自転車の発電機でスマートフォンを充電

自転車の発電機の出力を整流し、降圧・昇圧DC-DCコンバータで5Vを作り出す。
以前に書いたが、この電源でスマートフォンなどを充電して使っている人が居る。

ハブダイナモの出力は2〜3Wだとの事で、スマートフォンの消費電力くらいはまかなえる感じか。
充電器には市販品もあるようだ。
こちらの方はLDOで自作されている。

ハブダイナモは多極の永久磁石式発電機だ。
回転数が上がると出力電力が減少する理由がよく分からないと書かれているが、コイルのインダクタンスが効いてくるからだ。

LDOではなくDC-DCコンバータを使うのは、最大出力を得る時の(ダイナモの)出力電圧が3〜4Vまで下がるからだそうだ。
軽負荷時には6〜7Vまで上がるが、負荷が重くなると3〜4Vまで下がって電流が増える(発電電力は上昇する)特性だという。
昇圧・降圧両方の動作をするDC-DCコンバータは総合効率は余り良くないのだが、使い勝手は良いと言える。

ダイナモでの充電を行えば、電池切れを気にしなくて良いので気が楽だとは本人の弁だが、ある時DC-DCコンバータが壊れた。
本人は壊れた理由がよく分からなかったようだが、無負荷で使用したためにダイナモの出力電圧が上がりすぎてDC-DCコンバータの絶対最大定格を超えたと思われる。
DC-DCコンバータの電解コンデンサが破裂したという。

出力6Vの発電機なので、例え軽負荷でも10Vも20Vもの電圧にはならないだろうと思っていたようだが違う。
永久磁石式発電機は負荷を軽くするといくらでも電圧が上がる。
バイクの発電機も同様の構造なので、出力電圧の制御はシャント型のレギュレータを使う。
実際の電圧がどこまで上がったのかは不明だが、何らかの対策が必要というわけだ。

少々下品ではあるが10W型のツェナーダイオードでも入れておくのが良いか。
完全に短絡させればダイナモの負荷はゼロになるが、中途半端に電流を流すとそれに応じた負荷になる。
ツェナーダイオードに電流を流せばその分負荷になるが仕方が無い。

タイヤに接触させるものや、チェーンから動力を得るタイプの自転車用USB充電器も市販されているが気になるのは動力ロスだ。
タイヤに接触させるものは発電機の回転数が上がるので効率が低下しやすい。
電動アシスト自転車のようにブレーキをかけた時に発電(回生)するような仕掛けにしたら良いかも。
ただしタイヤ接触型の発電機は(効率そのものが悪いのだから当たり前だが)電気負荷がなくても動力負荷が発生する。

スマートフォンの充電は太陽電池板が効率的だが、日差しに左右されるので自転車の発電機を併用しているそうだ。
日差しがあれば発電機はほぼ無負荷で動くようになり、その時に電圧が上がりすぎるのだ。


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