Reihen-/Parallelladung Akkus AM Rad

[fred123]

Hallo,Tach erst mal.
Ich gehöre zur Dynamo-Fraktion So in die Tüte gedacht:

12V NiMh Akkusatz am Rad. Laden mit dem SON kein Thema, ABER die dazu notwendige Ladespannung 14-15V bringt der erst so ab > 18-20 Km/h, > 7V ab ca 10 Km/h. Die Frequenz steigt mit der Geschwindigkeit.

Gedanke: Wenn ich auf dem Reise-/Stadtrad den Akkusatz möglichst lange OHNE Fremdladung nutzen will, muss ich den Spannungsbereich in der Zeit, in der ich zwischen 10-20 Kmh fahre, mitnutzen.

Möglichkeit 1: Step up Regler (Wirkungsgrad 85-95%)
Da nicht genau anpassbar, Eingangsspannung 6 bis >20V, Ausgang 14V, wird die Optimierung und Auslegung recht komplex.

Möglichkeit 2: Abgewandelte Helwa-Schaltung (Wirkungsgrad ???)
Zwei 6V Blocks in Reihe, nicht durch Schalter sondern durch Kleinrelais/Dioden (Helwa) entkoppelt, Freqenzabhängige Umschaltung Reihe/Parallel. Das Parallelproblem von NiMh liesse sich durch NTC's in den 6V Zweigen wohl einschränken. IBM hat das bei den alten Thinkpads mehr oder weniger gut auch so gemacht. Die Akkus hielten 1-2 Jahre so zw. 300-500 Zyklen.

Ein Vor-Widerstand < 1 Ohm in den Zweigen dürfte auch die Stromverzweigung einfach machen.

Mir ist klar, das beide Akkusätze mit der Zeit auseinander laufen. Sie müssten also zwischendurch kalibriert werden

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Was bringt Eurer Meinung nach den besseren Wirkungsgrad bzw. mehr Lade-Ah im Stadt-/Mischbetrieb? Bei Möglichkeit 2 glaube ich (Daumen * Rechenschieber ) , dass ich mit sehr viel weniger Verlust in der Ladeelektronik hinkomme (gibt nämlich keine ) und viel längere Zeit, was ich wichtiger finde, wenn auch mit kleinen Strömen den Akku lade. Die Freqenzauswertung braucht ein paar mA, ein Reed-Relais ansteuern? Vernachlässigbar..

Genaue Laderegelung ist nicht vorgesehen. Ihr kennt die Probleme damit. Selbst einem mAh-Meter mit passender Beschaltung bringt wohl nichts. Zellenstreung, Wirkungsgrad....) Zu teuer, zu ungenau. Also Akkus so auslegen das sie zw. C 1/4 bis C 1/10 liegen und dann ... beten )

Denkt da doch bitte mal laut mit )

Gruesse der fred

Ps.: Das die Akkus bei Möglichkeit 2 schneller sterben ist mir klar. 1/2 Zyklenzahl für 2/1 Lade Ah in Zeiteinheit scheint mir bei den heutigen Ni-Mh Akkupreisen vertretbar. Li-Ions sind auch nach 2 Jahren im Schrank breit!

 

[da_hyrr]

Ich würds ganz lassen, der Vorteil ist weit geringer als du dir das vorstellst. Der Ladestrom setzt schon bei niedrigeren Geschwindigkeiten als 18 km/h ein, nur halt sehr gering und noch lückend.

Schaltregler lohnt definitiv nicht, wegen zu hoher Verluste. Die Gründe, die gegen eine Art "Helwa" sprechen hast du selbst genannt. Stattdessen kannst du am Gleichrichter ansetzen und zwischen Vollbrücke und Spannungsverdoppelung umschalten.

hier noch was zur Laderegelung von NiMh am Dynamo. Funktioniert über die Temperatur.

Eine Laderegelung wäre bei LiIon übrigens wesentlich einfacher, die brauchen lediglich eine Spannungsbegrenzung, das funktioniert bei mir einwandfrei.

 

[yellow_ö]

Ich bezweifle, dass die Idee einen Sinn hat, aber:

Spannungsverdopplerschaltung:
(nur der linke Teil, Dioden + El-KOs)

 

[fred123]

Ich bezweifle, dass die Idee einen Sinn hat, aber:.....

Hallo,

so mein ich das nicht. Bin da erst einmal ganz theoretisch rangegangen.
Ohne einen Gedanken an die Umsetzung zu verschwenden

Der Generator ist eine Stromquelle. Fixer Strom, variabele Spannung.

Optimal wäre es, bei kleiner Spannung erst alle Zellen parallel, abhängig von der bekannten Kennlinie, bei steigender Spannung Zellen Gruppenweise in Reihe zu schalten. Bei Vmax sind alle Zellen in Reihe. (Die Idee ist nicht von mir So wurden einmal Gleichstrom-Maschinen verlustarm gesteuert)

Damit würde ich den optimalen Ladungsfaktor aus dem Generator ziehen.

Der Generator am Rad stellt mir in entsprechenden Fahrsituationen wohl sehr häufig niederigschwellige Energie zu Verfügung die ich anders nicht nutzen kann.
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Bei einer Turbine ist solch eine Überlegung nicht nötig. Bei einem Dynamo abhängig von den Verkehrsverhältnissen und der Fahrweise recht wohl.
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Umsetzung: Mit einer Helwa Schaltung, per Hand besser automatisch geschaltet, sollte es möglich sein (parallelschaltfähige Akkus vorausgesetzt. z.B.Blei) wie o.a. zu laden. Um das ganze überschaubar zu halten nicht Einzellzellen sondern 2 x 6V Blocks.

Benötig würde eine Frequenzauswertung (Ic mit ein paar Bauteilen), eine Mosfet Brücke und 2 Reed-Wechsel Kontakte.

Bei der bekannten Problematik "Parallelschaltung von Ni-Cd,Ni-Mh, .... muss noch ein wenig Aufwand für die Parallellisierung der Ladeströme getrieben werden. Einfachlösung währen hier Vorwiderstände. Etwas aufwändiger Vorwiderstand und NTC im Zweig.

Damit würde mit einem Minimum an Regelaufwand und Kosten eine effektivere Akkuladung möglich sein.

Das alles lässt sich am Steckbrett simulieren. Auch Messen und Rechnen. Theoretisch und auf dem Tisch rechnet sich das.

Was sich nicht simulieren lässt ist der Fahrbetrieb.

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Was mir nicht klar ist: Bringt die Nutzung des Bereichs zw. 10 und 20 Km/h so viel, das es den Aufwand lohnt. Ich könnte mir ja das I-Book in die Packtasche stecken und ein Jahr Daten sammeln. Halte ich aber fü überflüssig bei der geballten Erfahrung hier.

5 % Gewinn wäre Quatsch. 30-50% Gewinn lohnte m.M.n. den Aufwand.

Gruss der fred

 

[yellow_ö]

Umsetzung: Mit einer Helwa Schaltung, per Hand besser automatisch geschaltet, sollte es möglich sein

per Hand wohl eher nicht sinnvoll,
für die automatische Umsetzung, Anpassung folgender Idee: (Anhang)


Die Idee kommt von hier: Led-Beleuchtung fürs Fahrrad aber das Dok wurde mit Dez 2006 neu überarbeitet und ist mM nach seither leider sinnlos. Ich hab das alte gespeichtert (1 MB), da wird die Schaltung noch ein wenig erklärt.


Überlegung ist die AUTOMATISCHE Zuschaltung einer dritten Led, sobald die Spannung ausreicht. Dabei übernimmt die Zehnerdiode rechts oben die Schaltschwelle. Die 3. Led wird mittels des 1. Transistors überbrückt, sobald die Spannung hoch genug ist, dass die Zehnerdiode leitet, geht Spannung an die Basis der Transis und diese sperren --> die Led leuchtet.

Diese Grundidee könnte für Dich eventuell angepasst werden.

 

[JuergenH]

Vor vielleicht zwei Jahren hatte ich damals meine erste LED-Lampe für einen Kollegen gebaut: 2 * Luxeon 3W in Raymunds Doppelgehäuse war der optische Teil Der elektrische bestand aus zwei Schottky-Gleichrichtern. Einer ging 1:1 ohne Vorwiderstand auf einen sechszelligen NiMH-Akku (Mignon, 2 Ah), der andere über einen Elko an einen Stromregler für die LEDs. Der Akku ist permanent angeschlossen, mit einem Schalter kann man zwischen Dynamo/Aus/Akku wählen.

Das System läuft seitdem absolut problemlos. Volles Licht über Akku bei schwierigen Lichtverhältnissen, sonst ca. 0,5A über Dynamo.

Überladen der Akkus: kein Thema.

Also, einfach machen!!!

Gruß

Jürgen

 

[fred123]

Ich bezweifle, dass die Idee einen Sinn hat, aber:

Spannungsverdopplerschaltung:
(nur der linke Teil, Dioden + El-KOs)

Danke für das wegnehmen MEINES Brett vorm Kopf!! )

Klassische Spannungsverdoppelung. Ersetze Elkos durch Akkus. Stromverzweigung (vernachlässige Akkustreuung) gewährleistet, 6V laden, 12V entladen.

Oh war ich vernagelt )

Wenn ich jetzt noch eine simpele Methode finde die Frequenz abzufragen, kann ich locker bei n HZ=14V von Parallel- auf Serienladung umschalten.

Bei beiden Ladungsmöglichkeiten Mosfet-Gl. Bin mal gespannt wieweit es möglich ist aktive Komponenten einzusparen, Verluste zu minimieren und den größten Ladefaktor aus dem SON zu holen.

Was haltet ihr von Thermoschaltern für die Laderegelung? Thermoschalter 40Grad Öffner, vernünftig(Heisskleber, Silikon,Schrumpfschlauch) in den Akkupack eingebaut, sollte mittelprächtig gehen. Nach Spez. gibt eine NiMh Zelle über diese Temp. bekannt, dass sie den Hals voll hat ;-)
Ist auch gleichzeitig eine Kurzschlusssicherung, wenn der Th-Switch fix genug ist.

Gruss der fred

 

[fred123]

Die Idee kommt von hier: Led-Beleuchtung fürs Fahrrad aber das Dok wurde mit Dez 2006 neu überarbeitet und ist mM nach seither leider sinnlos. Diese Grundidee könnte für Dich eventuell angepasst werden.

Sorry;-) Die Idee kommt wirklich aus der Steuerung von Gleichstrommaschinen aus "vorelektronischer" Zeit.

Grosse Akkugruppen (Seriel/Parallel) wurden per Hand (Walzenschalter) oder über Relais/Schütze passend nach gewünschter Spannung/Last zusammengeschaltet. Anders war damals verlustloses Regeln schwer/gar nicht möglich.

War aber vor deiner Zeit, so in den 20-50ziger Jahren.

Gruss der fred

Ps. Guck dir mal den Film "Das Boot" an. Da stricken die sowas zusammen ) oder alte Mühlen-/Antriebstechnik, Fördermaschine (Dasa in Dortmundm Deutsches Museum München)).... so um 1900, 1920 ..... war so etwas ganz aktuell.

 

[fred123]

Vielleicht noch einmal als Zwischeninfo:

Grundidee ist, einen 12V Akkusatz fürs Rad zu bauen, der mit möglichst wenig aktiven Bauelementen, mit möglichst wenig Verlusten, robust, mit Aldi-Zellen.... oder so, von Menschen mit wenig Ahnung zusammengebaut und benutzt werden kann.

Gleichzeitig soll der höchste Ladefaktor im Mischbetrieb (Stadt/Strecke) aus dem Dynamo herausgeholt werden.

Vergl. Jorkys Lampe als Akkusatz ;-) so simpel wie möglich, aber sicher.

Einfach, praktisch, nicht optimal aber erträglich.
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Mit dem Tip "Spannungsverdoppelerschaltung" bin ich schon einen großen Schritt weiter gekommen.

Laden im Bereich 10-15 Km/h mit jeweils einer Halbwelle ist schon Klasse.
1/2 Strom ok, aber mit dem Stadtrad bewege ich mich ca. 1/2-2/3 der Zeit in diesem Bereich. Bringt also etwas, und das bloss mit 2 Dioden.

Der nächste Schritt wäre jetzt, genau so einfach die Frequenz (sprich das Tempo) abzufragen und dann eine simpele Umschaltung von paralleler auf serielle Ladung zu finden.

Danach sollten sich m.M. nach ein paar Gedanken auf Ladeschluss vergeudet werden. Da setzt ich auf Thermoschalter????

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Ein Problem scheint mir noch das parallele Laden der zwei 6V Zweige
Die können, wenn viel im unteren Geschindigkeitsbereich (6V) gefahren wird, im Ladezustand auseinanderlaufen.

Das könnte m.M.n. konstruktiv mit Thermoschaltern gelöst werden.

Zwei 6V Akkugruppen thermisch mit Schaumstoff gegeneinander isoliert (Flasche ...) mit eigenem Thermoschalter. Da sagt die 1. Gruppe voll=40Grad=abschalten.
Die zweite Gruppe zieht sich noch 1/2 Std. Ladung.

So könnte man m.M.n auch x-beliebige Billig-Akkus einsetzen, ohne das sie total auseinander laufen.

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Mir ist klar, das das keine optimale, feine Lösung ist. Ich persönlich würde das anders, aufwendiger bauen. Aber, dies Teil soll für meine Damen sein, die auch mal 12V Licht (Led's) nutzen wollen ohne die notwendigen Kenntnisse )

Vielleicht kommt da eine Schaltung raus, die auch jemand zusammenbrutzeln kann, der mit mehr als 3 Drähten überfordert ist (Ich hab nichts gegen Elektriker;-))

Das wars eigentlich

Gruss der fred

 

[yellow_ö]

Aber, dies Teil soll für meine Damen sein, die auch mal 12V Licht (Led's) nutzen wollen ohne die notwendigen Kenntnisse )

Falls es Dir nicht nur um die Beschäftigunge geht
Frage: warum den Akku? So viel werden die Mädls nicht im Dunklen rumfahren und wenn, dann haben sie doch den Dynamo (je nach Einbildung nen Nabendyno, dann tritt sichs mit Licht beinahe gleich schwer wie ohne; oder einen Walzendyno (leichteres Einschalten, rel. guter Durchrutschschutz) oder nen Seitenläufer (Achtung: "der ist mir zu laut"-Gefahr)

Spritz doch einfach den Akku, verwende den Knackpunkt des Dynamolebens, die aktive MOSFET-Gleichrichtung für LED-Beleuchtung. Der Hammer das Ding, besonders bei geringer Geschwindigkeit.
Platine entweder selber dremeln, oder von JuergenH beziehen, "Käfer" drauflöten.

Es gehen (Dynamoabhängig) sogar 3 Led in Serie,
die Umschaltung (in Post #5) ist nur für Radschieben von echter Bedeutung (ich möchte da ein wenig Licht, um ausm Keller + Hauszugang rauskommen zu können). Eine der LED mit Gold-Cap parallel geschaltet, als so eine Art kurzes Standlicht.

Einzig zu beachten ist, dass der Gleichrichter nicht komplett gebrückt werden darf (z.B: per El-Ko), zumindest eine Led muß direkt angesteuert werden. Die flackert zwar bei Schrittempo, danach nicht mehr zu bemerken.

Genauere Infos zum MOSFET im gleichlautenden Tread (Suche)

 

[fred123]

Danke an alle. Hab das Problem mit der Schaltschschwelle erschlagen. LM2907/2917 f/U Wandler IC (Bereich Tacho/Drehzahlmessung/-regelung). Muss noch ein wenig rechnen, dann geht es.

@yellow_ö, :wrrdlbrrmpft, JuergenH:
Kann ich eigentlich an eine Mos_Fet Brücke Akkus hängen? Ich glaube wenn Elkos böse, dann Akku sehr böse?? Oder?

Gruss der fred

 

[fred123]

Falls es Dir nicht nur um die Beschäftigunge geht
Frage: warum den Akku?

Auch ;-) hab mir im Nov. eine Haxe gebrochen und lieg noch bis Mai/Jun. an der Kette. Besser Krücke Draussen scheint sogar machmal die Sonne. Grummmel, ich will aufs Rad :-(((((

Nachbemerkung: 12V Aku ist, wenn man StVO-Konform bleiben will, gar nicht so übel, aber bei StVO kann ich auch sehr weitherzig sein.

12V Akku ist aber auf dem Stadt./Reiserad auch nicht zu verachten. Flicken im Dunkeln , Musik, Handy,Kamera,GPS..... laden/hören. Abends Licht beim Zelt......

Es gibt da schon ne Menge Gelegenheiten, wo ich 12V/4000-6000mA/h gut gebrauchen könnte.

Ohne Akkupack musst du für jedes dieser Teile eine eigene Stromversorgung bauen, die auch sicher ist. Das beim SON, der in Leerlauf bergab gut > 50V/AC bringen kann. :-( Da habe ich doch gerne ein paar Billigakkus dazwischen, bevor ich mir den I-Pod, ne Kamera...... himmle.

Surpressordiode in den Eingang ist zwar toll, aber.... Ein zusätzlicher Akkusatz ist da sehr viel robuster und vielfältiger zu verwenden.

Man fährt ja heutzutage mit einem halben Elektronikladen auf Tour ;-))

Meine Ladys und ein "richtiges" Standlicht, keine Led mit Gold-Cup waren nur ein Argument.

Danke noch mal

Gruss der fred

 

[v-max]

Hi,
hier und weiter oben gibts was dazu!
http://www.rad-forum.de/showflat.php?Cat=0&Board=gear&Number=292024&an=0&page=0#292024

 

[da_hyrr]

@yellow_ö, :wrrdlbrrmpft, JuergenH:
Kann ich eigentlich an eine Mos_Fet Brücke Akkus hängen? Ich glaube wenn Elkos böse, dann Akku sehr böse?? Oder?

Nein, kannst du so nicht. Es muss im Fall Akku/Elko immer mindestens eine Diode im Stromkreis sitzen. Das Verlustärmste, was du also bauen kanns, ist ein halbaktiver Gleichrichter aus zwei Mosfets und zwei Dioden, d.h. du ersetzt in Jürgens Mosfetgleichrichter entweder beide n-Kanal oder beide P-Kanal Mosfests durch Schottky-Dioden oder läßt den Gleichrichter wie er ist und setzt zusätzlich eine Schottky-Diode zwischen Gleichrichter und Akku.

Gruß Gerrit
P.S. Ich hoffe es ist nicht schlimm, dass ich das beantwortet habe

 

[fred123]

Hi,
hier und weiter oben gibts was dazu!
http://www.rad-forum.de/showflat.php?Cat=0&Board=gear&Number=292024&an=0&page=0#292024

Das kenn ich. Hat mir zu viel Verluste und die Ladung setzt erst ab einer zu großen Geschwindigkeit ein. (Ladefaktor) Ich habe dan Ding mal nachgerechnet und glaube da ist Schaltungmäßig mit einem anderen Anstazt mehr raus zu holen.

Danke der Fred

 

[fred123]

Nein, kannst du so nicht. Es muss im Fall Akku/Elko immer mindestens eine Diode im Stromkreis sitzen. Das Verlustärmste, was du also bauen kanns, ist ein halbaktiver Gleichrichter aus zwei Mosfets und zwei Dioden, d.h. du ersetzt in Jürgens Mosfetgleichrichter entweder beide n-Kanal oder beide P-Kanal Mosfests durch Schottky-Dioden oder läßt den Gleichrichter wie er ist und setzt zusätzlich eine Schottky-Diode zwischen Gleichrichter und Akku.

Wie sieht das aus, wenn mal die Mosfets fremdsteuert? Also von aussen mit einer getrennten Schaltung laufen lässt.

Kann mich schwach erinnert DC-Motor in Mosfet Brücke im AC Kreis zu Drehzahlsteuerung (wobei ich mir nicht sicher bin ob das Mosfets oder andere exotische Halbleiter waren)

P.S. Ich hoffe es ist nicht schlimm, dass ich das beantwortet habe

Du Nase Jede Antwort die weiter bringt ist ne GUTE Antwort ;-))

 

[fred123]

Habe gerade so etwas gefunden. H-Schaltung für DC-Motoren (rechts,links) Sollte sich doch anpassen lassen.

Ersetze Motor durch Akku. DC durch AC und steuere im Takt der Halbwellen die Mosfets in den Zweigen.

Mir ist nicht klar, ob sich Mosfets über das Gate wieder zufahren lassen???? Ist schon zu lange her, das ich mit BUZ gespielt habe

Gruss der Fred

 

[da_hyrr]

Ersetze Motor durch Akku. DC durch AC und steuere im Takt der Halbwellen die Mosfets in den Zweigen.

Da liegt aber auch schon das erste Problem! Du erkennst nämlich die Halbwellen gar nicht mehr, solange Mosfets durchgesteuert sind misst du an den Dynamopolen IMMER die Akkuspannung. Du musst also auf den Strom zurückgreifen und wenn der auf Null geht ALLE Mosfets sperren. Dann guckst du dir die Spannung und Phase des nun unbelasteten Dynamos an und schaltest erst wenn deren Betrag die Akkuspannung übersteigt die entsprechenden Mosfets wieder durch...
Dabei darf die Steuerung natürlich nicht mehr als 150 Milliwatt verbrauchen, sonst lohnt es sich nicht.

 

[JuergenH]

Danke an alle. Hab das Problem mit der Schaltschschwelle erschlagen. LM2907/2917 f/U Wandler IC (Bereich Tacho/Drehzahlmessung/-regelung). Muss noch ein wenig rechnen, dann geht es.

@yellow_ö, :wrrdlbrrmpft, JuergenH:
Kann ich eigentlich an eine Mos_Fet Brücke Akkus hängen? Ich glaube wenn Elkos böse, dann Akku sehr böse?? Oder?

Gruss der fred

Das geht schon, aber nur dann, wenn man die Mosfets in Abhängigkeit von den Spannungen (AC am Eingang und DC am Ausgang) schaltet.

Eine recht aufwändige Schaltung gabs 2006 im Elektor-Halbleiterheft. Ich habe sowohl eine, die gleich eine Spannungsverdopplung macht, als auch eine, die 'einfach' eine fast perfekte Doppelweggleichrichtung macht.

Erstere funktioniert prima, von der zweiten liegt bei mir die leere Platine rum. Muss nur noch bestückt werden.

Aber, es ist wirklich die Frage, ob der 0,6V Gewinn an Spannung den Aufwand rechtfertigt. Gute Schottky-Dioden solltens auch tun.

Gruß

Jürgen