1. GPS und Handy, Akku laden unterwegs # 1
    hejoehi

    GPS und Handy, Akku laden unterwegs

    Hallo zusammen,
    ich klinke mich jetzt mal hier ein, da ich mich in den letzten Wochen mit der Thematik, der Versorgung mit elektrischer Energie, für Handy, Navi und Laptop, mit dem Aufladen von Akkus, wenn man unterwegs ist, beschäftigt habe.

    Es war mir wichtig, dass ich auch dann noch eine gute „Akku-Ladungsausbeute“ habe, wenn ich Lust zum Trödeln habe, wenn ich etwas langsamer fahren muss, oder längere „Berg-Auf-Strecken“ habe. Ich habe also für diese Art von Outdoor-Aktivitäten ein Akkuladegerät für meinen Nabendynamo entwickelt und möchte Euch dessen technische Daten vorstellen.

    Die Grundidee für mein Ladegerät resultierte aus meiner Feststellung, dass sich je nach Drehzahl des Nabendynamos unterschiedliche Konzepte für die Gleichrichtung, für die „günstigste Phasenverschiebung“, den optimalen Umgang mit der Blindleistung und der Leistungsanpassung ergaben, die immer nur in einem bestimmten Drehzahlbereich optimale Ausnutzung boten. Die von mir entwickelte Steuerelektronik (verbraucht selbst nur 6 mA) schaltet diese unterschiedlichen Konzepte je nach Drehzahl ein, aus oder um...

    Es soll vorab nicht unerwähnt bleiben, dass in meinem Ladegerät einiges an aktiver Elektronik und Regelungstechnik untergebracht ist, um es bereits bei niedrigeren Geschwindigkeiten zu ermöglichen, 12 V Akkus mit relativ hohen Strömen zu laden und die „Lichtgeschwindigkeit“ (Standartleistung, 3W, bei 6V) des Nabendynamos bereits ab 11.0 km/h (mit 14.3V, 215mA – ca. 3W) zu überbieten.

    Das Ladegerät wurde von mir für das Aufladen von 10 in Reihe geschalteten 1.2V/6.3Ah NiMH-Akkus (je nach Ladezustand der Akku-Batterie ca. 12-14.5 Volt) optimiert – es sollte problemlos möglich sein, daran alle Geräte anzuschließen, welche auch in einem PKW an der „Zigarettenanzünder-Steckdose“ angeschlossen werden können!!!

    Mit Erfolg und Begeisterung verwende ich daran z. B. ein kleines kommerzielles 12V Ladegerät (konzipiert für Zigarettenanzünder) für meine beiden Nokias - durch dessen Schaltregler liegt der Wirkungsgrad bei 90%... Für alles was 5V braucht habe ich mir bei Conrad einen 5V/1.5A Schaltregler (die feine Ausgabe des 7805..., Wirkungsgrad bei 85%), der allerdings schlappe Euro 26,-- kostet, besorgt. Er bietet für meine kleinen USB-Festplatten mit Kartenmaterial und mp3-Dateien, fürs GPS und Pocket LOOX die optimale Lösung zur Stromversorgung und Aufladung... Darüber hinaus habe ich noch einen StepUp-Regler (Wirkungsgrad bei 85%) für meinen langsamen, aber kleinen VAIO (Sony-Laptop), den ich aus Gewichtsgründen ohne eigen Akku mit nehme entwickelt... Trotz meistens angeschlossenem Handy und GPS bleiben pro Tag noch etwa 1.5 Betriebsstunden für den Laptop übrig!!! Äh, natürlich nur wenn ich vorher, bei Tage, genügend reingetreten habe...

    Die folgenden Ladeströme ergaben sich für die fast volle, oben beschriebene 12V Akku-Batterie (ca. 14 V – etwas unterschiedlich, je nach bereits vorhandener Aufladung und Ladestrom) - die verwendete „Dynamogrundlage“ ist nichts besonderes - Shimano DH-3N30 Nabendynamo in einem 26er Vorderrad:

    7.5 km/h 14.2V/100 mA ca. 1.4 W
    ab hier reicht es bereits für GPS und Handy
    10.5 km/h 14.3V/200 mA ca. 2.8 W
    11.0 km/h 14.3V/215 mA ca. 3.0 W
    13.5 km/h 14.3V/300 mA ca. 4.2 W
    18.0 km/h 14.4V/380 mA ca. 5.3 W
    ab hier geht es etwas runter, bis zur nächsten Leistungsanpassung...
    22.0 km/h 14.4V/360 mA ca. 5.0 W
    28.0 km/h 14.4V/450 mA ca. 6.3 W

    Es scheint mir nicht sinnvoll hier einen Schaltplan zu veröffentlichen, da die Details der Steuerelektronik für den Standartbastler etwas schwer zu bewältigen sind und ich meine Zeit und Energie lieber in andere und neue Projekte investiere, als viele Details zu erklären... – trotzdem, falls es zu einem ausreichendem Interesse, mit angemessener finanzieller Begeisterung an meinem Ladegerät käme, könnte ich mich evtl. für einige Einzelanfertigungen, eine kleine Serienanfertigung oder die Vergabe der Serienanfertigung entschließen – das Ladegerät (im Moment noch Labormuster, bzw. das von mir an meinem Fahrrad verwendete Gerät) könnte vorab von Interessenten im Raum Nürnberg besichtigt und getestet werden. Anfragen bitte per PN oder Email hejoehi@web.de

    Johann
    Geändert von hejoehi (02.09.2007 um 00:59 Uhr)

  2.   Alt 
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  3. GPS und Handy, Akku laden unterwegs # 2
    marcela
    Interessanter Ansatz...
    Nun müßte man nurnoch wissen, ob beispielsweise meine Sigma Evo oder der laptop auch drankönnen, das sind ja ebenfannl Niederspannungen. Stellt man sowas ein oder erkennt das irgendeine Elektronik von allein? Seitenläufer-Dynamo müßte doch eigentlich auch funktionieren?

  4. GPS und Handy, Akku laden unterwegs # 3
    hejoehi

    Seitenläufer-Dynamo bedenklich

    Hallo marcela,
    mit einem Seitenläufer-Dynamo habe ich noch nicht experimentiert. Vermutlich müsste aber nur meine Steuerelektronik darauf abgestimmt und etwas anders eingestellt werden. Ein Problem dabei kann ich mir allerdings schon vorab vorstellen – da mein Ladegerät so gebaut ist, dass es bei entsprechender Drehzahl über die doppelte der Nenn-Leistung des Dynamos rausholen kann, ist es möglich, dass die Reibung, über den Andruck, zwischen Dynamo und Rad nicht ausreicht...

    Zu Deinen anderen Fragestellungen:
    Mein Ladegerät ist so konzipiert, dass es bei optimalen Wirkungsgrad einen NiMH-Akku mit 10 Akkuzellen aufladen kann. Ein solcher Akku entspricht in seinen Spannungswerten einer Autobatterie (ist natürlich um einiges leichter, liefert nicht ganz so viel Strom und ist schneller leer...). Daran lässt sich deshalb alles anschließen, was man an einer Zigarettenanzündersteckdose im Auto anschließen kann. Für einen Laptop braucht man deshalb einen Adapter, wie er auch im Auto gebraucht werden würde.
    Das wäre für eine Kamera, ein GPS, ein Navigationsgerät oder ein Handy genauso – es gibt für fast alle elektronischen Gerätschaften handelsübliche Lösungen, dass sie sich im Auto und damit auch an diesen o. g. NiMH-Akku mit 10 Akkuzellen betreiben lassen.

    Mit freundlichen Grüßen, Joe

  5. GPS und Handy, Akku laden unterwegs # 4
    Gast1915
    klingt sehr interessant, vor allen desweigen weil mann 12 volt abrufen kann und ja die meisten ladegeräte auch für 12volt erhältlich sind.

    somit hätte man die möglichkeit unterwegs unabhängig vom stromnetz das handy, pda, kamera u.s.w. zu laden

    aber bei 12v dürfte das gerät doch ziemlich groß und schwer werden?

    und wie lange müsste man theorethisch fahren um den akku wieder von leer auf voll zu bringen? - ist das bei einer tagestour überhaupt möglich?

    willst du eine ladestandsanzeige integrieren?

    fragen über fragen, ich bin immer noch auf der suche nach einer universellen stromversorung für unterwegs und dafür kommen nur 12v in frage, am interessantesten fand ich bisher den "sunbag l" mit integrierten 12v akku (http://www.swissboxx.com/product_inf...f5c5874c238308)

    gruß
    rene

  6. GPS und Handy, Akku laden unterwegs # 5
    hejoehi
    Hallo Rene,
    danke für den Link und Deine Antwort!

    Das mit den 12 V und was es dafür alles schon gibt, war der Grund für mein Konzept und natürlich gibt es auch schon eine Lösung für 12V, die unter „Forumslader“ im www.rad-forum.de zum Nachbau vorgeschlagen wird, was auch einem Hobbybastler möglich sein müsste.

    Dieser „Forumslader“ im Radforum war mir natürlich schon bekannt, bevor ich mit meiner eigenen Konstruktion begann. Der Vorteil des „Forumsladers“ ist seine relativ einfache Nachbaubarkeit, auch für wenig geübte Elektrobastler. Leider fängt er erst, ab ca. 18km/h (26er Rad) an interessante Strommengen an 12V Akkus zu liefern. Daraufhin fand ich zuerst für mich eine Lösung, ähnlich wie sie in Fernsehern in der Hochspannungskaskade zu Einsatz kommen, also durch eine etwas andere Schaltung, höhere Spannungen und Ströme schon bei relativ langsamen Geschwindigkeiten zu erzielen. Dies hatte allerdings den Nachteil, dass damit ab etwa 18 km/h die Leistung runterging. Der nächste Schritt war dann einen Regler zu konstruieren, der beide Konzepte und einige weitere Regeldetails vereinigen konnte.

    Zur Gewichtsthematik:
    Das reine Ladegerät wiegt 150g und ich habe bewusst darauf verzichtet, das Akkupack und das Ladegerät in ein Gehäuse zu bauen, da ich dadurch variabler hinsichtlich der verwendeten Akkus bin. Ich verwende meistens den oben beschrieben 12V/6.3Ah NiMH Akku, da er mir einen ausreichend hohen Strom für meinen Laptop liefern kann. Dieser Akku wiegt ca. 900g und ich nehme ihn auch nur dann mit, wenn ich den Laptop dabei haben will.

    Ansonsten verwende ich leichtere 12V Akkupacks mit weniger Leistung. Für Handy, GPS und PDA reicht z. B. ein 12V/850mAh Akkupack welches 140g wiegt oder ein 12V/2.1Ah Akkupack, welches 300g wiegt.

    Das 850mAh Akkupack ist je nach Fahrweise in 2.5-4 Stunden geladen und muss dann natürlich vom Ladegerät entfernt werden, da es nur einen Überhitzungsabschalter enthält. Bei den anderen Akkupacks ist eine Überladung an einem Tag eh kaum möglich.

    Allerdings sind die Akkupacks nicht all zu teuer – die 12V/2.1Ah Variante besteht z. B. aus 10 zusammengelöteten Einzelakkuzellen von Aldi, Kostenpunkt war Euro 2,-- für eine Packung mit 4 x 1.2V/2.1Ah Akkuzellen. Da ist es nicht weiter tragisch, wenn so ein Akkupack mal an Überladung stirbt...

    Eine Ladestandsanzeige ist für NiMH-Akkus (im Gegensatz zu Li-Jonen-Akkus) sehr schwer zu realisieren, da die messbaren Spannungswerte daran wenig Aussage darüber zulassen, wie voll der Akku nun wirklich ist. Alter und Temperatur des Akkus haben hier zu große Einflüsse...

    Ein NiMH-Akku ist z. B. dann voll, wenn bei konstanter Ladespannung der Ladstrom nach einem Minimum wieder ansteigt – da bräuchte man in Anbetracht der sich ständig ändernden und auch abreisenden Ladeströme einen Kontroller, der die Lade- bzw. Entladeenergiebilanz erfassen kann...

    Deine "sunbag l" Geschichte aus der Schweiz finde ich zwar interessant, aber ein wenig teuer und auch nicht gerade leicht. Es ist sicherlich eher für Leute geeignet, die zu Fuß mit Rucksack unterwegs sind.

    MfG, Joe
    Geändert von hejoehi (03.09.2007 um 15:57 Uhr)

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