Bau von Fahrradakkus

Laden von Fahrradakkus an Solarpanels und anderen Gleichspannungsquellen

Das Laden von Fahrradakkus ist mit Modellbauladegeräten und mit manchen Spannungswandlern auch direkt an Niedervolt - Gleichspannungsquellen wie z.B. 12V DC Boardnetzen in Wohnmobilen / Booten oder auch an Solarpanels usw. möglich.

Modellbaulader benötigen meist eine Eingangsspannung von 10 - 18V Gleichstrom. Völlig unproblematisch ist daher ein Einsatz z.B. an 12V Boardnetzen z.B. in Wohnmobilen. Bei Anschluss eines Modellbauladegeräts an die üblichen 12V Solarpanels (Leerlaufspannung ca. 22V, Betriebsspannung 16 - 19V) muss hingegen die Eingangsspannung im lastfreien Zustand bspw. durch Zenerdioden o. dgl. auf den Maximalwert des Gerätes gesenkt werden.

Spannungswandler gibt es in den verschiedensten Ausführungen. Voraussetzung ist zunächst, dass sich an dem Spannungswandler unabhängig von der Eingangsspannung und unabhängig von der Last eine passende (maximale) Ausgangsspannung = Ladeendspannung einstellen lässt. Vorteilhaft ist desweiteren, wenn sich unter Last die Ausgangsspannung des Wandlers auf die Spannung des Akkus herunterziehen lässt, ohne das die Leistung des Wandlers dabei allzu stark ansteigt. Manche Wandler haben hierfür eine einstellbare Strombegrenzung, die diese Funktion übernimmt.

Hat der Wandler keine Strombegrenzung, kann die Leistung des Wandlers im ungünstigstem Fall auf den Maximalwert der Versorgungsquelle ansteigen und der Wandler kann u.U. durchbrennen. In diesem Fall ist der Wandler für unsere Zwecke nicht oder nur eingeschränkt geeignet. Gegebenenfalls kann jedoch zwischen Wandler und Akku z.B. ein Hochlastwiderstand geschaltet werden, welcher den Strom auf den Maximalwert des Wandlers begrenzt. (Was aber zu Verlusten und zu einer ungünstigeren Ladekennlinie des Akkus führt. Der Strom fällt dann näherungsweise linear zur Spannungsdifferenz Wandler / Akku ab, so das zum Ladeende hin nur noch ein geringer Strom fließt und das Laden verhältnismäßig lange dauert.)

Besser geeignet sind daher Wandler mit einer Strombegrenzung, welche den Akku bis kurz vor Ladeende mit einem nur leicht abfallenden Strom laden. (In etwa vergleichbar dem „CC / CV“ (constant current / constant voltage) Ladeverfahren der üblichen Lithium Ionen Akku Ladegeräte). Allerdings muss man auch bei diesen Wandlern manchmal mit unerwünschten Nebenerscheinungen wie Sirren, kein Start des Wandlers unter Last etc. rechnen. Recht gut geeignet ist jedoch dieser Wandler.

Die prinzipielle Verschaltung ist genauso einfach wie beim Laden mit einem normalen Ladegerät:

Aufbau mit Spannungswandler mit Strombegrenzung

Aufbau mit Spannungswandler ohne Strombegrenzung

Zwei Solarpanels mit Spannungswandlermodul (in der gelben Box) und Akku.

Hinweise zum Wandler. An einem Trimmpotentiometer wird die entsprechende Ausgangsspannung von z.B. 41 Volt eingestellt. Über ein weiteres Potentiometer kann die Stärke des Ausgangsstroms justiert werden. Liegt eine Last an, läuft das Modul selbst bei geringer Eingangsleistung (wenige Watt) bis ca. 10 Volt Eingangsspannung hoch. Man kann dann über das Strompotentiometer die Strombegrenzung so einstellen, daß man über ein möglichst breites Leistungsspektrum auf möglichst hohe Eingangsspannungen kommt.

Gemessen an der Einfachheit der Anordnung sollte es auch kein Problem sein, wenn das Modul im Teillastbereich die Spannung der Solarpanels auf nur 10 - 15 Volt Eingangsspannung drosselt; man verschenkt dann halt etwas Leistung. (Ein Solarpanel liefert bei gleichen Lichtverhältnissen bspw. bei 10 Volt ca. 4,1 Ampere und bei 17 Volt ca. 4,0 Ampere Strom; im ersten Fall beträgt die Leistung 41 Watt, im zweiten Fall 68 Watt.)

12S Akku an Spannungswandlermodul samt nachgeschaltetem Balancer. (Der Akku ist aus Gründen der Kompatibilität mit anderen Ladegeräten als 6S Akku geschaltet.)

Anzeige des Wattmeters (vom Solarpanel): 2,17 Ampere, 17,95 Volt, 38,9 Watt.

Spannungswandlermodul (mit kleinen Modifikationen) mit nachgeschaltetem Smart BMS Modul. Eine Art Sonderschaltung, wenn die Akkus kein BMS eingebaut haben und trotzdem häufigere Balancierungen benötigen; sonst kann das BMS auch weggelassen werden.