Temporärer Hochleistungs-Energiespeicher

Ich baue derzeit ein kleines, tragbares, von Menschen betriebenes Ladegerät zur Versorgung einer 1-W-LED. Ich habe einen Dynamokern von einer Taschenlampe gerettet, aber ich kann keine anderen Komponenten darin verwenden, da die Taschenlampe nur für die Stromversorgung von 3 70-mW-LEDs ausgelegt ist. Der interne Lithium-Ionen-Akku kann nur einen Bruchteil eines Watts abgeben.

Das Problem ist eines der Speicher. Ich weiß, dass das Gerät die Energie abgeben kann, die ich brauche; Durch Verkürzen der zur Stromversorgung verwendeten Kurbel und Anschließen des Ausgangs an einen LM2596-Spannungsregler konnte ich ~ 1 A bei 5 V ausgeben (gemessen über Multimeter-Shunt-Widerstand); dies liegt weit über den 1 W, die zum Ansteuern der LED erforderlich sind. Während diese Leistung viel Aufwand erforderte (da der Dynamo fast kurzgeschlossen war), war 1W ziemlich nachhaltig. Allerdings bevorzuge ich eine Art Kurzzeit-Energiespeicher, mit dem ich es fahren könnte - also mindestens 10 Sekunden volle Leistung, also eine Kapazität von mehr als 10 J.

Möglichkeiten sind wie folgt:

-Ich habe einen 10F-Superkondensator, aber es sind nur 2,2 V, was zu niedrig ist, um die LED anzutreiben. Obwohl ich ein Step-up-SMPS bekommen könnte, mache ich mir Sorgen um Energieverluste, da ich bereits eines verwende, um die Spannung vom Dynamo zu verringern .

- Ich könnte Lithium-Ionen-Batterien verwenden und beabsichtige dies (das Ladegerät ist leicht zu bekommen, und ich habe die Leistungsfähigkeit), aber ich möchte auch, dass die Taschenlampe eine lange Lebensdauer hat; Die Batterielebensdauer beträgt bei meiner letzten Überprüfung etwa 3-5 Jahre, was meiner Meinung nach zu kurz ist. Außerdem möchte ich möglicherweise die Stromerzeugung erhöhen (z. B. Beinkraft anstelle von Arm), was einen höheren Energieeintrag bedeuten würde, zu dem diese Batterien nicht in der Lage sind - begrenzt auf maximal 1 C, also etwa 1 A oder weniger.

-Andere Möglichkeiten beinhalten vielleicht ein Schwungrad, aber ich bin mir nicht sicher über Sperrigkeit und Machbarkeit.

Die wichtigsten Designüberlegungen sind Effizienz und Portabilität, während sie dennoch in der Lage sind, die Leistungsanforderungen zu erfüllen.

Antworten (1)

Ein auf 5 V aufgeladener 2,2-F-Kondensator bietet eine Energiespeicherung von bis zu 27,5 Joule: -

Energiespeichergrenze = C ⋅ v 2 2 = 2.2 ⋅ 5 2 2 = 27,5 Joule.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Natürlich wäre viel Aufwand erforderlich, um es aufzuladen, aber ich sehe nicht ein, warum dies nicht als grundlegendes Energiespeichersystem funktionieren würde. Nach der Befreiung von 10 Joule (gemäß der Frage) beträgt die Klemmenspannung etwa 3,99 Volt und reicht hoffentlich aus, um die LEDs auf ihre Grenzspannung herunterzufahren, aber da die Frage diese Daten nicht enthält, kann ich mir nicht sicher sein .

Beachten Sie auch für das oben gezeigte Element, dass es einen ESR von 35 Ohm hat und dies aufgrund des Spannungsabfalls zu einem Problem bei der Nutzung der Energie mit hoher Rate werden kann. Beispielsweise benötigt eine 1 Watt Leistung bei 5 Volt 200 mA und dieser Strom durch 35 Ohm ist mit diesem Gerät nicht haltbar. Sie müssten nach einem viel besseren Gerät suchen - etwas, das maximal ein paar Ohm beträgt.

Wenn diese Supercap-Spezifikation nicht erreicht werden kann, müssen andere Mittel gefunden werden.

BEARBEITEN - nach tapferer Arbeit von @helloworld22 sieht es so aus, als ob eine geeignete Kappe gefunden wurde. Hier ist das Datenblatt und beachten Sie, dass es sich auf Seite 10 ganz unten befindet - es ist ein EMHSR-0002C5-005R0 und ein 2,5-Farad-5-V-Gerät mit einem ESR von weniger als 53 Milliohm. Bei 200 mA beträgt der Spannungsabfall 11 mV und ist vernachlässigbar, und über zehn Sekunden werden 21 Millijoule verschwendet, um die LEDs mit Strom zu versorgen. Schöner Fund!

Hier ist eine Kappe, die die Energiespeicher- und potenziell niedrigen ESR-Anforderungen erfüllt: digikey.com/product-detail/en/EMHSR-0002C5-005R0/589-1008-ND/…
@helloworld922 Ja, das sieht so aus, als würde es gut passen
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