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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Li-Ion Akku impulsladen (Energy Harvesting)


Autor: Hugo Miller (Gast)
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Hallo,

es gibt ja ganz nette Versuche Energie aus Verlustleistung zu 
generieren. Z.B. Piezokristalle unter den Schuhsohlen.
Meine Frage: kann ich mit einer zeitlichen zufaellig vorkommenden 
Energie einen Lithium-Ionen Akku laden ? Wie bei dem Beispiel mit der 
Schuhsohle liegt die Ladespannung nur Impulsfoermig vor. Eine Glaettung 
mit einem Kondensator habe ich schon angedacht, nur wenn ein Schritt 
nicht auf den anderen folgt bleibt die Ladung ja trotzdem noch 
pulsfoermig.

Was meint ihr ?

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Ein Akku kann auch mit Pulsen geladen werden. LiIon nimm zu hohe 
Spannungen allerdings sehr krumm. Hier muß man in der Tat sowohl 
puffern, als auch begrenzen. NiMH-Akkus sind hier wesentlich robuster. 
Man muß dann nur bei Erreichen der Ladeschlußspannung abschalten. 
Allerdings dürfte eine Ladevorgang mit Piezos seeeeehr lange dauern.

Autor: Carsten (Gast)
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Frage an Travel Rec. (travelrec)

>NiMH-Akkus sind hier wesentlich robuster.
>Man muß dann nur bei Erreichen der Ladeschlußspannung abschalten.

bei welcher Spannug? :)

Autor: Hugo Miller (Gast)
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Es soll natuerlich schon so sein, dass die Spannung entsprechend 
begrenzt wird. Meine Sorge ist nur, dass der Akku Impulsladung entweder 
krumm nimmt oder gar nicht geladen wird (irgendwelche 
Traegheitseffekte).

Das Ladeprofil waere z.B. alle 3 Sekunden ein Ladepuls von ca. 100ms 
Dauer.

Autor: leo (Gast)
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Wenn du keine "overvoltage protection" drin hast machst du einen riesen 
Sprung, glaube ich. Diese Sicherheit kostet Energie und diese Energie 
musst du erstmal spazieren und speichern. Die Umschaltung von Speichern 
und Energie auf die Batterie geben kostet auch Energie usw. usf. ... 
Henne Ei Problem.

Wieviel Energie liefert denn deine Schuhsohle ?

Bei den einschlägigen Herstellern gibt es mit Sicherheit Infos zum laden 
und entladen.

Und höre nicht auf die Narren, die dir erklären wollen das die Batterie 
einen Innenwiderstand hat und dadurch die Spannung zusammen bricht. Bei 
einem Teil der Chemie (aus der die Batterie besteht) kommt die hohe 
Spannung an.

Autor: Hugo Miller (Gast)
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>Wenn du keine "overvoltage protection" drin hast machst du einen riesen
Sprung

Der war gut :-)

Das man einen Piezo oder was auch immer nicht direkt an einen 
Akku/Kondensator haengt ist mir schon klar. Und dass Energiewandlung 
selbst Energie braucht ebenso.
Der Akku bekommt die Spannung die er braucht. Die Frage war ob sich der 
Akku aehnlich wie ein Kondensator verhaelt sich also bereits mit ein 
paar Elektronen auflaed oder ob es sich um ein zaeheres Verfahren 
handelt.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Um es ganz kurz zu sagen: Vergiss es!

So ein Piezo erzeugt Ströme im 100µA Bereich, wenn überhaupt.

Da brauchst du auch keinen Überspannungsschutz, dein Problem ist das die 
Selbstentladung der Akkus höher ist als der Strom den du generieren 
kannst.

Les dir mal die Forschungsberichte über sowas durch. Da kommen wenn dann 
Kondensatoren und ein extrem sparsamer IC zum Einsatz.

Hier mal ein Beispiel mit einer Spule, durch die ein Magnet geschoben 
wird:
http://www.enocean.com/fileadmin/redaktion/pdf/tec...

Bei 5 milli Ws als mechanische Eingangsarbeit bekommt man: (Max-Werte)
19µF * 5V² = 0,000475 Joule = 0,5mWs = 5V * 100µA * 1s

Autor: Hugo Miller (Gast)
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Ich wuerde sagen das kommt auf die Groesse der Piezo Kristalle an 
wieviel Strom die bringen.
Das Argument mit der Selbstentladung ist natuerlich leider ein Problem. 
Vor allem bei nichtperiodischen Ladepulsen. Gibt es einen Daumenwert 
fuer Li-Ionen Akkus ?

Autor: Frank B. (frankman)
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Tja, als erstes staune ich erst mal über die vielen, ("wenn auch 
fachlich unfundierten") Beiträge.


Also:
1. Du kannst natürlich Deinen Li-ION-Akku mit impulsförmigen Strom 
laden!
2. Dabei darf die Spannung aber nicht über 4,20V steigen! (4,250V ist 
absolute Obergrenze!)
3. Bedenke den Innenwiderstand der Zelle! Wenn du kurzzeitig mit einem 
hohen Strom lädst, dann kann die Spannung wegen dem Innenwiderstand der 
Zelle kurzzeitig stark ansteigen, das mußt du verhindern ( Regelung, 
Vorwiderstand, was auch immer)
4. Solange Du Deine Spannung wirkungsvoll auf 4,2V begrenzt, brauchst Du 
keine Elkos zum Glätten. Die Zelle selbst stellt einen Kondensator mit 
sehr großer Kapazität dar.

5. Jetzt mußt du nur noch zusehen, woher Dein Ladestrom kommt. ( Und das 
die Zelle nicht wieder leer wird, wenn der Ladestrom kleiner als die 
Selbstentladung ist... :-)

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Laut Wikipedia: 5-20% Selbstentladung pro Jahr.
bei 10% ==>  10*10^-6  C  1/h

10*10^-6 * 1000mAh * 1/h = 10µA

Das Problem bei diesen geringen Strömen ist, dass man nicht einfach 
einen Laderegler/Spannungsregler nehmen kann, weil dieser selbst mehr 
braucht als die Quelle hergibt.

Wenn man sieht was eine Lithium-Batterie kostet und wie lange die hält, 
nämlich oft mehrere Jahre bis zu einem Jahrzehnt, dann sollte man sich 
das nicht antun.

Autor: Gerd (Gast)
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Dann kann ein guter Läufer die Batterie mit 100uA laden ;-) Ich glaube 
diese Ströme liefert auch eine MiniSolarZelle (5mmx30mm, siehe Farnell) 
bei schlechtem Licht.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Und die Sonne ist die Hälfte des Tages am Himmel.
Otto Normalverbraucher dagegen läuft sicher nicht 12h pro Tag.

Autor: Hugo Miller (Gast)
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Danke fuer die Hinweise. Die Idee soll nicht auf Piezokristalle fixiert 
sein, ein kleiner Lautsprecher mit Magnet und Spule "federt" auch und 
bringt dabei eine Spannung. Wichtig war mir zu erfahren auf welche Dinge 
ich achten muss wenn mit kleinen nichtperiodischen Strompulsen ein Akku 
geladen werden soll.

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