von: mr.bike
Forumslader: Optionen für Tourenfahrer - 24.01.11 14:04
Erst einmal ein Hallo an alle!
Ich bin neu hier im Forum. Daher kurz ein paar Sätze zu meiner Person und Motivation. Ich heiße Klaus, wohne in der Nähe des Bodensees und habe nach längerer Zeit wieder das Radfahren für mich entdeckt. In den letzten drei Jahren habe ich jeweils im Sommer mehrwöchige Fahrradtouren unternommen. Alles ganz klassisch mit Karte. Aber nun ist bei mir der Wunsch nach einem GPS-Gerät (Oregon 450?) aufgekommen. Ich hatte bislang keines angeschafft, da die Stromversorgung für Unterwegs nicht gesichert war. Dann habe ich über mehrere Umwege vom Forumslader erfahren und beschlossen, ein eigenes Exemplar nachzubauen. Die käuflichen Geräte sind mir zu unflexibel.
Zunächst einmal danke ich JensD für die guten Anleitungen und die Mühe, die er sich mit seiner Homepage macht. Mit großem Interesse habe ich auch die Artikel in der fahrradzukunft.de gelesen. Die Testergebnisse zeigen, dass der Forumslader die beste Lösung zur Stromversorgung am Rad darstellt. Gute Arbeit, JensD! Und ja, ich kenne auch die „Gebetsmühle“ von Olaf Schulz. Wenn ich es richtig verstanden habe, bin ich in diesem Forum bezüglich Fragen wegen des Forumsladers richtig aufgehoben.
Vorab möchte ich anmerken, dass ich nicht auf eine Arbeits- oder Ladespannung von 12V fixiert bin, da ich kein 12V-Standlicht verwenden werde. Ich bleibe bei meinem B+M Cyo, da mir ein Umbau zu jetzigen Zeitpunkt zu aufwendig ist und ich auf meinen Touren möglicherweise nicht die Geschwindigkeiten erreiche, um eine 12V-Lichtanlage vernünftig zu betreiben. Ich fahre relativ selten bei Dunkelheit. Und ich werde wohl Handy-LiPo-Akkus verwenden, da sie eine hohe Kapazität bei geringen Ausmaßen haben, bereits eine Schutzschaltung enthalten und günstig sind.
In allen Artikeln werden schöne und eindrucksvolle Leistungsdiagramme gezeigt, aber leider kein Spannungsverlauf in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit. Wenn ich die Schaltung richtig verstehe, funktioniert IC1 im Prinzip als Spannungsbegrenzer. Bei langsamer Fahrt und Spannungen unter der Ladespannung wird die gleichgerichtete Spannung einfach (hoffentlich verlustfrei) weitergereicht. Es kann dann kein Akkupack geladen werden. Erst ab einer Geschwindigkeit X ist die gleichgerichtete Spannung gleich oder größer der Ladespannung und der Akkupack wird bei konstanter Ladespannung geladen. Da ich Touren (also mittlere Geschwindigkeit unter 20 km/h) und keine Rennen fahre, ist X von entscheidender Bedeutung für mich. Ich denke, dass dieser Punkt bei der Diskussion bisher zu wenig beachtet wurde, ist doch die Ladung eines Akkupacks eine der zentralen Aufgaben des Forumsladers.
Ich habe daher mit den Formeln aus der Gebetsmühle die Werte für einen SON28 mit 28“-Rad berechnet. Das Ergebnis ist, dass 6V Wechselspannung bei ca. 13 km/h (Grenzwert bei Spannungsverdopplung) und 12 V bei 25 km/h (ohne Spannungsverdopplung) erreicht werden. Nicht berücksichtigt werden Spannungserhöhungen durch Kondensatoren und Verluste durch die Schaltung. Die 5V USB Spannung steht bereits ab 10 km/h mit ausreichender Leistung für ein Garmin 450 (1,2 W) zur Verfügung. Kann mir jemand bestätigen, dass die Akkus mit dem Forumslader erst ab ca. 15 km/h geladen werden?
Diese Überlegungen führen mich damit direkt zur Wahl der optimalen Ladespannung. Hier im Forum wurde darauf hingewiesen, dass der Grund für den überragenden Wirkungsgrad und die erreichbaren Wattzahlen die Schaltungsspannung um die 12V ist. Das Leistungsdiagramm von JensD (V/P-Diagramm 220µF) impliziert sogar, dass eine weitere Leistungssteigerung bei 15 V möglich ist. Wenn meine Berechnungen von oben richtig sind, dann müsste man dann allerdings über 30 km/h fahren, um seinen Akkupack zu laden.
Ich möchte hierzu folgendes anmerken. Die Leistung, die der Generator abgibt, ist allein abhängig von der Drehzahl und damit der Geschwindigkeit. Keine noch so clevere Schaltung kann aus dem Dynamo mehr Leistung einfach aus dem Nichts zaubern. Ich sehe zwei Möglichkeiten für die guten Leistungswerte des Forumsladers. Entweder werden besonders hochwertige und verlusstarme Bauteile verwendet, oder der verwendete Drop-Down-Regler (IC1) arbeitet bei höheren Spannungen effizienter. Wenn jemand es genauer weiß, würde ich mich über einen kurzen Kommentar freuen.
Nun zu meinem Hauptproblem. Falls meine oben gemachten Aussagen zutreffen, sollte in meinem Fall (Tourenfahrer mit v < 20 km/h) eine Ladespannung von 8.2V für 2 LiPo-Zellen besser geeignet sein, da diese bereits ab 10 km/h erreicht wird. Dies ließe sich leicht durch eine andere Variante des IC1 und D8 erreichen. Wäre damit auch ein geringerer Wirkungsgrad verbunden? Insgesamt müsste es doch günstiger sein, mit 8.2V 100% der Zeit zu laden als 50% der Zeit mit 12V. In keinem Fall ist eine 4-Zellen Konstruktion einzusetzen. Auch hier würde ich mich freuen, wenn jemand diese Überlegungen bestätigen könnte.
Zum Schluss habe ich noch eine praktische Frage zu der Wasserdichtigkeit. Ich möchte das Ladegerät am Rahmen montieren. Bei Touren fährt man auch mal bei Regen, das lässt sich nicht vermeiden. Der Lader wird zwar nicht untergetaucht, aber es gibt Spritz- und Schwallwasser. Wie wichtig ist dann eine Schutzklasse von IP54 aufwärts, denn dann werden Gehäuse, Schalter und Anschlüsse so richtig teuer. Was sind eure Erfahrungen?
Jetzt ist mein erster Beitrag viel länger geworden, als ich am Anfang beabsichtigt hatte. Ich würde mich sehr über eine Antwort zu der einen oder anderen Frage freuen.
Mit einem Gruß vom Bodensee
Klaus
Ich bin neu hier im Forum. Daher kurz ein paar Sätze zu meiner Person und Motivation. Ich heiße Klaus, wohne in der Nähe des Bodensees und habe nach längerer Zeit wieder das Radfahren für mich entdeckt. In den letzten drei Jahren habe ich jeweils im Sommer mehrwöchige Fahrradtouren unternommen. Alles ganz klassisch mit Karte. Aber nun ist bei mir der Wunsch nach einem GPS-Gerät (Oregon 450?) aufgekommen. Ich hatte bislang keines angeschafft, da die Stromversorgung für Unterwegs nicht gesichert war. Dann habe ich über mehrere Umwege vom Forumslader erfahren und beschlossen, ein eigenes Exemplar nachzubauen. Die käuflichen Geräte sind mir zu unflexibel.
Zunächst einmal danke ich JensD für die guten Anleitungen und die Mühe, die er sich mit seiner Homepage macht. Mit großem Interesse habe ich auch die Artikel in der fahrradzukunft.de gelesen. Die Testergebnisse zeigen, dass der Forumslader die beste Lösung zur Stromversorgung am Rad darstellt. Gute Arbeit, JensD! Und ja, ich kenne auch die „Gebetsmühle“ von Olaf Schulz. Wenn ich es richtig verstanden habe, bin ich in diesem Forum bezüglich Fragen wegen des Forumsladers richtig aufgehoben.
Vorab möchte ich anmerken, dass ich nicht auf eine Arbeits- oder Ladespannung von 12V fixiert bin, da ich kein 12V-Standlicht verwenden werde. Ich bleibe bei meinem B+M Cyo, da mir ein Umbau zu jetzigen Zeitpunkt zu aufwendig ist und ich auf meinen Touren möglicherweise nicht die Geschwindigkeiten erreiche, um eine 12V-Lichtanlage vernünftig zu betreiben. Ich fahre relativ selten bei Dunkelheit. Und ich werde wohl Handy-LiPo-Akkus verwenden, da sie eine hohe Kapazität bei geringen Ausmaßen haben, bereits eine Schutzschaltung enthalten und günstig sind.
In allen Artikeln werden schöne und eindrucksvolle Leistungsdiagramme gezeigt, aber leider kein Spannungsverlauf in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit. Wenn ich die Schaltung richtig verstehe, funktioniert IC1 im Prinzip als Spannungsbegrenzer. Bei langsamer Fahrt und Spannungen unter der Ladespannung wird die gleichgerichtete Spannung einfach (hoffentlich verlustfrei) weitergereicht. Es kann dann kein Akkupack geladen werden. Erst ab einer Geschwindigkeit X ist die gleichgerichtete Spannung gleich oder größer der Ladespannung und der Akkupack wird bei konstanter Ladespannung geladen. Da ich Touren (also mittlere Geschwindigkeit unter 20 km/h) und keine Rennen fahre, ist X von entscheidender Bedeutung für mich. Ich denke, dass dieser Punkt bei der Diskussion bisher zu wenig beachtet wurde, ist doch die Ladung eines Akkupacks eine der zentralen Aufgaben des Forumsladers.
Ich habe daher mit den Formeln aus der Gebetsmühle die Werte für einen SON28 mit 28“-Rad berechnet. Das Ergebnis ist, dass 6V Wechselspannung bei ca. 13 km/h (Grenzwert bei Spannungsverdopplung) und 12 V bei 25 km/h (ohne Spannungsverdopplung) erreicht werden. Nicht berücksichtigt werden Spannungserhöhungen durch Kondensatoren und Verluste durch die Schaltung. Die 5V USB Spannung steht bereits ab 10 km/h mit ausreichender Leistung für ein Garmin 450 (1,2 W) zur Verfügung. Kann mir jemand bestätigen, dass die Akkus mit dem Forumslader erst ab ca. 15 km/h geladen werden?
Diese Überlegungen führen mich damit direkt zur Wahl der optimalen Ladespannung. Hier im Forum wurde darauf hingewiesen, dass der Grund für den überragenden Wirkungsgrad und die erreichbaren Wattzahlen die Schaltungsspannung um die 12V ist. Das Leistungsdiagramm von JensD (V/P-Diagramm 220µF) impliziert sogar, dass eine weitere Leistungssteigerung bei 15 V möglich ist. Wenn meine Berechnungen von oben richtig sind, dann müsste man dann allerdings über 30 km/h fahren, um seinen Akkupack zu laden.
Ich möchte hierzu folgendes anmerken. Die Leistung, die der Generator abgibt, ist allein abhängig von der Drehzahl und damit der Geschwindigkeit. Keine noch so clevere Schaltung kann aus dem Dynamo mehr Leistung einfach aus dem Nichts zaubern. Ich sehe zwei Möglichkeiten für die guten Leistungswerte des Forumsladers. Entweder werden besonders hochwertige und verlusstarme Bauteile verwendet, oder der verwendete Drop-Down-Regler (IC1) arbeitet bei höheren Spannungen effizienter. Wenn jemand es genauer weiß, würde ich mich über einen kurzen Kommentar freuen.
Nun zu meinem Hauptproblem. Falls meine oben gemachten Aussagen zutreffen, sollte in meinem Fall (Tourenfahrer mit v < 20 km/h) eine Ladespannung von 8.2V für 2 LiPo-Zellen besser geeignet sein, da diese bereits ab 10 km/h erreicht wird. Dies ließe sich leicht durch eine andere Variante des IC1 und D8 erreichen. Wäre damit auch ein geringerer Wirkungsgrad verbunden? Insgesamt müsste es doch günstiger sein, mit 8.2V 100% der Zeit zu laden als 50% der Zeit mit 12V. In keinem Fall ist eine 4-Zellen Konstruktion einzusetzen. Auch hier würde ich mich freuen, wenn jemand diese Überlegungen bestätigen könnte.
Zum Schluss habe ich noch eine praktische Frage zu der Wasserdichtigkeit. Ich möchte das Ladegerät am Rahmen montieren. Bei Touren fährt man auch mal bei Regen, das lässt sich nicht vermeiden. Der Lader wird zwar nicht untergetaucht, aber es gibt Spritz- und Schwallwasser. Wie wichtig ist dann eine Schutzklasse von IP54 aufwärts, denn dann werden Gehäuse, Schalter und Anschlüsse so richtig teuer. Was sind eure Erfahrungen?
Jetzt ist mein erster Beitrag viel länger geworden, als ich am Anfang beabsichtigt hatte. Ich würde mich sehr über eine Antwort zu der einen oder anderen Frage freuen.
Mit einem Gruß vom Bodensee
Klaus