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23.03.18

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Akkus und Ladevorgang

Akku-Typen

Die verschiedenen Dynamos liefern einen annähernd gleichen Ladestrom von ca. 500-600 mA entsprechend den standardisierten Fahrrad-Lampen (3W, 6V). Der Ladestrom entspricht nach heutigen Maßstäben dem von eher durchschnittlichen normalen Ladegeräten, die an der Steckdose betrieben werden.

Für den Akku-Typ gilt daher ähnliches wie bei normalen Ladegeräten:

  • Es können (vorzugsweise) Akkus der Größenklasse AA (Mignon), aber auch AAA (Micro) geladen werden. Das Batteriefach des Standard-Modells ist für 4 AA- (Mignon-) Akkus ausgelegt.
  • Die Marke oder die Kapazität (und damit die Ladekennlinie) spielt keine Rolle, da der Ladevorgang anhand der Spannung geregelt wird, die bei allen Typen fast gleich ist.

Verwendet werden sollten ausschließlich Nickel-Metallhydrid (NiMH) Akkus.

Lithium- (Li-) Ionen- und Lithium-Polymer-Akku (Nennspannung jeweils 3,7V pro Zelle) nehmen eine Sonderstellung ein. Der Ladeprozess ist wesentlich komplizierter, sie können daher nicht direkt über Forumsladegerät aufgeladen werden!

Aber: wenn am Ladegerät NiMH-Akkus betrieben werden, können über diese prinzipiell auch Li-Ionen- und Li-Polymer-Akku geladen werden. Für diesen Spezialfall aber bitte die Ladebedingungen der entsprechenden Geräte bzw. Akkus beachten! Im Forum wurde die vielschichtige Problematik auch ausführlich diskutiert.

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Akku-Kapazität

Die auf den Akkus angegebene Kapazität (in mAh) wird in der Praxis selten erreicht, wie Testberichte gezeigt haben.

  • Dies hängt u.a. ab von der Marke bzw. dem Hersteller. Eine allgemein als gut befundene Akkumarke ist z.B. Sanyo. GP-Akkus sind eher schwächer, mit No-Name-Produkten wurden unterschiedliche Erfahrungen gemacht.
  • Die verfügbare Kapazität nimmt mit zunehmender Lebensdauer ab. Also keine alten Akkus verwenden!
  • Ebenso ist die Kapazität auch temperaturabhängig, was aber für das Ladegerät nicht von Bedeutung ist. Das Forumsladegerät lief erfolgreich im Temperaturbereich von -23°C bis über 40°C.

Es können alle Kapazitätsgrößen verwendet werden. Natürlich je größer die Kapazität, desto besser, desto länger ist aber auch die Ladedauer.

Durch das Laden im Forumsladegerät sind keine Kapazitätseinbußen zu befürchten, es stellt sich auch kein bemerkbar höherer „Memory-Effekt“ ein. Das zeigen zumindest Erfahrungen im Betrieb mit einer dem Forumsladegerät vergleichbaren Schaltung bei JensD, der Akkus über ein Jahr und mehr als 15.000 km in Gebrauch hatte.

Prinzipbedingt (als Schutzmaßnahme) werden die Akkus im Forumsladegerät nur bis ca. 90% der Nennkapazität geladen. In der Praxis hat sich das in keiner Weise bemerkbar gemacht, zumal die Akkus selten die vom Hersteller angegebenen Kapazitäten erreichen Smiley.

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Anzahl der Akkus

Die Anzahl der Akkus, die geladen werden können, ist von zwei Faktoren abhängig:

  • der Spannung, die vom Dynamo geliefert wird sowie
  • der Spannung, die in der Ladeschaltung (insbes. vom Festspannungsregler) vorgesehen ist.

Durch den Festspannungsregler ist das Ladegerät schaltungstechnisch auf ca. 6V eingestellt. Mit diesen standardmäßig vorgesehenen 6V werden 4 Stück NiMH-Akkus geladen (4 x 1,4V).

Es könnten mit den 6V auch 5 Stück NiMH-Akkus geladen werden. Allerdings ist dieser Anwendungsfall eher selten und die Akkus würden dann auch nicht ganz voll geladen werden. Außerdem nehmen Standard-Batteriefächer 4 Akkus auf, so auch im Standard-Modell des Ladegeräts.

Da Dynamos nur hinsichtlich der Stromabgabe begrenzt sind, die Spannung aber mit der Fahrtgeschwindigkeit (Radumdrehungszahl) weit über 6V steigt, lässt sich auch eine größere Anzahl von Akkus laden. Dazu muss aber die im Folgenden beschriebene Standard-Schaltung, insbesondere der Festspannungsregler, modifiziert werden. Beispielsweise lassen sich dann mit 12V optimal 9 Akkus laden (siehe 12V-Standlicht-Ladegerät).

Zumindest empfehlenswert ist es, die vier Akkus immer zusammen zu nutzen, da sie durch die Reihenschaltung auch nur zusammen geladen werden können.

  • Falls nur einzelne Akkus genutzt werden, kommt es zu dem Effekt, dass beim anschließenden Laden im Ladegerät zwischen den Akkus Ausgleichsströme fließen.
  • Dies führt zu einer starken Erwärmung der stärker entladenen Akkus, was sich negativ auf die Haltbarkeit und die Kapazität dieser Akkus auswirken kann.
  • Damit sinkt wiederum die Kapazität des gesamten Akkupacks.

Soweit die Theorie - in welchem Maße sich dies in der Praxis tatsächlich auswirkt (insbesondere in Abhängigkeit von der Häufigkeit solcher Handlungsweisen), kann an dieser Stelle derzeit nicht abschließend geklärt werden, da keine konkreten Erfahrungsberichte vorliegen.

 

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Ladedauer

Die Ladedauer der NiMH-Akkus (für andere Akkutypen ist die Schaltung nicht ausgelegt), ist hauptsächlich von verschiedenen Faktoren abhängig

  • Ladezustand (leer, halbvoll etc.)
  • Akku-Nennkapazität (in 1800-2800mAh; je größer, desto länger)
  • gefahrene Geschwindigkeit (und Raddurchmesser).
  • Umgebungstemperatur (von -23°C bis über 40°C keine wesentlichen Einschränkungen)

Als Faustformel kann angenommen werden:

Ladezeit in h = Akkukapazität in mA/h  :  500mA (Ladestrom)

Bei leeren Akkus genauer:

Ladezeit in h = Akkukapazität in mA/h  :  500mA (Ladestrom)  * 1,4 (Verlustfaktor)

Beispiel für leere Akkus:

  • Akku-Nennkapazität = 2000mAh
  • Ladestrom: 500mA
  • Ladezeit: 2000 : 500 = 4h *1,4 (Verlustfaktor) = 5,6h, also rund 6h Ladezeit
  • Fahrstrecke: 6h Fahrzeit bei durchschnittlich 15km/h = 90km

In der Praxis sind die Akkus aber sehr selten 100% leer, so dass im Beispiel vielleicht nach ca. 70km die Akkus wieder voll sind. Außerdem werden die Akkus, wie oben schon angesprochen, prinzipbedingt nur zu etwa 90% geladen (Überladungsschutz).

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