem Festspannungsregler (5,5V, Lowdrop-Version wg. geringer Differenzspannung Eingang - Ausgang, mit 1,5A Nennstrom - wg. Wärmeverluste) und einem nachgeschaltetem kleinen Kondensator. An +/- ist dann das Akkufach angeschlossen.
Die gesamten verwendeten Bauteile sind eigentlich alles Standardteile, die in jedem besser sortiertem Elektronikladen erhältlich sein sollten.
Ein wenig Knowhow und entsprechendes Werkzeug + Kleber waren natürlich auch vorhanden!
Meines Ermessens ist der elektronische Teil, eher als weniger kompliziert anzusehen. Wichtiger und aufwendiger ist eher m.E. der mechanische Teil (s.o.).
Ein für alle Fälle taugliches Gerät hier zu entwickeln, wird hier nicht möglich sein, aber ein oben beschriebenes, denke ich schon.
Handys bzw. auch Lithium-Ionen-Akkus zu laden, da wird es erst richtig kompliziert (und u.U. auch gefährlich!), insofern sollten wir uns hier auf Nimh-Akkus - die ja auch in vielen Geräten verwandt werden - beschränken!
Vielleicht hat ja wer an ein gemeinsames Projekt Interesse? So das man es im Frühjahr dann nutzen kann?
Die Kosten sollten - wie schon beim Hocker - nur die Selbstkosten betragen. An eine kommerzielle Verwertung ist hier nicht gedacht (Produkthaftung, CE...)!
So, bin nun mal gespannt, wie es sich entwickelt...