Meine Versuchs Powerbank

  • Ich baue mir gerade eine Powerbank. Ziel ist es das sie aus verschiedenen Quellen gleichzeitig geladen werden kann, auch wenn gerade ein Gerät daran geladen wird. Diese Möglichkeit haben die anderen Powerbänke nicht. Die Idee kam in Verbindung mit USB Solarpanels, die je nach Ausrichtung und Wetter selten die angegebene Leistung erreichen. Ein Zwischenspeicher ist also sinnvoll wenn das Handy nicht ständig das Laden wegen zu geringer Ladeströme abbrechen soll. Die meisten Powerbänke müssen dann vom Solarpanel getrennt werden damit man das Handy anschließen kann. Meine kann gleichzeitig aus drei Quellen geladen werden UND gleichzeitig 1 bis 2 Geräte laden/versorgen.


    Eingang

    Micro-usb Buchse -> Ladecontroller

    | |

    | V

    | LiFePO4 Akku

    | |

    V V

    Power multiplexer <- Step up Spannungswandler

    |

    V

    USB Buchse

    Ausgang


    Zwei solcher Gruppen teilen sich einen Akku.


    Der dritte Eingang wird sowohl aus USB als auch von Gleich- und Wechselspannungen im Bereich 4V - 12V versorgt werden können.



    Derartige Eingänge und Ausgänge können beliebig hinzugefügt werden und auch die Kapazität des Akkus kann den eigenen Bedarf angepasst werden. Man muss aber daran denken das ein 3000mAh LiFePO4 Akku nicht einen Li-Ion Handyakku mit 3000mAh 100% vollständig aufladen kann. In einem 3000mAh 3,2V LiFePO4 Akku sind 9,6Wh gespeichert. Nach einem Spannungswandler mit 85% Wirkungsgrad sind es 8,16Wh; bei 5V also nur 1632mAh. Die werden nun im Handy durch einen Spannungswandler in einen Li-Ion Akku geladen. Wenn der Spannungswandler 90% Wirkungsgrad hat kommen 1932mAh im Handyakku an. Ich hoffe das Rechenbeispiel erklärt die Zusammenhänge und die Wandlerverluste.


    Um solche Wandlerverluste innerhalb der Powerbank zu minimieren setze ich Powermultiplexer ein, das sind automatische Umschalter die den Strom vom Eingang direkt an den Ausgang durchschalten können und so den Umweg über den Akku und 2 Spannungswandler und die damit verbundenen Wandlerverluste vermeiden können. Wenn ein Verbraucher angeschlossen ist wird er direkt vom Eingang versorgt. Wenn die Eingangsspannung unter 4,8V fällt wird automatisch umgeschaltet und der Verbraucher aus dem Akku versorgt.


    Mehrere Eingänge zu haben bietet die Möglichkeit z.B. mehrere Solarpanele paralell verwenden bei schlechtem Wetter oder in Kombination mit einem Fahrraddynamo, oder......

    Andererseits kann man auch mit 3 Netzteilen gleichzeitig die Powerbank laden, mit den verwendeten Ladercontrollern währen dann bis zu 6A Ladestrom möglich! Ein 6Ah Akku währe dann also schon in einer Stunde voll.


    Eine einfache Taschenlampenfunktion ist in Überlegung.

  • Das ganze wird derzeit mit fertigen Modulen realisiert die über die Bucht aus China gekommen sind. Bei anderen Händlern sind sie auch zu finden. Der Vorteil besteht darin das alles leicht zu handhaben und zu tauschen ist. Wenn ich zu einem endgültigen System komme kann ich eine richtige Platine entwerfen und herstellen.


    Auf dem Bild ist nur eine Eingang/Ausgang Gruppe zu sehen, am Ende werden 2 identische Gruppen eingebaut sein.


    Der fliegende aufbau auf dem Bild ist also erstmal für versuche so gewollt. Ober sind 2 Akkuzellen, darunter das blaue Modul ist ein Aufwärtswandler, rechts daneben in Rot der Ladecontroller, darunter un grün der Powermultiplexer mit der Micro-USB Buchse und ganz unten die USB Typ A Buchse als Ausgang.

  • Die nächste Entwicklungsstufe ist zusammengelötet. Jetzt funktionieren schon 2,5 Eingänge und 2 Ausgänge. Den maximalen gesamten Eingangsstrom konnte ich noch nicht messen, sollte rechnerisch ca. 3A betragen. Ein Handy konnte ich schon mit 1,5A laden. Im Vergleich zur Vorstufe sind einige Details verbessert, so zu Beispiel größere Leiterquerschnitte, lastverteilung und zusätzliche Pufferkondensatoren. Der dritte Eingang wird noch herausgeführt, durch die lastverteilung konnte er aber schon mitarbeiten.

  • Gefällt mir! :thumbup:


    Kannst du die Teile auf den Fotos auch so benennen, wie man sie auf eBay & co findet? Powermultiplexer bringt bei ebay leider keine Treffer ;(

    "Wir brauchen kein Telefon, wir haben genügend Boten!" Britische Post 1878

  • Der Ladecontroller ist mit einem Tp5000 bestückt, der aufwärtsWandler mit einem MT3608. Der Powermultiplexer ist unter "pololu power multiplexer" zu finden. Der Rest sind Dioden, Tantalkondensatoren und Drähte.;)

  • Nach einer Woche Testbetrieb ist das erste Fazit positiv. Die Kapazität des Akkus ist klein, für tests aber ausreichend. Der Betrieb mit 2 Usb Solarpanels war klasse. Gleichzeitig Handy laden hat auch gut funktioniert. Die Lastverteilung ist noch nicht ideal und die wärmeentwicklung bei größeren Strömen stören mich noch.

  • Gut gemacht, allerdings haben Powerbänke guter Hersteller oftmals deutlich höhere Effizienz als all diese Einzelbausteine.... Von der besseren Verpackung mal abgesehen...


    Mein Aufbau besteht aus:


    1x21wp Mobiles PV modul mit 2xUSB

    2x10000mah Powerbank mit Durchladefunktion


    Es stehen also nach den Powerbänken 4USB Ausgänge zur Verfügung, und gleichzeitig können bei passender Einstrahlung die beiden Powerbänke geladen werden...


    Kosten

    Modul 35eur

    Powerbank 2x11eur =22eur

    4X USB Kabel extra = 10eur


    Zusammen= 67eur und plug and play....


    20000er Powerbank kostet +10eur


    Gruß EZS

  • Ich bin derzeit bei 25 Euro. Mit der Effizienz hast du recht. Die Module sind sehr praktisch für versuchsaufbauten, für ein Endprodukt würde ich warscheinlich auch andere Schaltkreise verwenden. Ein Gehäuse kommt erst wenn das Innenleben fertig ist.

  • Schönes Projekt! Bei solchen Basteleien kann man immer was lernen. Sehr gut um auch die technischen Zusammenhänge zu verstehen. Und wenn am Schluss vielleicht keine 100% Lösung rauskommt, hat man doch seine eigenen Ideen umgesetzt und selbst etwas geschaffen. :thumbup:


    Gruß, Schwarzstart

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