| Reinhard Weiß |
| Solar Akkulader & portable Stromversorgungen |
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Akku-Stromversorgungen zum Nachladen von Handys oder Smartphones oder auch zum Betreiben von Batteriegeräten (z.B. Navigationssysteme) sind inzwischen sehr weit verbreitet. Das Spektrum solcher Geräte reicht von 2 EUR für eine mit einer Batteriezelle zu betreibenden kleinen Einheit bis zu etwa 70 EUR für einen Powerakku mit 4 Ah. (Kommentar 25.12.2017: der derzeit typische Preis billiger Powerakkus liegt bei 10 € für 10 Ah)
Meist stellen diese mobilen Stromversorgungen die Energie an einer USB-Buchse zur Verfügung (5 V), weil viele Geräte ohnehin die Möglichkeit bieten, an USB-Hosts (z.B. PCs) aufgeladen zu werden. Für mein Geko301-Navi hatte ich mir schon einmal eine sehr einfache externe Stromversorgung gebaut, die mit 4 x AA-Zellen arbeitet und 3 V/100 mA zur Verfügung stellt. Weil ich alternativ noch eine flexiblere und universellere Stromversorgung für mein Fahrrad-Equipment haben wollte, habe ich mich ausgiebiger mit fertigen Lösungen beschäftigt und einige preiswerte Systeme untersucht. Allen gemeinsam ist, dass sie 5 V an einer USB-Buchse (A oder mini A) zur Verfügung stellen (die ich für das Geko in einem anderen Projekt noch einmal auf 3 V herunter regle), bei max. 0,5 bis 2 A und einer Kapazität von bis ca. 4 Ah. Meist arbeiten diese Versorgungen mit LiIon- oder LiPo-Akkus mit 3,7 V (1s), die allerdings bezüglich Ladung und Entladung recht kritisch sind. Ein eingebauter Schaltregler transformiert die Akkuspannung auf eine geregelte 5 V Ausgangsspannung hoch.
Folgende Kriterien sind hierbei besonders interessant:
Die von mir untersuchten Systeme haben bezüglich dieser Kriterien einige Macken und Probleme. Vor allem die bei eBay angebotenen extrem preisgünstigen Akkus bzw. Akku-Geräte sind sehr zweifelhaft bis unbrauchbar. Es würde den Rahmen des hier vorgesehen Platzes sprengen, wenn ich von allen meinen Untersuchungen im Detail berichten würde, daher gebe ich hier nur einen stichwortartigen Überblick.
Schon die Beschaffung von Akkus vom Typ 18650 für die Geräte, die es ermöglichen 1 bis 4 LiIon-Zellen einzulegen, war frustrierend. Denn die bei eBay angebotene Ware (etwa 4 blaue Zellen mit je 3 Ah für knapp 8 EUR inkl. Versand aus China) war teilweise schlicht unbrauchbar. D.h. entweder nicht funktionsfähig oder mit viel zu wenig Kapazität (mein Lieferant erstattete mir zwar bei 2 Aufträgen den Kaufpreis ohne dass ich die Zellen zurück schicken musste, revanchierte sich aber mit einer Sperre für seinem Shop, kein wirklicher Verlust für mich). Sehr gut waren hingegen die "original" Sanyo-Zellen von eBay-Verkäufer daisyzhang686 (pink, mit Lötfahnen, nom. 2,6 Ah), die aber je 8,50 EUR kosteten. Die waren jedoch sehr gut. Gemessen habe ich eine Kapazität von je 2,5 Ah bei 0,5 A. Ebenfalls Sanyo-Zellen hat biggestmart im Angebot (2,6 od. 3 Ah), die gut 4 EUR/Stck. kosteten und immerhin 2,1...2,5 Ah erreichten (weil ich mich beklagte, hat mir der Verkäufer einen Teil des Kaufpreises erstattet, so dass die Zellen letztlich nur ca. 3 EUR/Stck. kosteten).
Da bei Akkus leider sehr viel gelogen und auch in der Werbung zu viel versprochen wird, sind die Untersuchungen zu 18650-Zellen von The Battery Boy www.torchythebatteryboy.com/p/batteries_21.html sehr aufschlussreich. Er hat viele Akkutypen ausführlich getestet und übersichtlich dokumentiert. Die Entladecharakteristiken bei meinen Tests sowohl bei den Zellen als auch bei den Stromversorgungen habe ich mit dem Orbit Pocketlader bestimmt und dokumentiert (Microlog 2.11).
Ein unerwartetes Problem beim Test der Auf- und Entladecharakteristik von Zellen vom Typ 18650 war der Batteriehalter. Die meisten Halter haben relativ große Übergangswiderstände, die bei hohen Strömen zu nennenswerten Spannungsabfällen führen. Wenn der Ladestrom am Ende nicht reduziert wird, schaltet der Laderegler zu früh ab (Zelle nicht voll) bzw. beim Entladen fällt die Nutzspannung zu früh ab. Der Ladeschacht von Conrad mit der Nummer 512038 ist z.B. auch für 18650-Zellen geeignet, wenn man ihn etwas umbaut, hat aber relativ geringe Kontaktkräfte. Sehr feste Kontakte haben manche einzelne Ladeschalen, wie sie bei eBay angeboten werden (etwa von greenforcecells, "Battery Holder Case box"). Die gemessenen Spannungsabfälle an den Übergangswiderständen lagen bei meinen Messungen meist zwischen 0,1 bis 0,3 V @ 0,5 A. Entsprechend höher wären sie bei größeren Strömen. Beim Pocketlader spielen diese Verfälschungen keine große Rolle, weil das Gerät den Strom entsprechend reduziert, so dass immer volle Ladung bzw. Entladung möglich ist. Bei festem Einbau leistungsstarker Akkus sind angeschweißte Lötfahnen den Batteriehaltern allerdings eindeutig vorzuziehen. Im Folgenden einige untersuchte Geräte.
Dieses Gerät wurde mal bei Conrad für 25 EUR verkauft (Nr. 512276 und NF-4400, NeoFree von Hersteller Glocom) und soll 4,4 Ah leisten, Ausgang 5 V USB. Es wird komplett mit Netzteil und Adaptern für Mobil-Telefone geliefert. Mittlerweile scheint es das in Deutschland nicht mehr zu geben als Neuware, wohl aber in Indien und Korea :-)
Eigenschaften und Messungen:
Wenn die Akkus defekt sind, muss man das Gerät wegwerfen, da man an die Akkus nur mit Zerstörung des Gehäuses heran kommt (verklebt). Ich habe mir aber einen Umbau gemacht und benutze als alternatives Gehäuse ein Strapubox 2062 (auf der USB-Seite habe ich die Platine etwas verlängert, damit sie im Gehäuse nicht verrutscht, so dass die Buchse versenkt im Gehäuse liegt).
Diese Box für bis zu 4 x 18650 LiIon-Akkus gibt es in unterschiedlichen Ausführungen, etwa mit Serienschaltung der Akkus oder Parallelschaltung, oder gemischt und etwas unterschiedlichen Funktionen (auch unterschiedliche Buchsen). Auf den ersten Blick sehen sie aber alle etwa gleich aus (die Beschreibung genau lesen). Das Gerät wird normalerweise ohne Akkus geliefert.
Eigenschaften und Messungen:
Dieses Gerät hat den Vorteil, dass man die Akkus bei Bedarf leicht auswechseln kann.
Das Gerät hat ein Solarpanel, das eine permanente Nachladung des LiPo-Akkus (2,6 Ah) ermöglichen soll, umschaltbare Ausgangsspannung (4,5-9 V) und eine Taschenlampenfunktion.
Eigenschaften und Messungen:
Das Gerät hat ein stabiles Gehäuse (nicht erkennbar zu öffnen), aber das Panel ist Spielerei, die Buchsen mit Umschalter sind zu fummelig. Die Überhöhung der Ausgangsspannung bei nachlassender Batterie macht die Verwendung von Geräten, die nominell 5 V benötigen, möglicherweise sehr riskant.
Das Gerät hat eine USB-Buchse A für den Ausgang (5 V) und eine mini-USB zur Aufladung (5 V), ein Solarpanel soll die Aufladung des LiPo-Akkus (2,6 Ah) unterstützen. Schalter sind nicht vorhanden.
Eigenschaften und Messungen:
Das Gerät hat zwar ein Metallgehäuse, was aber etwas hakelig ist. Man kann es leicht öffnen, um etwa den LiPo-Akku auszutauschen. Verlötung von Akku und Panel ist aber etwas problematisch. Das Panel scheint keine nennenswerte Funktion zu haben, jedenfalls reicht es nicht aus (bei normalem Tageslicht), die Selbstentladung auszugleichen. Beide getesteten Geräte haben defekte Akkus (habe beide Käufe erstattet bekommen ohne Rücksendung).
Anmerkung (Akku-Kapazität): Die Hersteller geben immer vollmundig die Kapazität des eingebauten Akkus an, aber entscheidend ist ja, was "raus kommt". Wegen der Umsetzung der Akkuspannung (ca. 3,5-3,7 V) auf die Ausgangsspannung (5 V) kann rechnerisch der Strom am Ausgang nur geringer sein als der vom Akku, hinzu kommt der Wirkungsgrad des Schaltreglers. Rechnerisch ist das Stromverhältnis (und damit das effektive Kapazitätsverhältnis Ausgang zu Akku) bei angenommenen 80 % Wirkungsgrad etwa 0,6. D.h. ein eingebauter Akku mit 4,4 Ah ergibt an 5 V effektiv nur um die 2,5 Ah nutzbare Kapazität. Bei einem 2,6 Ah Akku wäre bei 90 % Wirkungsgrad mit 1,7 Ah Ausgangsleistung zu rechnen.
(erstellt 19.08.2011, neu strukturiert 25.12.2017)
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© Reinhard Weiß 2017 - letzte Änderung: 12.10.2021 19:44 / 1