Li-Ion Akku am Shimano Nabendynamo laden ?

[GdG]

Moin,

hat jemand eine Idee für 'ne Schaltung um einen 7,2V Li-Ion * Akkulader (Eingangsspannung 12V) am Nabendynamo zu betreiben ?
Oder 'ne eigenständige Lader-Schaltung für den Zweck?

Hintergrund: der 71er Shimano * läuft bekanntlich ab ca. 20 km/h unter Last leichter als abgeschaltet. Da kommt man doch auf die Idee dies zu nutzen um tagsüber seine Akkuflasche fit zu halten und dann abends "richtiges" Licht zur Verfügung zu haben.

Oder ist die Idee total abwegig.

Grüße Jörg.

 

[da_hyrr]

Ich mache das so:

Brückengleichrichter aus Schottkydioden,
dahinter einen Siebelko und den Akku.

Eine Strombegrenzung ist nicht nötig, da der Dynamo selbst strombegrenzt ist. Zur Spannungsbegrenzung dient ein Shuntregler aus einem TL431, drei wiederständen und einem Transistor. Schaltung steht im Datenblatt des TL431. Eingestellt ist der auf 8,4 Volt.

Der Akku steckt bei mir sammt original Schutzschaltung mit Schrumpfschlauchüberzug im Sattelrohr und dient als Standlichtpuffer. Das ganze funktioniert seit einem Jahr problemlos.

Ich habe noch eine Ausschaltverzögerung dran, die das Licht und den Shuntregler vom Akku trennt, wenn der Dynamo ca. 5 Min keinen Strom liefert. Soll ein versehentliches entladen des Akkus vermeiden, ist aber nicht unbedingt nötig, jedenfalls nicht, wenn der Akku nicht permanent angeschlossen bleibt. Der Shuntregler zieht einen Standbystrom von ca. 1 mA, dass würde der Akku ziehmlich lange aushalten.

Wenn du übrigens nur die Verluste des Dynamos minimieren willst, kannste ihn auch einfach Kurzschließen.

Ich hoffe geholfen zu haben,
Gerrit

 

[schmadde]

Ich mache das so:

Brückengleichrichter aus Schottkydioden,
dahinter einen Siebelko und den Akku.

Eine Strombegrenzung ist nicht nötig, da der Dynamo selbst strombegrenzt ist. Zur Spannungsbegrenzung dient ein Shuntregler aus einem TL431, drei wiederständen und einem Transistor. Schaltung steht im Datenblatt des TL431. Eingestellt ist der auf 8,4 Volt.

Der Akku steckt bei mir sammt original Schutzschaltung mit Schrumpfschlauchüberzug im Sattelrohr und dient als Standlichtpuffer. Das ganze funktioniert seit einem Jahr problemlos.

Ich habe noch eine Ausschaltverzögerung dran, die das Licht und den Shuntregler vom Akku trennt, wenn der Dynamo ca. 5 Min keinen Strom liefert. Soll ein versehentliches entladen des Akkus vermeiden, ist aber nicht unbedingt nötig, jedenfalls nicht, wenn der Akku nicht permanent angeschlossen bleibt. Der Shuntregler zieht einen Standbystrom von ca. 1 mA, dass würde der Akku ziehmlich lange aushalten.

Kannst Du dazu mal ein Schaltbild posten? Bin leider im Wesentlichen Elektronik-Analphabet und kann daher mit Deiner Erklaerung nicht allzuviel anfangen. Mich wuerde sowas aber fuer mein Dynamo-Rad brennend interessieren!

 

[da_hyrr]

Ich habs mal versucht.

Der Transistor ist ein PNP-Leistungstransistor (Bsp. BD244) und muss gekühlt werden!
Bei vollem Akku muss der bis zu 8 Watt verheizen.

 

[RedmEx]

Es gibt in diesem Forum ein Linearreglerfraktion nd eine (ich schätze wesentlich kleinere) Schaltreglerfraktion. Ich gehöre zur letzteren. Ein Linearregler macht meine Erachtens Sinn, wenn ich kleine Spannungsänderungen wie die Entladespannung eines Akkupacks ausregeln will, da gibt es sicher nichts effizienteres als z.B. Jürgens low drop Spannungsregler (sollte mit der Suchfunktion leicht zu finden sein). Für stark schwankende Spannungen wie am Dynamo sind Schaltregler wesentlich besser geeignet. Daher mein Vorschlag: Ein Akkuladerät für das Auto besorgen, auf passende Spannung achten, und einfach einen Gleichrichter davor klemmen. Schon ist das Ladegerät für <5 Euro fertig und man hat ne kleine kompakte Box schon mitgeliefert bekommen, die man nur noch abdichten muss. Das ganze ist bei mir 20 x 20 x 60 mm³ groß und und ist gegen Verpolen und Kurzschluss gesichert. Der Siebelko des Gleichrichters, der für beide Reglerversionen benötigt wird, sollte nicht so groß dimensioniert werden wie bei da_hyrr's Schaltung: 4,7 mF treiben den Dynamo in die Sättigung und veringern die abgegebene Leistung, 1mF sollten ausreichen.

Der RedmEx

 

[schmadde]

@da_hyrr: Danke fuers Schaltbild! Was machen die zwei antiseriell geschalteten Elkos vor dem Gleichrichter?

@RedmEx: Einfach ein Auto-Ladegeraet nehmen funktioniert auch? Kommt denn da auch die erforderliche Ladespannung zusammen? Ich meine, ein Dynamo ist ja eine Stromquelle und die Spannung stellt sich ja aufgrund des Lastwiderstands "automatisch" ein. Beim Autoladegeraet hat man ja ne feste Spannung. Habe noch nicht ganz begriffen, wie das zusammenpasst.

 

[da_hyrr]

@da_hyrr: Danke fuers Schaltbild! Was machen die zwei antiseriell geschalteten Elkos vor dem Gleichrichter?

Die wirken leistungssteigernd. Die Strombegrenzung eines Dynamos liegt am induktiven Blindwiderstand der Dynamowicklungen. Dieser wird durch den kapazitiven Blindwiderstand der Kondensatoren teilweise kompensiert, also:
v<~12km/h: weniger Leistung
15km/h< v < ~30km/h: 10-20% mehr Leistung (mehr Strom bei gleicher Spannung)
v>~30 km/h: kaum mehr Leistung bis gar keine Wirkung

Der Gesamtwirkungsgrad sinkt geringfügig, da in der Kondensatoren auch einge mW Verluste entstehen.

@RedmEx: Einfach ein Auto-Ladegeraet nehmen funktioniert auch? Kommt denn da auch die erforderliche Ladespannung zusammen? Ich meine, ein Dynamo ist ja eine Stromquelle und die Spannung stellt sich ja aufgrund des Lastwiderstands "automatisch" ein. Beim Autoladegeraet hat man ja ne feste Spannung. Habe noch nicht ganz begriffen, wie das zusammenpasst.

Eben weil der Dynamo eine Stromquelle ist wird es nicht funktionieren: wenn der PWM-Regler versucht einen höheren Ausgangsstrom zu liefern als der Maximalstrom des Dynamos (und da ist von auszugehen), wird er beim Anfahren schon auf 100% * Pulsweitenverhältnis gehen, weil der Ausgangsstrom zu niedrig ist. Da so aber der Ausgangsstrom nie erreicht wird, bleibt er einfach auf 100% * "hängen" und hat keine Wirkung. Als Ausweg bleibt dann nur das Pulsweitenverhältnis auf bsp: 60% zu begrenzen, das erfordert aber einen Eingriff in die Hardware.
Andere Möglichkeit: Immer erst anfahren und den Regler erst bei hohen geschwindigkeiten zuschalten. Dann bekommt der aber die volle Leerlaufspannung des Dynamos von ~1,5 Volt/km/h nach dem Gleichrichter.
Die liegen übrigens auch an, wenn der Akku voll ist und keinen Strom mehr aufnimmt! Ich bezweifle, das der Regler das lange aushält. Aus dem selben Grund sind auch Linearregler völlig unsinnig, egal ob lowdrop oder nicht. Die müssten auch über 100 Volt Spannungsfestigkeit aufweisen und bei schnellen Bergabfahrten enorme Verlustleistung abführen.

Ein Shuntregler wie bei mir macht ja so lange der Akku nicht voll ist gar nichts, ist also quasi ein "NullDropRegler"!

Die einzige möglichkeit, mit einem Schaltregler die Leistungsausbeute noch weiter zu steigern, wäre ein auf konstanten Eingansstrom regelnder Schaltwandler. So könnte der Dynamo immer an seinem optimalen Betriebspunkt gehalten werden. Sowas hat hier im Forum schon jemand gemacht, um eine 3 Watt Luxeon mit mehr Strom zu versorgen, als der Dynamo liefert.

Ich habe auch mal überlegt das zu machen (gehöre nämlich auch eher zur Schaltreglerfraktion) aber im Falle des LiIon-Landens würde das bestenfalls 1,5 Watt mehr ergeben (bei 90% Reglerwirkungsgrad) haben meine Messungen ergeben.