Notebookakku (Li-ion) mit Fahrrad-Dynamo laden -> Regler-IC ?

Wasfür und wieviel Spannug macht dein Dynamo denn?

Maiki schrieb:
> Hi,
>
> ich suche einen Regler IC der mit wenig Außenbeschaltung eine 3,7V
> Li-Ion Notebookakkuzelle 4,5Ah laden kann. Als eingangsquelle ist ein
> Fahrraddynamo gedacht.
>
> Ich habe schon viele Schaltungen damit gefunden, allerdings suche ich
> etwas erprobtes was Ihr empfehlen würdet.


Das einfachste wäre wohl, wenn Du parallel zur Li-Zelle einen TL431,
geschaltet als Power-Z-Diode mit 4,2V, legst. Das Du zehn Stunden
trampeln musst, um den Akku voll zu bekommen, ist Dir aber schon
klar?
Gruss
Harald

Ich habe selber schon viel mit dem Thema gemacht (siehe 
www.bikebox-standlicht.de).

Zunächst einmal: Ein Dynamo ist eine Konstantstromquelle, welche etwa 
500 mA max. liefert; Die Spannung steigt dabei mit der Raddrehzahl.
Ohne Last passiert dies linear (etwa 1V/km), mit Last liegen bei etwa 15 
km/h 6V an 12 Ohm an und es fließen 500 mA Strom. Deine 4.2 Volt 
Ladeschluß sind also bei etwa 10 km/h möglich.
Einen Standard-Lade-IC fällt aber aus, da diese eine konstante 
Eingangsspannung benötigen, und die hast du beim Radeln nunmal nicht, da 
du ja auch mal langsam fährst oder stehen bleibst.

Aktuell bin ich grad am weiterentwickeln der Schaltung der Bikebox. 
Derzeit bewährt sich ein simpler Shuntregler (TL431, 3 Widerstände, 1 
Transistor, siehe Datenblatt des TL431) sehr gut.

Vorteil: Kein Voltage-Drop, da Shuntregler. Der Regler wird erst dann 
aktiv, wenn der Akku geladen ist.
Nachteil: Simple Ladung mit CCCV (erst mit Konstantstrom, dann mit 
Konstantspannung)
Inwieweit sich LiPo-Akkus für dieses Ladeverfahrwen eignen, ist mir 
nicht bekannt. Zu klären wäre hier, ob das Ladeende anhand der 
Ladeschlußspannung erkannt werden kann. Mit LiFePO4-Zellen ist das 
möglich (Ladeschluß etwa 4,1 Volt pro Zelle), auch mit Bleikkus.

Bis dato habe ich einen Schaltregler mit MC34063 verwendet.
Auch diese hat bei mir problemlos gearbeit, allerdings braucht sie etwa 
2 Volt drop, und es bestheht die Gefahr, dass der Regler anfängt zu 
"pumpen". Daher werde ich diese Schaltung wohl ablösen.

gruß

tobi

Anmerkung: Ich gebe Harald recht, du bräuchtest etwa 10 Std bei 15 km/h 
= 150 Kilometer, um den Akku zu laden. Das ist zwar machbar, aber doch 
schon eine Leistung.

Wofür soll denn der Akku genutzt werden?

LiPo Zellen werden genau mit CC-CV Verfahren geladen

Ok. Ich seh auch grad, das ich mich vertan hab. Ladeschluß bei LiFePo4 
sind 3.7 Volt, nicht 4.1 Volt. Aber das nur am Rande.

Wo liegt der Ladeschluß bei LiPo? 4.2 Volt?

Ok, allgemein. Shuntregler mit TL431 aufbauen, auf Ladeschluß (4.2 
Volt?) justieren. Der Leistungstransistor muß gekühlt werden, er muss 
immerhin 4.2 Volt * 0.5A = 2.1 Watt Leistung verheizen können, wenn der 
Akku voll ist.

Zum Rest der Schaltung:

Als Gleichrichter solltest du einen Brückengleichrichter verwenden. Der 
Stütz-C sollte im Bereich 220yF-470yF liegen. Größere Cs empfehlen sich 
bei Dynamos nicht, da dies den Wirkungsgrad des Dynamos schmälern kann.
Zusätzlich noch 100nF parallel zum Stütz-C, um hochfrequente 
Schwingungen zu vermeiden.

Und dann viel Spass auf deiner 10h-Ladetour ;)

gruß tobi

Knut Ballhause schrieb:

> Alternativ baut man einen Buck-Converter, der auf Ladeschluss-Spannung
> regelt. Dann muss man nichts verheizen und der Dynamo wird besser
> ausgenutzt. Wenn der Akku voll ist, läuft der Dynamo leer. Besonders
> interessant in Verbindung mit Nabendynamos, die ohnehin immer mitlaufen.

Hmm, meinst Du, der Converter verträgt sich mit einer Stromquelle
als Eingangsenergielieferant und verträgt auch die hohe Eingangs-
spannung von bis zu 100V im Leerlauf?

> Und dann viel Spass auf deiner 10h-Ladetour ;)

> Nach ein paar Fahrten durch Wald und Flur sollte man einen beachtlichen
> Stapel geladener Akkus daheim liegen haben ;-)

Irgendetwas beisst sich da...
Gruss
Harald

Nabendynamos geben auch an 12v 500 mA ab, entsprechende Geschwindigkeit 
vorrausgesetzt.
Du hast allerdings Recht damit, das der erzielbare Ladestrom mit einem 
Schaltregler höher ist. Allerdings muss dafuer auch die Geschwindigkeit 
höher sein, wie viel hängt vom Dynamo und der Laufradgröße ab.

Es bleibt auch das Problem des Pumpens bzw. Oszillierens und der hohen 
Leerlaufspannungen, die wieder verheizt werden müssen bzw. vom Wandler 
ausgehalten werden müssen.
So müssen z.b bei 20 Volt Z-dioden-spannung und 0.5A schon 10 Watt 
verheizt werden, wenn du schnell bergab faehrst...
Aus praktischer Erfahrung mit der Kombination Schaltregler/Z-Diode weiß 
ich, das sich der theoretische Vorteil in Grenzen hält und der Aufwand 
für den Schutz vor hohen Leerlaufspannungen nicht ohne ist.

Ein Beispiel hierzu: Der Akku in meiner Schaltung (BikeBox) hat 9.6v bei 
1.2 Ah. Ladeschluß liegt bei 11.1V (lifepo4). Mit Shuntregler liegt die 
benötigte Eingangsspannung (AC) bei 11.1V + 0.5V (Schutzdiode) + 1.4V 
(Gleichrichter) / 1.4 = 10V AC (gerundet). Das erreicht mein Shimano bei 
knapp 13 km/h gemessen.
Die max. Verlustleistung am Shuntregler sind 11.1V + 0.5V / 0.5A = 5.7W

Bei der alten Schaltreglerlösung waren 11.1V + 0.5V + 3V (drop 
schaltregler) + 1.4V / 1.4 = 12V AC notwendig, was etwa 15km/h 
entsprach.
Der Ladestrom entsprach etwa 550mA, war also 10% höher.
Mit 21V Z-Dioden (etwas Reserve nach oben) waren max. 10.5W an den 
Z-Dioden zu verheizen, also fast 5W mehr als bei der Shuntreglerlösung.
Und das für 50 mA mehr Ladestrom...

Daher das Voting für den tl431 - lädt effizient, ist simpel zu bauen und 
stabil bei der Regelung.

gruss tobi

hacker-tobi schrieb:

> Daher das Voting für den tl431 - lädt effizient, ist simpel zu bauen und
> stabil bei der Regelung.

Deswegen hab ich ja gleich als erstes diesen Vorschlag gemacht.
Zumal man sich bei einem Schaltregler schon etwas Mühe geben
muss, das die Ausgangsspannung nicht mal versehentlich über
4,2V hinausgeht. Standard-Schaltregler-ICs sind da z.B. nicht
geeignet.
Gruss
Harald