Handy über Fahrradakku laden

[JamesFunk]

Hi,

wer die Vorgeschichte nicht lesen will, kann direkt zum fetten Teil springen!

ich fahre recht viel Rennrad und habe auch zwei Räder mit einer elektronischen Schaltung. Bei diesen Rädern ist ein Akku integriert, der eigentlich die Motoren zum Schalten am Umwerfer und Schaltwerk betätigt. Man drückt am Lenker ein Knöpfchen und der Gang wird eingelegt.

Ich bin kein Freund davon, zig Sachen auf dem Rennrad mitzunehmen, da es keine Verstaumöglichkeiten gibt. Außerdem ist das Gewicht beim Rennrad auch immer ein Thema.

So habe ich bereits testweise eine Beleuchtung mit LEDs gebaut, die von eben diesem Akku versorgt werden.

Der AKku hatte 2 Zellen mit 3,7V in Reihe (also 7,4V) und 500mAh. Also 3,7Wh.
Schalten kann man damit monatelang, Licht zieht aber mehr Strom.

Ich habe deswegen schon stärkere Zellen (3800mAh) verbaut und den Akku damit auf 28,12Wh gepimpt.

Nun möchte ich noch gerne mein Handy mit diesem Akku laden, weiß aber nicht wie ich das anstellen kann.
Der Handyakku hat 3,7V und wird mit 5V geladen (ganz normales USB Netzeil).
Bei 1700mAh kommt er auf 6,3Wh. Durch den gepimpten Akku wäre die Versorgung eigentlich kein Problem.

ABER:

Wie bzw. mit was für einer Lösung kann man aus der 7,4V Spannung eines Akkus 5V machen, die das Handy zum Laden braucht?

Was nicht geht: vom Radakku an einer Zelle Strom abgreifen. Dann werden die Ladezustände der beiden Zellen unterschiedlich und ich würde die Schutzabschaltung gegen Tiefenentladung umgehen.

An was ich gedacht habe: so eine Art USB Adapter für den Zigarettenanzünder.
Ich hab so ein Teil im Auto:

http://www.golem.de/0904/66571-ful1_f8z445ea_center.jpg

Das wiegt nichts und gibt genau die geforderte Spannung aus. Allerdings sind im Auto 12V Spannung und nicht 7,4V wie im Rad. An 7,4V wird das Ding wohl nicht (richtig) funktionieren.

Gibts sowas auch für 7,4V?

Was passiert bei der Umwandlung? Werden die überschüssigen 2,4V in Wärme umgesetzt? Ich hätte natürlich gerne etwas mit möglichst wenig Verlust.

Danke fürs Lesen!

 

[Phanos]

Zwei Möglichkeiten die es dafür gibt.

1. Ein Festspannungsregler z.B. 7805, hier wird die Differenz 2,4 Volt x Strom in Wärme umgesetzt.

2. Ein DC/DC Konverter, mit ca. 90% Wirkungsgrad. hier gibt es fertige Module für paar Euro zu kaufen.
Jedoch ist der Einsatz eines DC/DC Wandlers bei solch geringen Spannungsunterschied nicht immer ganz einfach.

 

[marco_f]

Die Gleich- wird in Wechselspannung umgewandelt, transformiert, und dann wieder in Gleichspanung umgewandelt. http://de.wikipedia.org/wiki/Gleichspannungswandler

Ob der KFZ-wandler auch für 7,4V funktioniert, kann dir nur der Herrsteller sagen, und ich kenne die Spezifikationen einer Autobatterie nicht, aber ich geh mal davon aus, dass sie wenn sie 7,4V hat so ziemlich tot ist. Ergo wäre es Materialverschwendung vom Herrsteller, wenn er so einen großen Spannungsbreich abdecken würde.
Aber ganz ehrlich:nimm dir ein Multimeter, und probiere es einfach mal aus.

Übrigends, werden die 2,4V nicht einfach in Wärme "umgewandelt". Meinst du evt. einen Spannungsteiler? Das wäre die günstigste Eigenbaumöglichkeit, würde aber deinen Akku in null komma nichts leersaugen.

 

[JamesFunk]

2. hört sich wegen des Wirkungsgrades sehr gut an. Hast du von so einem Bauteil auch zufällig die Nummer oder einen Link?

1. ist ja geschenkt. Ich kann aber nicht sicher kalkulieren, was da an Strom fliesst. Theoretisch wäre es problemlos möglich das Handy komplett vollgeladen aufs Rad zu packen. Dann müsste man nur die Energie nachladen, die das Handy braucht.
Im Betrieb (Display imme ran, 100% hell, GPS, Bluettoth und Daten an) hält der Aku etwa 2 Stunden.

Da der Akku 6,3Wh hat, wären das 3,15W. Diese 3,15W müssten dann an 5V über den Regler zur Verfügung gestellt werden. Also 630mA.

Die Wärme wäre dann: 2,4V x 0,63A = 1,512W.

Zusammen mit den 3,15W zmu Laden wären das 4,662W. Richtig lange nützt mir das auch nichts, weil ich ja noch die Schaltung und das Licht versorgen muss...


@ Marco: die 2,4V werden nicht in Wärme, sondern in was umgewandelt?

 

[Phanos]

Bei einem Festspannungsregler wie den 7805 wird die Differenz in Wärme umgewandelt !
Anders bei einm DC/DC Konverter, hier kommt eine PWM zum Einsatz.

Ein DC/DC Wandler Modul wie dieses z.B.

http://www.ebay.de/itm/5x-LM2596S-D...58941?pt=Mess_Prüftechnik&hash=item2ed01e8ddd

wäre dafür geeignet.

Oder 7805
http://www.conrad.de/ce/de/product/...aeuseart-TO-220-Ausgangsspannung-5-V-Iout-1-A

 

[Tigereye1337]

Ich würde es total easy machen, das sollte auch funktionieren :

Baue dir eine Schaltung von "+" aus gehend bestehend aus 2 Silizium-Dioden in Reihe (2*0,7V Spannungsfall) und am Ende der beiden Dioden einen pull down Widerstand von ~10kOhm der auf Masse "-" geht.

Du hast so einigermaßen gut, feste 1,4V Spannungsverlust über die Dioden. Und über den Widerstand kannst du nun auch deine USB Verbraucher anschließen . Der Wirkungsgrad ist damit auch noch bei fast 80% .

Falls dir das nicht hilft, zeichnet es dir vllt jemand (oder ich) auf.


Also nochmal: "+" - Diode in Flussrichtung - Diode in Flussrichtung - Pull_Down Widerstand (z.B. 10k) - "Masse"

Die 5V Spannung kannst du über den Widerstand abzwacken.

 

[JamesFunk]

@ Phanis: den 7805 hab ich gefunden. Danke für den Link zu den Wandlermopdulen bei ebay.

Da steht: "Ausgangsspannung: 1.23V - 30V".
Kann man das einstellen oder wie komme ich da an 5V?

@ Tigereye:

Also in Reihe:

Pluspol Diode Diode 10kOhm Minuspol

Den 10kOhm Widerstand dann parallel mit dem USB Verbraucher?

Ich verstehe nicht, was mir 2x 0,7V Spannungsabfall bringen. Dnan habe ich aus 7,4V 6,0V gemacht. Ich brauche aber 5V.

 

[Phanos]

Die Ausgangs Spannung ist bei diesen Modulen mit dem Trimm Poti einstellbar.
Jedoch muss die Eingangsspannung ca. min. 2Volt über der gewünschten Ausgangsspannung liegen.

Das gilt auch für den 7805, in deinem Fall sind die 7,4 Volt OK.
Bei kleinerer Differenz zwischen Ein / Ausgangs Spannung bräuchte man sonst eine Low Drop Out Regler.

 

[HominiLupus]

Da steht: "Ausgangsspannung: 1.23V - 30V".
Kann man das einstellen oder wie komme ich da an 5V?

Auf dem DCDC Wandler ist ein blaues Rechteck mit bronzener "Schraube". Das ist ein regelbarer Widerstand.

 

[JamesFunk]

Danke für die Erlärung mit der Einstellung!

Was spricht denn dann gegen den DC/DC Wandler?

Grundsätzlich habt ihr gesagt, dass es bei kleinen Spannungsunterschieden Probleme gibt. Hier ist der Unterschied aber groß genug, wenn ich das richtig verstehe.

Der Wirkungsgrad scheint auch am besten von allen Lösungen zu sein.

 

[Tigereye1337]

Ups... Mathe^^, dann 3 Dioden, dann hast du 5,3V...
Toleranzbereich von USB ist leider zwischen 4,65 V und 5,25 V, da müsste man am besten noch mit einer anderen Diode in Reihe (Germanium ~0,3V) in den Toleranzbereich kommen.

Wobei ich inzwischen zugeben muss, das das auch nicht ideal ist... .
Inzwischen fände ich es am besten einen Längsregler wie z.B. den lm 317 oder 7805 zu verwenden, diese Regler ist linear und sehr einfach zu beschalten.
Zur Berechnung vom z.B. dem lm 317 siehe hier:
http://www.dieelektronikerseite.de/Tools/LM317.htm

Was ich jedoch nicht! machen würde wäre einen einen DCDC Wandler zu verwenden. Ich habe lieber nur 70% statt 90% Wirkungsgrad als unbekannte hochfrequente Störspannungen am USB Ausgang.

 

[JamesFunk]

EDIT:

Ich habe noch etwas gesucht.
Diese beiden Teile machen das direkt ohne Einstellung:

http://www.conrad.de/ce/de/product/...d=google_pla&gclid=CJK7q9D8oL4CFa3LtAodQyUAvw

Conrad:
Bestell-Nr.: 156673 - VQ
Teile-Nr.: TSR 1-2450
EAN: 2050000640759
DC/DC-Wandler TSR 1 Serie, 1 A TracoPower TSR 1-2450 In 6.5 - 32 V/DC Out 5 V/DC 1 A

Im Text steht:
Der extrem hohe Wirkungsgrad von bis zu 96 %...
In der Tabelle:
Wirkungsgrad Max. 84 %

Passt nicht zusammen...

http://www.exp-tech.de/Shields/Polo...-S7V7F5.html?gclid=CMGJvaz8oL4CFa-WtAod0y4AaA

Art.Nr.: EXP-R25-020
Pololu 5V Step-Up/Step-Down Spannungsregler S7V7F5

Die Teile sind beide sehr klein. Welcher ist wohl besser?



@ Tigereye: ich brauche an USB nur die 5V, keine Daten. Kannst du zu den Störspannungne noch was sagen? Macht das beim Laden des Handys ein Problem?

 

[Tigereye1337]

Bei Schaltwandlern treten aufgrund deren Arbeitsweise hochfrequente überlagerte Spannungen auf, bei einem professionell entwickelten Schaltwandler lässt sich dies durch Abschirmung und Filter weitgehend eindämmen.
Bei unbekannten Wandlern kann darüber jedoch keine Aussage machen.

Ich weiß jedoch nicht inwieweit es warscheinlich ist, das Probleme auftreten.

Aber ich würdezumindest im Hinterkopf behalten, das ein evtl. sehr teures & empfindliches Gerät daran angeschlossen wird.

 

[JamesFunk]

Ich habe mir fürs Rennrad extra dieses Handy gekauft:

https://www.computerbase.de/preisvergleich/sony-xperia-e1-schwarz-a1055611.html

Das hat 130€ gekostet und wenns kaputt geht, dann ist das kein dramatischer Verlust für mich. Das Handy ist ganz neu, hat also auch noch Garantie.

Ein billigeres Handy mit Ant+ (das ist so eine Art von Bluetooth, was leider nur wenige Geräte haben, die ich für die Sensoren - Tacho, Trittfrequenz, Puls usw. brauche), wechselbarem Akku und erweiterbarem Speicher habe ich leider nicht gefunden.

Das Teil ist so aber immer noch viel billiger als vernünftige Rad Computer und mit Android kann ich viele Apps testen. Und ich spare unterwegs noch mein Telefon...

 

[marco_f]

Hmm, die Idee hatte ich auch mal mit nem Defy. Leider musste ich das begraben, da ein Smartphone im Aussenbereich unlesbar ist. Wenn du es nur als Sensor, und evt. als Musikmaschine nutzen willst passt es aber.
Mal grundsätzlich zu deinem Problem: Warum besorgst du dir nicht ein seperates Akkupack. Die sind auch günstig, und die gibt es mit Wechselbatterien. Die Redundanz der Batterien ist übrigends angebracht. Wenn dir in deinem Handy mal der Saft ausgeht ist das egal, wenn dir aber in der Fahrt die Beleuchtung aus geht wirds nicht nur nervig sondern auch gefährlich. Mir ist mal auf ner Abfahrt bei ca. 50kmh die Beleuchtung ausgegangen(Wackelkontakt am Dynamo), da ist mir echt das Herz stehen geblieben(Nachts auf ner Landstraße). Zum Glück hat sich dann mein Kollege vor mich setzen können.

 

[JamesFunk]

Ich hatte bisher kein Problem mit dem Ablesen vom Handy.
Allerdings war das immer in einer Hülle und die Folie hat das Display etwas entspiegelt. Komplett ohne hab ich es noch nicht ausprobiert.
Ich möchte bei meinem Haupthandy keine Halterung an den Akkudeckel schrauben. Bei dem Sony ist es mir egal.
Das ist nur fürs Rad.

Musik brauche ich nicht auf dem Rad

Mit dem Akkupack habe ich so meine Probleme. Erstens bekomme ich das nicht am Lenker fest. Dann ist es ein Problem, den Akkupack ans Handy anzustöpseln und das Handy gleichzeitig zumindest spritzwassergeschützt zu haben. Enge Hüllen knicken den Stecker ab...

Ich bin mittlerweile soweit, dass ich hinten am Akkuanschluss einfach 2 Kabel anlöte und hinten raus führe.
Das Sony Handy bekomme ich leider nicht geöffnet. 5 Torx sind raus, es geht aber leider immer noch nicht.

Licht ist mir nicht so wichtig. Bei Rennrädern muss man kein Licht haben und ich fahre nicht im Dunkeln. Es geht dabei nur darum, in Tunneln kurz LEDs anschaltne zu können, damit man gesehen wird.

 

[Tigereye1337]

Bin über dieses Produkt gestolpert, versand dauert nur ein paar wochen...

Aber bestellungen dort sind problemlos!

http://www.dx.com/p/dc-7-24v-to-dc-5v-voltage-step-down-transformer-module-144860#.U3DvxCi25jg


edit: Hier für 1,70€
http://www.ebay.de/itm/DC-DC-Conver...969?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item2a3c6d1fd9