Hallo,
ich bin ein wissbegieriger Student (Mechatronik am KIT im dritten
Semester) und hätte gerne ein wenig Input zu meinem neuesten
Bastelprojekt :D
*Vorgeschichte:*
Ich habe mir vor einem dreiviertel Jahr ein Rennrad geleistet und fahre
damit längere Touren. Es ist verdammt nervig, ständig im Rucksack eine
Powerbank rumtragen zu müssen, weshalb ich gerne ein paar Li-Ion-Zellen
in meinem Lenkeranbau verstecken würde (siehe Anhang, so sehen die
Dinger aus (Quelle:
https://torstenfrank.wordpress.com/2017/06/13/ultradistance-cycling-aerobar-setup/)).
In den Lenker selber passt dank den Drops (die "Kurven" nach unten)
nichts.
*Projekt:*
In den Stangen ist genug Platz, um je 3 18650er Zellen unterzubringen (2
hinten in Richtung des Fahrers, eine vorne). Ich würde die in der Stange
in Reihe und dann die zwei Stangen parallel schalten, um einen
6-12V-Frontscheinwerfer zu versorgen. Dieser hat einen 5V-Output für
mein Handy.
*Fragen:*
1)Ungeschützte oder geschützte Zellen? Ich hätte ungerne eine spontan
einsetzende Lenkerheizung :D
2)Entsprechend Beitrag "2 Li-ion in reihe Laden ohne Balancer" gestaltet es
sich als schwierig, geschützte Zellen in Reihe zu verwenden, da der
Entladevorgang abbricht, sobald die erste Zelle schlappmacht, und der
Ladevorgang abbricht, sobald die erste Zelle voll ist. Wie stark wirkt
sich das auf die Gesamtkapazität und Lebensdauer der Zellen aus?
3)Wie lade ich das Ganze am besten? Wäre natürlich ideal, wenn ihr mir
sogar ein kompaktes Ladeboard empfehlen könntet :D Es wäre gut, wenn das
mit einem 5V-Netzteil gehen würde. Nach
Beitrag "PCB / IC-Protection" kann ich das leider nicht
einfach an 5V mit einem Vorwiderstand hängen, den Grund habe ich
verstanden.
4)Die Ladeschlussspannung ist nicht die Spannung, die die Zellen am Ende
maximal liefern, richtig? Ich hätte demnach keine Versorgungsspannung
von 3 · 4.2V = 12.6V sondern 3 · 3.7V = 11.1V. Will nur sichergehen,
dass ich das richtig verstanden habe.
5)Kann ich diese 11.1V irgendwie sehr kompakt auf 12V boosten, damit ich
die maximale Helligkeit des Scheinwerfers bekomme?
Grüße,
Timo
Timo schrieb:> 1)Ungeschützte oder geschützte Zellen? Ich hätte ungerne eine spontan> einsetzende Lenkerheizung :D
Das Hauptproblem dürfte es sein, das Ganze so rüttel- und abriebfest zu
bekommen, dass es nicht irgendwann doch zu einem Kurzschluss kommt.
Ansonsten schaltet man natürlich "nackte" Zellen in Reihe oder parallel.
Schutzschaltung kommt dann auf alles zusammen.
3s2p ist eine übliche Laptop-Batterie-Konstellation, insofern kann man
Balancer und Schutzschaltung aus einem alten Laptopakku recyceln.
> 4)Die Ladeschlussspannung ist nicht die Spannung, die die Zellen am Ende> maximal liefern, richtig?
Nur für sehr kurze Zeit; die Spannung bricht bei der Entladung schnell
von 4,2 auf 4,0 V pro Zelle ein, danach verläuft sie relativ gleichmäßig
(bei gleichmäßiger Last) bis 3,0 V pro Zelle. Das ist die
Entladeschlussspannung, bei der man die Batterie abschalten muss.
> 5)Kann ich diese 11.1V irgendwie sehr kompakt auf 12V boosten, damit ich> die maximale Helligkeit des Scheinwerfers bekomme?
Nein, du hast ja das Problem, dass du theoretisch von mehr als 12 V bis
hinab zu 9 V auf deine 12 V kommen musst. Eine solche Konstellation ist
immer schwierig. Komplett auf 13 V wäre etwas einfacher (nur aufwärts
nötig), viel einfacher ist jedoch der Fall, wenn man nur 6 V braucht
(nur abwärts und gute Spannungsdifferenz zwischen Quelle und Last).
Aber nochmal: das schwierigste dürfte ein mechanisch sicherer Aufbau
sein.
Jörg W. schrieb:> 3s2p ist eine übliche Laptop-Batterie-Konstellation, insofern kann man> Balancer und Schutzschaltung aus einem alten Laptopakku recyceln.
Wohl kaum...
Ich würde DRINGEND zu einem eigens designten 3D Druck Gehäse raten.
Klaus.
Die Probleme der Spannungsdifferenz erübrigen sich bei Verwendung eines
Inverswandlers. Bei Tastverhältnis 50% ist Ua= - Ue. Der fehlende
Massebezug zwischen Akku und Lampe ist hier egal. Gibt nur kaum fertige
Wandler zu kaufen.
Timo schrieb:> In den Lenker selber passt dank den Drops (die "Kurven" nach unten)> nichts.
Daher baut man die üblicherweise in die Sattelstütze.
Weniger bewegte Masse beim Lenken mehr im Schwerpunkt.
Timo schrieb:> um einen 6-12V-Frontscheinwerfer zu versorgen. Dieser hat einen> 5V-Output für mein Handy.Timo schrieb:> Die Ladeschlussspannung ist nicht die Spannung, die die Zellen am Ende> maximal liefern, richtig? Ich hätte demnach keine Versorgungsspannung> von 3 · 4.2V = 12.6V sondern 3 · 3.7V = 11.1V.
Dein LiIon Akku hat je mach Ladezustand eine Spannung zwischen 7.5V und
12.6V, das passt gut zur Lampe.
> 5)Kann ich diese 11.1V irgendwie sehr kompakt auf 12V boosten, damit ich> die maximale Helligkeit des Scheinwerfers bekomme?
Unnötiger Unsinn, die Lampe wird ihren Strom selbst regeln. Zwar könnte
man sich am Fahrrad (Dynamo) als Lampe eine vorstellen, die immer 500mA
zieht, egal ob sie 6V oder 13V bekommt, man könnte sich sigar eine nach
MPPT maximum power point regelnde Lampe vorstellen, oder eine die an
einer Spannungsquelle mit unbegrenzter Stromlieferfähigkeit (Akku) und
nicht bei 500mA begrenzter sogar kaputt geht.
Timo schrieb:> 3)Wie lade ich das Ganze am besten
3S Modellbaulader mit Balancer, oder recykelte Elektronik eines
Laptopakkus mit Laptopnetzteil.
Klaus R. schrieb:> Ich würde DRINGEND zu einem eigens designten 3D Druck Gehäse raten.
Meine Güte, dann könnte er sich auch die Powerbank mit Kabelbindern am
Rahmen festbinden. Es geht darum, die Zellen elegant zu
verstecken.Schließlich handelt es sich um ein Renn- und nicht um ein
Lastenrad.
Jörg W. schrieb:> Aber nochmal: das schwierigste dürfte ein mechanisch sicherer Aufbau> sein.
Ich habe mir vor ewigen Zeiten, in der Vornabendynamozeit, mal Zellen
ins Sitzrohr eingebaut. Die sind mir auch auch nicht um die Ohren
geflogen. Waren natürlich keine Lithiumzellen. Sowas gab es da noch
nicht.
Timo schrieb:> 5)Kann ich diese 11.1V irgendwie sehr kompakt auf 12V boosten, damit ich> die maximale Helligkeit des Scheinwerfers bekomme?
Dein Scheinwerfer wird auch mit 11V noch hell genug leuchten. Aber, wie
schon gechrieben wurde, ein 6V-Scheinwerfer mit Regelung nach unten wäre
sicherlich die beste Lösung.
Timo schrieb:> Ich habe mir vor einem dreiviertel Jahr ein Rennrad geleistet> und fahre damit längere Touren.
Was heißt das? Ich bin auch schon "längere Touren" gefahren, u.a. die
300km Vätternrundan. Dafür braucht man genau gar keinen extra Akku. OK,
real habe ich trotzdem eine kleine (1x 18650) Powerbank gebraucht, weil
mein Edge damals "nur" ca. 10h durchgehalten hat. Aber dein Wahoo hält
locker 20h durch.
> Es ist verdammt nervig, ständig im Rucksack eine> Powerbank rumtragen zu müssen
Rucksack klingt so gar nicht nach Rennrad.
> weshalb ich gerne ein paar Li-Ion-Zellen> in meinem Lenkeranbau verstecken würde> In den Lenker selber passt dank den Drops (die "Kurven" nach unten)> nichts.
Im Rahmen (oder Lenker, Auflieger) fest verbaute Akkus taugen nur in
Verbindung mit einen (Naben-)Dynamo. Ansonsten sind mobile Akkus (aka
Powerbanks) das Mittel der Wahl. Rahmentaschen, Lenkertaschen und für
ein Rennrad insbesondere eine "Arschrakete" eignen sich gut zum
Transport. Ich habe meine Powerbank damals in einer Oberrohrtasche
mitgeführt. Da konnte man sogar ein Ladekabel zum Fahradcomputer legen.
Also: ich hinterfrage ganz massiv den Sinn deiner "Bastelei".
> 1)Ungeschützte oder geschützte Zellen?
Natürlich nur geschützte. Gerade unter den Bedingen am Rad (Dreck,
Feuchtigkeit, Rütteln).
> 2)Entsprechend Beitrag "2 Li-ion in reihe Laden ohne Balancer" gestaltet es> sich als schwierig, geschützte Zellen in Reihe zu verwenden, da der> Entladevorgang abbricht, sobald die erste Zelle schlappmacht, und der> Ladevorgang abbricht, sobald die erste Zelle voll ist.
Das umgeht man, indem man die Zellen nicht in Reihe, sondern parallel
schaltet.
> 3)Wie lade ich das Ganze am besten?
Genau das ist der Knackpunkt. Aber da du nur extern nachladen kannst:
mit einer passenden (again: Dreck, Feuchte, ...) Buchse und einem
externen Akku-Ladegerät.
> 4)Die Ladeschlussspannung ist nicht die Spannung, die die Zellen am Ende> maximal liefern, richtig? Ich hätte demnach keine Versorgungsspannung> von 3 · 4.2V = 12.6V sondern 3 · 3.7V = 11.1V.
Sogar noch weniger. Die Klemmenspannung an einem Li-Ionen Akku schwankt
zwischen 4.2V (proppevoll) und 3V (kurz vor leer). Wenn du die Akkus
nicht nur spazieren fahren, sondern wirklich nutzen willst, muß deine
Elektronik damit klar kommen.
> 5)Kann ich diese 11.1V irgendwie sehr kompakt auf 12V boosten, damit ich> die maximale Helligkeit des Scheinwerfers bekomme?
Ich bezweifle, daß der Scheinwerfer wirklich 12V braucht. Wenn es ein
guter ist (den willst du) dann hat er einen Schaltregler drin, der die
LED mit Konstantstrom versorgt.
Danke für die schnelle Antwort! Hatte schon Sorgen, dass der Beitrag zu
lang geworden ist :D
Jörg W. schrieb:> Ansonsten schaltet man natürlich "nackte" Zellen in Reihe oder parallel.
Perfekt, danke. Also lohnen sich geschützte Zellen nur, wenn diese
einzeln verwendet werden.
> Komplett auf 13 V wäre etwas einfacher (nur aufwärts> nötig), viel einfacher ist jedoch der Fall, wenn man nur 6 V braucht> (nur abwärts und gute Spannungsdifferenz zwischen Quelle und Last).
Wenn ich ungeschützte Zellen verwende, geht mit etwas Hirnarbeit auch
4s2p. Habe gerade spontan 4 Stück reingesteckt und dann erstmal nicht
rausbekommen :D Nachdem ich die Kontakte abgeklebt hatte. Bekäme ich mit
den 12-16V besser die 12V hin? Bei 6V ist mir das Licht zu dunkel.
Ansonsten bleibe ich bei 3s2p und teste 13V oder verbinde die Lampe
direkt. Dann wird sie halt langsam dunkler, würde ich schon aushalten.
> Aber nochmal: das schwierigste dürfte ein mechanisch sicherer Aufbau> sein.
Das bekomme ich hin. Bin dank dir auf die Idee gekommen, die Schaltung
in Epoxy zu gießen, sodass diese dann perfekt in das Rohr passt. Die
Zellen könnte ich mit einer dünnen Schaumstoffmatte umwickeln und dann
mit Schrumpfschlauf isolieren. Da sollte nichts wackeln oder rutschen.
Li-Akkus in Stahlrohre einschließen, am besten so, dass sie saugend
passen – prima Variante, ’ne Rohrbombe zu basteln. Das war bei billigen
China-Taschenlampen mit Alugehäuse und nur einer Zelle schon recht
eindrucksvoll, wenn die abgeblasen haben (gibt da ’n Bild von jemanden,
der die Lampe bei der Gelegenheit mit dem Mund gehalten hat – sah nicht
sehr gut aus). Ein Stahlrohr und mehrere Zellen bringen das direkt noch
’ne Ebene nach oben :)
Jörg W. schrieb:> insofern kann man> Balancer und Schutzschaltung aus einem alten Laptopakku recyceln.
Schutzschaltung ja, Balancer nein. Es gibt so gut wie keine Akkupacks in
Maschinen oder Notebooks, die Balancer haben. Die Hersteller verlassen
sich auf die Gleichförmigkeit der Zellen und das wars. Das kann der TE
aber auch tun, wenn alle Zellen aus der gleichen Charge kommen.
Christian M. schrieb:> Mach doch einen Nabendynamo hin, steigert auch gleich die> Kondition!
Ein Nabendynamo an einem Rennrad ist wie eine Anhängerkupplung an einem
Ferrari.
Axel S. schrieb:> Was heißt das? Ich bin auch schon "längere Touren" gefahren
War absichtlich unspezifisch formuliert :D Habe ein paar 2-3Tage-Touren
geplant und bereits gemacht, aber noch nichts was auf
Leistungsportler-Niveau wäre. Mehr als 200km am Tag mit Gepäck
überfordern mich zurzeit, auch wenn ich mich hoffentlich noch steigere.
Rahmen-, Oberrohr- und Satteltaschen kommen noch, mir fehlt zurzeit noch
das Geld. Daher der Rucksack. Ist bisher alles provisorisch.
Axel S. schrieb:> Ich habe meine Powerbank damals in einer Oberrohrtasche> mitgeführt. Da konnte man sogar ein Ladekabel zum Fahradcomputer legen.> Also: ich hinterfrage ganz massiv den Sinn deiner "Bastelei".
Das wäre definitiv die einfachere Lösung. Habe aber auch einfach Spaß am
Basteln :D Wenn sich meine Idee nicht bewährt, werde ich auch darauf
umsteigen.
Axel S. schrieb:> Das umgeht man, indem man die Zellen nicht in Reihe, sondern parallel> schaltet.
Scheinwerfer für 3-4V habe ich nich gefunden. Würde ungerne seperate
Schaltkreise zum Laden und Entladen basteln müssen.
MaWin schrieb:> Weniger bewegte Masse beim Lenken mehr im Schwerpunkt.
Stimmt. Werde es aber einfach mal testen, gibt ja einige die auf
Mehrtagestouren mit Lenkertasche fahren. Wird also hoffentlich gehen.
Ansonsten kommt der Spaß wirklich in die Sattelstütze.
Christian M. schrieb:> Mach doch einen Nabendynamo hin, steigert auch gleich die Kondition!
Die Idee mit Nabendynamo ist viel weniger dumm, als man meinen könnte.
Aber im Endeffekt geht es darum, daß ein Rennrad kein gutes Reiserad
oder Langstreckenrad ergibt. Ich würde für ein Reiserad immer einen
Trekkingrahmen wählen. Und dann einen Nabendynamo.
Ein Rennrad würde ich nur unter Protest (eigentlich gar nicht) mit fest
angebautem Langstrecken-Equipment versehen. Da kommt für eine
ausgedehnte Tagestour mal die Arschrakete dran. Aber das wars schon.
Oberrohrtasche geht noch. Für Riegel, Schlüssel, Pumpe.
Jack V. schrieb:> prima Variante, ’ne Rohrbombe zu basteln
Upsi, habe ich als Kind mit Böllern gebastelt :D Erinnere mich noch
schmerzhaft daran. Aber mal ehrlich, so ziemlich alles könnte hochgehen.
Werde wohl immer beim Fahren die Daumen drücken.
Niklas G. schrieb:> PS: Sehe ich da... TITAN?? ;-)
Nenene, das Bild ist nicht von mir :D Wäre schon ein Träumchen, aber
mein Rose Pro Sl (105er mit Felgenbremsen) reicht mir dicke
Christian M. schrieb:> Mach doch einen Nabendynamo hin, steigert auch gleich die Kondition!
Witzbold :D Aber ja klar, würde gehen. Das wäre mir jedoch zu permanent.
Wenn ich ohne akkus fahren will, könnte ich auch einfach die Aerobars
wechseln oder abnehmen.
Axel S. schrieb:> Aber im Endeffekt geht es darum, daß ein Rennrad kein gutes Reiserad> oder Langstreckenrad ergibt. Ich würde für ein Reiserad immer einen> Trekkingrahmen wählen. Und dann einen Nabendynamo.>> Ein Rennrad würde ich nur unter Protest (eigentlich gar nicht) mit fest> angebautem Langstrecken-Equipment versehen.
Jap, ich weiß. Musste mich aber entscheiden, mehrere Räder kann ich mir
nicht leisten. Und damals war der Fahrradmarkt etwas ausverkauft, hatte
ein Schweineglück mit meinem Rad. Und die Akkus wären ja nur
semi-permanent. Werde den Scheinwerfer an den Aerobars befestigen,
welche ich in 5min mit unverbastelten austauschen kann
Matthias S. schrieb:> Es gibt so gut wie keine Akkupacks in> Maschinen oder Notebooks, die Balancer haben. Die Hersteller verlassen> sich auf die Gleichförmigkeit der Zellen und das wars. Das kann der TE> aber auch tun, wenn alle Zellen aus der gleichen Charge kommen.
Also müsste ich mich nicht um Balancing kümmern, wenn ich dieselben
Zellen neu kaufe und verwende? Wäre schon sehr angenehm
Matthias S. schrieb:> Es gibt so gut wie keine Akkupacks in Maschinen oder Notebooks, die> Balancer haben.
OK, zumindest zu der Zeit, als ich sowas aktiv auseinander genommen
habe, waren da welche drin. bq29310/29311 als Analog-Frontend. Letztere
kann man auch nach wie vor kaufen.
Wenn man jetzt Akkus vom Schrott nimmt, werden die wohl auch schon 5 bis
10 Jahre alt sein, da dürfte die Chance gut sein, dass die auch noch
sowas haben.
Klaus R. schrieb:> Ich würde DRINGEND zu einem eigens designten 3D Druck Gehäse raten.
Und du meinst wirklich, das bekommt man stabil?
Wettergerecht schon mal nur als ABS (oder vergleichbar), nicht aus
einfach zu handhabendem PLA.
Timo schrieb:> Aber mal ehrlich, so ziemlich alles könnte hochgehen.> Werde wohl immer beim Fahren die Daumen drücken.
Aber nicht im Thread über explodierende Li-Akkus jammern, nachdem du dir
die Metallsplitter durch den Kopf gehen lassen hast, oder besagte Daumen
aus dem Straßengraben sammeln musstest, ja? Da konnten die Akkus dann
nämlich nichts dafür.
Jack V. schrieb:> Aber nicht im Thread über explodierende Li-Akkus jammern, nachdem du dir> die Metallsplitter durch den Kopf gehen lassen hast, oder besagte Daumen> aus dem Straßengraben sammeln musstest, ja? Da konnten die Akkus dann> nämlich nichts dafür.
Selbstverständlich geht alles auf mein Risiko. Ich würde nie auf die
Idee kommen, euch für meine Basteleien verantwortlich zu halten.
Außerdem hat das Rohr 4 Öffnungen (an beiden Enden und zwei Bohrungen),
welche ich nicht zuschweißen werde. Hoffentlich würde darüber Druck
entweichen.
Timo W. schrieb:> Außerdem hat das Rohr 4 Öffnungen
Deinem Bild zufolge ist das Rohr zu.
Mir ist auch nicht klar, wo da der Ladeanschluss und wo das Kabel für
den Scheinwerfer hin soll.
Von den Leitungen zwischen deinen verteilten Akkus mal ganz abgesehen.
Wenn ich da ein Akkupack brauchen würde, dann würde ich ihn mir mittels
Nylontäschchen mit Klettband an den Rahmen montieren unter das obere
horizontale Rohr in der Nähe des Lenkkopfes.
So daß man ihn einfachst abbauen kann.
Matthias S. schrieb:> Die Hersteller verlassen sich auf die Gleichförmigkeit der Zellen
...und darauf, das die Zellen mindestens 25 Monate halten. Danach
ist die Garantie abgelaufen und es steht ein gewinnversprechender
Neukauf an.
Dyson schrieb:> Ein Nabendynamo an einem Rennrad ist wie eine Anhängerkupplung an einem> Ferrari.
Nein, das ist für Rennräder sogar besonders sinnvoll. Für die
Rennen kann man in Sekundenschnelle ein anderes Vorderrad ohne
Dynamo einbauen.
Harald W. schrieb:> Für die> Rennen kann man in Sekundenschnelle ein anderes Vorderrad ohne> Dynamo einbauen.
Dann hat man aber immer noch eine unnötigerweise "schwere" Gabel/Rahmen,
welche die für Dynamo und Kabel (auch zum Rücklicht) nötigen
Anschraubpunkte/Kabelführung haben. Es gibt Rennräder die das haben,
aber nicht viele. Dementsprechend gibt es auf dem Markt nicht gerade
viele Rennrad-Laufräder mit Dynamo. Es gibt außerdem wenig Dynamo-Lampen
zur Montag am Lenker, denn Gabelbohrungen zur Scheinwerfermontage sind
ebenso selten.
Weil Deutschland mit seinen strikten Licht-Vorschriften in der
Rennrad-Welt sowieso nicht sehr präsent ist, sind die meisten Rennräder
eher amerikanisch-unpraktisch, d.h. als reine Sportgeräte, konzipiert -
wenn's zu dunkel oder nass wird, macht man halt Indoor-Training...
Und in Sekundenschnelle baut man die Kabel(führung) auch nicht an/ab,
vor allem wenn man sie im Rahmen führt, was aus optischen und
Robustheits-Gründen sinnvoll ist.
Außerdem sind Dynamo-Lampen i.A. nicht so hell/leistungsfähig wie
Akkulampen.
Axel S. schrieb:> Aber im Endeffekt geht es darum, daß ein Rennrad kein gutes Reiserad> oder Langstreckenrad ergibt. Ich würde für ein Reiserad immer einen> Trekkingrahmen wählen. Und dann einen Nabendynamo.
Naja, es gibt noch Randonneur-Räder, amerikanische Touringräder (à la
Surly Disc Trucker), Bikepacking-Gravelbikes, welche rennrad-typische
Lenker haben aber eben doch für Langstrecken/Reisen gemacht sind. Die
gibt es teilweise, aber nicht immer, mit Dynamo-Lichtanlage.