Fahrradzukunft

Ausgabe 11 April 2010

Steckdose unterwegsNabendynamo-Ladeadapter im Vergleich von Andreas Oehler

Noch vor kurzer Zeit galt es als umstritten, ob ein Reiserad berhaupt einen Dynamo brauche. Schlielich sei man auf groer T Dunkelheit unterwegs und der (Naben-)Dynamo somit unntiger Ballast. Der Trend zu stets mitgefhrten Mobiltelefonen, Digitalkameras sorgt nun aber dafr, dass die stndige Angst vor leeren Gerteakkus den Nabendynamo als Energiequelle macht. Smartphones im Navigationsmodus halten oft nur 3 Stunden mit einer Akkuladung durch damit wre noch nicht mal e mglich. Verschiedene Hersteller, aber auch Bastler haben Adapter entwickelt, die den Nabendynamo-Strom fr bliche Mobilge

Als De-Fakto-Standard fr die Versorgung mobiler Elektronik hat sich der USB-Anschluss etabliert. Das bedeutet, dass aus der Wechselspannung des Nabendynamos eine Gleichspannung im Bereich 5 Volt 0,2 Volt generiert werden muss. blich ist eine bis 500 mA manche Gerte erwarten aber auch 700 mA oder mehr. Da Entwickler von Mobiltelefonen oder GPS-Gerten verst Nabendynamo als Energiequelle gedacht haben, sondern an Ladegerte, die in der heimischen Steckdose stecken, reagieren m Widerwillen auf schwankende Eingangsspannung. In diesen Fllen empfiehlt sich ein Ladeadapter, der einen eigenen Akku e Spannung auch bei Stopps oder Langsamfahrt konstant zu halten.

Die Ladeadapter werden von den Herstellern recht knapp beworben. Meist heit es nur, dass ab 10 km/h ein Gert mit USB-Ans sich die Preise aber um mehr als den Faktor 4 unterscheiden, soll mit diesem Test versucht werden, die elektrischen Eigenscha verfgbaren oder angekndigten Ladeadapter praxisnah zu vergleichen.

Verbraucher mobil

Zunchst gilt es zu untersuchen, welche Leistungsaufnahme bliche Mobilgerte aufweisen. Dazu werden sie ber den USB-An Gleichspannung zwischen 3 und 5,6 Volt versorgt.

Bild 1: Leistungsaufnahme von Mobilgerten an variierter USB-Spannung

Wie man sieht, muss die Versorgungsspannung je nach Gert mindestens zwischen 3,6 und 4,4 Volt betragen, damit berhaup Akkuladefunktion wie die Garmin Outdoor-GPS-Gerte Oregon 450 und GPSMap 60CSx oder ein voll geladenes Smartphone ben Wenn Akkus geladen werden mssen, liegt die Leistungsaufnahme bei Smartphones im Bereich 2 bis 2,5 Watt. Bei dem Nokia-

Wenn Akkus geladen werden mssen, liegt die Leistungsaufnahme bei Smartphones im Bereich 2 bis 2,5 Watt. Bei dem NokiaNavigationsgert und dem PDA steigt die Leistungsaufnahme stark mit der Spannung an. Whrend bei 4,6 Volt noch 2 bis 2,5 sind es bei hheren Spannungen deutlich ber 3 Watt. Die Hintergrundbeleuchtung macht dabei mehr als 0,5 Watt aus. Als Fahrrad genutzt, wird man aber nahezu immer mit maximaler Beleuchtung arbeiten, da man die Displays sonst schlecht beziehen sich daher immer auf 100 % Licht.

Da Smartphones mittlerweile weit verbreitet sind und sich das MDA Compact mit seinen Leistungsdaten schn im Mittelfeld de dieses im Folgenden als Standard-Last verwendet.

Die Garmin Outdoor-GPS-Gerte sind nicht optimal auf das wechselnde Leistungsangebot von Dynamos abgestimmt. Alle Ger Fenster, wenn die Ladespannung zu niedrig ist. Diese Meldung muss mittels Tastendruck entfernt werden. Bei den modernen muss das innerhalb 30 Sekunden passieren, sonst schalten sie sich ab. Erneut anliegende Versorgungspannung fhrt zum Massenspeichermodus wechseln wolle. Auch einige Mobiltelefone laden nicht weiter, wenn die Spannung nicht konstant bleibt. externer Pufferakku wie ihn vier der hier getesten Ladeadapter enthalten.

Bild 24: MDA Compac t, HTC Dream G1, Garmin Oregon 450

Kurzvorstellung Ladeadapter

Am lngsten auf dem Markt sind die Gerte von Stollberg Elektrotechnik. Die Variante Dynalader Direkt ist mit 29 das preisg Es stellt schlicht eine USB-Buchse zur Verfgung. Die Variante Dynalader USB2 verfgt ber einen Halter fr 4 NiMH-Zellen im fr den USB-Ausgang dienen oder auch zum Betrieb in anderen Gerten geladen werden knnen. Eine groe grne LED signalis Elektronik ist schmucklos in einem Stck Schrumpfschlauch versteckt. Als Zuleitungen zum Akkupack dient der klassisch-empfin Blocks. Sinnvollerweise wird man diese Gerte in einer Lenkertasche betreiben.

Bild 5: Dynalader-Direkt

Bild 6: Dynalader USB2

Ebenfalls schon ber ein Jahr verfgbar ist das Zzing. In einem reichlich Zigarettenschachtel-groen Kunststoff-Gehuse bef verschweiter Akkupack aus 5 NiMH-Zellen im AA-Format. Zur Befestigung wird ein Klick-Fix-Halter zur Lenkermontage mitgelie kontrolliert die Spannung an der USB-Buchse. Eine blaue LED signalisiert den Ladevorgang, eine gelbe die eingeschaltete kann mittels Schraubendreher geffnet und der Akkupack ersetzt werden. Bei starkem Regen sollte das Gert vermutlich Tasche wandern.

Bild 7: Zzing

Auf der letzten Eurobike waren sie am Rohloff-Stand vertreten: PedalPower+ aus Australien. Der Hersteller bietet neben einem leichten Ladeadapter auch einen externen Pufferakku mit 5.600 mAh LiIon-Zelle und Ladestandanzeige.

Bild 8: Pedalpower Universal-CableV4

Bild 9: Pedalpower V4

Wenig bekannt sind noch die Ladeadapter von Kuhn Elektronik. Im Unterschied zu allen anderen Gerten ist hier das Kabel zum angeschlossen. Man muss auswhlen, ob man einen 2-mm-Rundstecker fr Nokia-Handys, einen Mini-USB-Stecker oder eine de braucht. Das erscheint unflexibel, hat aber den Vorteil die relativ empfindliche groe USB-Buchse berflssig zu machen.

Bild 10: Kuhn KE-Charger

Busch & Mller ist der erste etablierte Hersteller im Fahrradteilemarkt, der mit dem E-Werk auch einen Nabendynamo-Ladeada Besonderheit sind zwei Drehschalter, die Spannung (zwischen 2,8 und 13,3 Volt) und Strombegrenzung einstellbar machen. Ge beliebige Gerte zu versorgen, aber auch Akkupacks direkt zu laden. Wir untersuchen hier in erster Linie den direkten USB-Bet auf 4,9 Volt). Angekndigt ist ein Zusatzakku aus 4 NiMH-Zellen und Steuerelektronik zum Puffern der USB-Spannung. Da Spannungen zwischen 4,0 und 5,6 Volt tolerieren, haben wir hier einfach einen nackten 4-Zellen-Akkupack an das E-Werk geklemmt. Um die Grenzen auszuloten wurde zudem ein Notebook in der 13,3-Volt-Einstellung aufgeladen.

Bild 11: E-Werk

Seit mehreren Jahren angekndigt und nun als erste seriennahe Muster verfgbar sind die beiden Varianten des ADA-Bikeconve Akkupuffer. Die Akkulsung enthlt vier kleine 150-mAh-NiMH-Zellen, die auf schonende 5,2 Volt geladen werden. Die geringe kann bei Smartphones und hnlichem aber nur kurze Stopps berbrcken.

Bild 12: ADA

Reiseradhersteller ToutTerrain arbeitet seit ber einem Jahr an einem Ladeadapter, der sich elegant im Gabelrohr versteckt un Stelle der Ahead-Kappe platziert. Wir hatten hier ein Vorab-Exemplar, das im wesentlichen aus der Elektronik bestand, so dass Eigenschaften nicht beurteilt werden knnen.

Bild 13: The Plug

Angekndigt ist schon seit ber einem Jahr das ReeCharge (frher FreeCharge) von Faltradhersteller Dahon. Zum Zeitpunk Dahon Europe nur ein Exemplar in Europa und dieses bei einer anderen Zeitschriftenredaktion im Test.

Weil die Entwicklung noch jung ist, gibt es Potential fr Eigenbau-Lsungen. Das bekannteste Projekt ist hier der Forumslade war so freundlich, uns extra fr den Test ein Exemplar mit allen erdenklichen Features neu aufzubauen: LiFePo-Akkupack, 2 La Ausgang, 12-V-Ausgnge, Zigarettenanznder-Buchse, stromgeregelte Ausgnge fr LED-Scheinwerfer,

Das Gert ist in einem robusten, aber schweren Metallgehuse untergebracht. Eine Status-LED signalisiert grn den Ladevorga Abschalten der Ladung bei berhitztem Regler. Anspruch des Forumslader ist es, mglichst viel Leistung aus dem Nabendynam Reiseradlern mit anspruchsvollem Gertepark genug Energie zu bieten. Als unter Zeitdruck gebasteltes Gert zeigte es als einz Nachteile der Selbstbaulsung: Ein entschuldbarer Flchtigkeits-Fehler im Gehuse machte es notwendig, kurz nochmal zum Kabel wieder anzulten.

Bild 14: Forumslader

Whrend der Forumslader gro, schwer und fr den Lt-Anfnger abschreckend ist, versucht der Minimal-Lader nur das allern USB-Spannung aufzuwenden: Ein Brckengleichrichter aus 4 Schottky-Dioden, ein Glttungs-Kondensator und eine 5,1 Volt/ Zusammen mit einer USB-Doppelbuchse und einem Khlblech fr die Zenerdiode wird das ganze mit Epoxidharz in ein kleines K platziert. Fertig ist das Ladegert fr nur 5 . Als Variante fr mehr Strom bei mittlerem Tempo wird ein nicht-polarisierter Kon der Nabendynamo-Zuleitungen platziert.

der Nabendynamo-Zuleitungen platziert.

Bild 15: Minimal-Lader

Ladeleistung und Tempo

Wie zuvor gezeigt, brauchen die meisten Mobilgerte zwischen 0,7 und 3 Watt. Das als Beispiel dienende MDA Compact brauc 2,3 Watt. Ein guter Ladeadapter sollte diese Leistung bei mglichst niedrigem Tempo und bei mglichst gutem Wirkungsgrad b wurde hier an einem 28-Laufrad mit SON28 und regelbarem Reibradantrieb. Ein auf 700 mm Durchmesser kalibrierter Fahrrad-T Am Wechselspannungs-Eingang und am USB-Ausgang wird die Leistung mit je einem Metrahit GMC29s bestimmt. Dank gilt Ola zur Verfgung stellte, unabhngige Kontrollmessungen unternahm und immer wieder als Diskussionspartner zur Verfgung stan

Bild 16: Prfaufbau

Bild 17: elektrische Leistung an Handy MDA Compact

Bild 18: elektrischer Wirkungsgrad

Ab reichlich 20 km/h liefern alle Gerte genug Leistung, um das MDA Compact mit vollem Ladestrom zu versorgen. Wer allerdin unterwegs ist, erlebt groe Unterschiede: Whrend die Billig-Lsung Minimal-Lader plus Serienkondensator bei 15 km/h 2,2 Watt glnzt, liefert der KE-Charger nur noch die Hlfte und The Plug schaltet ganz ab. Bei ToutTerrain vertritt man die 5 Volt oder gar nichts, da manche Verbraucher bei schwankender Spannung Probleme bereiteten. Das E-Werk ist bei mittlerem kommerzielle Gert und zudem ber den gesamten Drehzahlbereich mit Abstand der Effizienz-Sieger bei um die 80 % Wirkungs liegt die Minimal-Bastellsung (ohne Serienkondensator) aber nicht so viel schlechter.

Bei den Ladeadaptern mit Akkupuffer betrachten wir zunchst nicht den Fall Nabendynamo-zu-USB sondern Nabendynamo-zu-A dazu geffnet und Strom und Spannung direkt am Akku gemessen. Beim ADA Bikeconverter mit Akkupuffer ist das zerstrungsf nicht mglich daher bleibt dieses Gert hier auen vor. Weit berlegen zeigt sich der Forumslader. In der Einstellung langsa 15 km/h fr ber 3 Watt Ladeleistung am Akku, whrend die beste kommerzielle Lsung E-Werk mit 4-Zellen NiMH-Akku nur ge 30 km/h beeindruckt der Forumslader mit 8,5 Watt das reicht, um auch stromhungrige Gete fr lange Fahrpausen zu versorg E-Werk gelten nur fr den Fall eines leeren Akkupacks im guten Zustand. Die Spannungsbegrenzung auf 5,6 Volt sorgt bei leich erhhtem Innenwiderstand dafr, dass der Ladestrom schnell zusammenbricht und somit weniger Ladeleistung genutzt kann der Forumslader dem exzellenten E-Werk paroli bieten. Der Dynalader-USB2 entuscht hingegen mit nur reichlich 50 %

Bild 19: Akkuladeleistung (Bis zum 14.7.2010 befand sich ein Bild an dieser Stelle, wo versehentlic h die Kurven fr E-Werk und Pedalpower+ vertausc ht waren. Dieser Fehler wurde korrigiert.)

Bild 20: elektrischer Wirkungsgrad Nabendynamo-Akku

Nach dem Akku-Laden gilt es, das Entladen zu betrachten. Auch hier schneidet der Forumslader sehr gut ab, indem er die Ener 85 % am USB-Ausgang verfgbar macht. Der Dynalader wei diesbezglich bei geringen Strmen zu gefallen. Der Zzing hingeg diesem Bereich. Um ein voll geladenes Handy oder GPS-Gert mit 1 Watt zu versorgen, sind hier mehr als anderthalb Watt Problems scheinen hohe Leerlaufverluste zu sein bei Nichtgebrauch sollte das Zzing unverzglich abgeschaltet werden.

Bild 21: Leistung am USB-Anschluss

Bild 22: Akku-Entladewirkungsgrad

Bremser im Leerlauf

Bis auf den Forumslader haben die hier getesten Adapter keinen Schalter, um sie vom Nabendynamo zu trennen, wenn sie nich

Bis auf den Forumslader haben die hier getesten Adapter keinen Schalter, um sie vom Nabendynamo zu trennen, wenn sie nich ein Gert zur GPS-Navigation am Lenker betreibt, kommt selten in diese Situation. Wer nur gelegentlich etwas aufldt, sollte h unntige Leerlaufverluste nach Beenden dieses Vorgangs zu vermeiden. Beim E-Werk ist dies allerdings unntig. Auch bei schn Verluste stets unter 0,1 Watt. Der KE-Charger bleibt mit maximal 0,4 Watt auch noch im vernachlssigbaren Bereich. Bei den man ber das Nachrsten eines Schalters auf dem Weg zum Nabendynamo nachdenken.

Bild 23: elektrische Leistungsaufnahme im Leerlauf

Lichtstrom

Radreisen finden selten bei Dunkelheit statt Ausnahmen besttigen die Regel. Die deutsche StVZO erlaubt es nicht, dass ne Zusatzverbraucher parallel zur Lichtanlage betrieben werden und die Lichtausbeute reduzieren. Zzing, ThePlug, KE-Charger und dementsprechend auch konsequent die Stromaufnahme ein, wenn parallel geleuchtet wird. Der Pedalpower+ ldt mit Licht auc homopatischen Umfang. Wer parallel zur Lichtanlage noch nennenswert Ladestrom braucht, ist mit der Minimal-Lsung ohn bedient. Ein Edelux-Scheinwerfer erreicht so noch etwa 20 statt 60 Lux. Auch E-Werk und Dynalader Direkt sind fr diese Nutzu

Bild 24: Leistung bei Lic ht an

Leistungsreduktion delux

Seit Januar 2010 ist der kleine, leichte, verlustarme Nabendynamo SONdelux auch fr 28-Rder zugelassen. Ein Teil seiner ge auch geringerer elektrischer Leistung bei Langsamfahrt geschuldet. Was bedeutet das fr die Ladeadapter? Eine Auswahl wurd Setup mit einem Laufrad mit SONdelux vermessen. Die geringsten Unterschiede zum SON28-Betrieb gibt es bei Nutzung der Serienkondensator. Ab Tempo 15 steht auch mit SONdelux volle Leistung zum Laden eines MDA Compact bereit. Beim E-Werk Unterschiede mehr da. Der Dynalader Direkt liefert am SONdelux sogar bei hherem Tempo mehr Leistung als am SON28. sinkt die ohnehin geringe Leistung bei mittlerem Tempo noch weiter ab.

Bild 25: elektrische Leistung an Handy MDA Compact

Beim Forumslader mit seinen immensen Reserven sollte fr den Durchschnittsnutzer im langsam-Mode kein Unterschied durc festzustellen sein. Bei mehr als 24 km/h ist der Ladestrom beim SONdelux sogar hher. Auch bei der Kombination E-Werk mit Unterschied gering. Die etwas geringere Ladeleistung lsst sich z. T. auch durch hhere Fahrgeschwindigkeit mit dem verlustr ausgleichen.

Bild 26: Akkuladeleistung

HighSpeed = HighPower

Was passiert bei sehr schneller Fahrt? Elektronische Bauteile reagieren sehr empfindlich auf zu hohe Spannungen. Hochwertige bereits bei Tempo 50 Spitzenspannungen von bis zu 100 Volt ab. Um die Auswirkungen auf die Ladeadapter zu testen, wurden 5 Minuten ohne angeschlossenen Verbraucher an einem SON28 bei 85 km/h betrieben. Dabei gab es keine Ausflle zu beklagen sich ganz oder teilweise ab.

Das E-Werk wird mit eindrucksvollen bis zu 16 Watt beworben und liefert in hchster Einstellung 13,3 Volt. Das sollte reiche Netbooks mit 3- bzw. 6-Zellen-Akkupacks aufzuladen. Zum Versuch stand ein HP NC6000 Business-Notebook parat. Hiermit ka denkbarer Downhill-Geschwindigkeit volle verfgbare Leistung aus dem E-Werk entnommen werden. Bis Tempo 30 entspricht d genau dem oben betrachteten Fall der Aufladung von 4 NiMH-Zellen. Danach steigt die Leistung weiter linear mit der Drehzahl immerhin mit 14,4 Watt laden leider fhrt man selten so schnell

Bild 27: E-Werk an Notebook

Fazit

Der tagsber ungenutzte Nabendynamo kann bei lngeren Radtouren mit Navigationsgert sehr gut zum Stillen dessen Energie Ausflle zeigte keines der Testmuster. Am meisten Mglichkeiten bieten die teuren bzw. aufwndigen Lsungen E-Werk und Fo Geldbeutel, Nutzung ausschlielich mit einem der unproblematischeren Smartphones (z. B. die HTC-Modelle) und geringer Direkt und ADA Bikeconverter attraktive Lsungen. Das zustzliche Betreiben eines Akkupuffer sollte vermieden werden, da es Kosten und Platzprobleme mit sich bringen kann. Nur wenn die anzuschlieenden Mobilgerte nicht anders arbeiten, sollte man Bevor man sich aber in Unkosten strzt, empfiehlt es sich ber den schnellen und kostengnstigen Nachbau der Minimal-Ls Verantwortung, auf gute Khlung der Zenerdiode, Schutz vor Kurzschlssen und korrekte Polung zu achten, kann man dabei ab Fall bleibt ein Restrisiko fr Schden am angeschlossenen Mobilgert. Allein das Gerttel am Fahrradlenker, ein stndig an der herumwackelnder Ladestecker, Sonne, Regen, Strze bergen die Gefahr, dass das Mobilgert schnell einen mechanischen

Abschlieend bleibt noch die philosophische Frage, ob Radreisen und ein Park an stndig ablenkenden Gerten berhaupt zusa Versuchung via Handy stets erreichbar zu sein oder via mobilem Internet mal schnell Mails zu checken, sollte man eigentlich Navigieren nach GPS auch entspannen mag, da man sich kaum noch verfhrt, nimmt es einem auch Flexibilitt und den Blick die klassiche Landkarte bietet. Typ Hersteller/ Erbauer Gewicht Preis (mit Zuleitung, ohne Halter)Bikeconverter ADA 90 g 38 1x USB-Buchse, 1x lsbares Zuleitungskabel, Ladekontroll-LED 1x USB-Buchse, 1x lsbares Zuleitungskabel, Ladekontroll-LED 1x USB-Buchse, 1x lsbares Zuleitungskabel, Ladekontroll-LED, schaltbarer USBAusgang mit Kontroll-LED

Ausstattung

Zubehr

Leerlauf- Max. Spannung Strom bei bei 20 km/h 4,2 V und 20 km/h475 mA

Verhalten mit Fahrradlicht

Befestigungsband 5,34 V fr RahmenMontage

Beleuchtung leicht reduziert, 0,61 W Ladeleistung Beleuchtung leicht reduziert, 0,61 W Ladeleistung keine Stromaufnahme bei Licht

Bikeconverter mit Akku

ADA

116 g

57

Befestigungsband 5,34 V fr RahmenMontage

475 mA

Zzing

Zzing

267 g

79

Klick-Fix Haltersystem, Gert werkzeuglos abnehmbar

4,94 V

> 1.000 mA

Forumslader (Vollausbau)

540 g

Bauteile + 2x USB-Buchse, Akkus 12 V, Schalter fr 80120 USB , Ladeverhalten, Scheinwerfer 60 Adapter-Stecker fr verschiedene Mobiltelefone

5,02 V

> 1.000 mA

keine Stromaufnahme bei Licht

Pedalpower + Universal Cable

Pedalpower

48 g

5,46 V

519 mA

Beleuchtung unwesentlich reduziert, 0,2 0,5 W Ladeleistung

Pedalpower + Akkupack V4 KE-Charger

Pedalpower

213 g

100

Netzteil, Adapterstecker Gerte-Stecker nach Wunsch 2x USB-Buchse

5,55 V

457 mA

Kuhnelektronik 95 g

50

5,99 V

441 mA

keine Stromaufnahme bei Licht Beleuchtung deutlich reduziert, 1 1,6 W Ladeleistung Beleuchtung unwesentlich reduziert, 0,4 0,9 W Ladeleistung Beleuchtung leicht reduziert, 0,71,3 W Ladeleistung

Minimal-Lader

48 g

Bauteile ca. 5

5,01 V

467 mA

Minimal-Lader 330 Serienkondensator

50 g

Bauteile ca. 7

2x USB-Buchse

5,08 V

707 mA

Dynalader Direkt

Stollberg

68 g

29

1x USB-Buchse, trennbare Zuleitung

4,98 V

422 mA

Dynalader USB2

Stollberg

194 g (incl. Akkus)

44

1x USB-Buchse, Halter fr 4xAA, Ladekontroll-LED, trennbare Zuleitung Einstellbare verschiedene Spannungs- und Adapterkabel, Strombegrenzung auch zum selber Konfektionieren

4,87 V

500 mA

keine Stromaufnahme bei Licht

E-Werk

B+M

87 g

139

4,91 V

675 mA

Beleuchtung leicht reduziert, 0,61,1 W Ladeleistung

Akkupack mit 4xAA NiMH The Plug Tout Terrain

129 g

1015 Abgedichtete USB-Buchse in Ahead-Kappe

4,85,6 V 5,02 V

> 1.000 mA 453 mA (bei 4,7 V) keine Stromaufnahme bei Licht

100 g (ohne 149 Kopf)

ReeCharge

Dahon

79

Tabelle 1: Daten im berblic k

Zum Autor

Andreas Oehler (40) arbeitet als Maschinenbauingenieur beim Fahrradbeleuchtungshersteller Schmidt Maschine

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