Forum

Hallo!

Ich möchte einen 4.2V 20Ah Li-Ionen Akku mit einer kleinen Solarzelle laden (ca.10W).
Da sich bei solchen geringen Leistungen ein MPP- Regler nicht auszahlt, wollte ich auf eine andere Art das Maximum aus der Zelle rausholen indem ich einen Abwärtswandler benutze.
Und zwar mit der beigefügten Schaltung.

Nun mein Problem:

Ich will durch Messungen bei verschiedenen Lichteinstrahlungsstärken ermitteln in welchem Bereich sich der MPP bewegt, und dann mithilfe einer kleinen Zusatzschaltung den Schaltregler so steuern, dass die Eingangsspannung in besagtem Bereich bleibt.
Meine Idee wäre einfach die Eingangsspannung mit einer kleinen OPV-Schaltung zu messen, und den ADJ Eingang dann entsprechend zu steuern.
Denn sonst geht die Eingangsspannung immer ein bis zur unteren Betriebsgrenze des Schaltreglers.
Meint ihr das wäre möglich?
Hätte jemand einen Schaltungsvorschlag?

mfg.

P.S: Hab vergessen zu sagen, dass das Solarpanel eine Leerlaufspannung von 22,8V hat.

mfg.

Hat niemand eine Anregung,Idee oder Kritik?

Wär toll wenn jemand etwas schreiben würde!

» Hat niemand eine Anregung,Idee oder Kritik?
»
» Wär toll wenn jemand etwas schreiben würde!

Hallo!
Versuche mal mit Deinem Solarpanel an einem sehr sonnigen Tag eine 12 Volt 5W Birne zum Leuchten zu bringen.
Ich schätze, das wird nicht klappen.
Die meisten Angaben der Verkäufer sind reine Augenwischerei.
Falls sie jedoch wider Erwarten hell leuchtet kannst Du Dein Projekt in Angriff nehmen.

Gruß!

Es geht garnicht darum das nicht genügend Leistung vorhanden ist, sondern die bereitgestellte Leistung soll so effizient wie möglich genutzt werden!
Also muss die 5W Birne garnicht leuchten, es geht nur um das Schaltungstechnische Problem mir der EIngangsspannung dass ich bereits beschrieben habe!


mfg.

Hallo,

Li-Ionen-akkus werden üblicherweise mit 0,6C bis 1C geladen (wikipedia)

Bei knallendem Sonnenschein schaffst Du mit nem 10W-Panel ca. 0,1C.

Haut das überhaupt hin?

Für was möchtest Du den Akku verwenden? Im Gesamtkontext tuts vielleicht ein kleinerer Akku, oder Du kaufst noch 20 deiner Panels dazu, um 0,6C Ladestrom an ein paar Tagen im Jahr zu gewährleisten.

Gruß Bernhard

» Es geht garnicht darum das nicht genügend Leistung vorhanden ist, sondern
» die bereitgestellte Leistung soll so effizient wie möglich genutzt
» werden!
» Also muss die 5W Birne garnicht leuchten, es geht nur um das
» Schaltungstechnische Problem mir der EIngangsspannung dass ich bereits
» beschrieben habe!
»
»
» mfg.

» Es geht garnicht darum das nicht genügend Leistung vorhanden ist, sondern
» die bereitgestellte Leistung soll so effizient wie möglich genutzt
» werden!
» Also muss die 5W Birne garnicht leuchten, es geht nur um das
» Schaltungstechnische Problem mir der EIngangsspannung dass ich bereits
» beschrieben habe!

Meist ist es besser, eine Solarzelle mehr zu
kaufen, als durch eine aufwändige Schaltung
das letzte ProzentWirkungsgrad rauszuquetschen.
Bei der Ladung von Lithiumzellen ist es viel
wichtiger, die Ladeschlussspannung genau ein-
zuhalten. Die Genauigkeit von normalen Spannungs-
regler-ICs ist dafür nicht ausreichend!
Gruss
Harald

Das Problem ist, dass das Solarpanel und der Akku von bereitgestellt wurden, und es wird nichts mehr zugekauft.
Es wurde bereits ein ca. 1 Monat lang dauernder Feldtest durchgeführt, dabei hat das mit nem 0815 Laderegler recht gut funktioniert!
Wirkt sich das schlecht auf den Akku aus wenn er mit weniger als 0,6C geladen wird?

Hätte nun jemand eine Idee zu meiner ursprünglichen Frage?

Danke im Vorraus!

mfg.

» Wirkt sich das schlecht auf den Akku aus wenn er mit weniger als 0,6C
» geladen wird?

Es wirkt sich nur schlecht aus, wenn die
vorgeschriebene Ladespannung nicht auf besser
1% genau eingehalten wird. Dann hast Du je nach
Richtung nur teilweise geladene Akkus oder brennende
oder explodierene Akkus.

» Hätte nun jemand eine Idee zu meiner ursprünglichen Frage?

Du willst also selbst einen MPP-Regler konstruieren?
Da ich eine solche Konstuktion noch nicht gemacht habe, kann ich wenig dazu sagen. Es sollten sich da aber mit google zusätzliche Infos finden lassen.
Gruss
Harald

» Du willst also selbst einen MPP-Regler konstruieren?

Nein, ein MPP Regler ist ein Regler der z.B Strom und Spannung des Solarpanels misst, Differenziert und dann Multipliziert um herauszufinden ob sich das Solarpanel im Punkt Maximaler Leistungsabgabe befindet (Kurvendiskussion).
Man kann das auch so machen das man Strom und Spannung misst, multipliziert und dann den Strom geringfügig erhöht und wieder mit der aktuellen Spannung multipliziert und schaut ob mehr Leistung abgegeben wird usw.)

Ich hingegen will das ganze nicht so kompliziert machen (natürlich funktioniert das ganze dann auch nicht so gut wie ein echter MPP-Regler) indem ich durch Messungen am Solarpanel herausfinde in welchem Bereich die Spannung des MPP liegt (ist ja von der Bestrahlung abhängig) und dann den Schaltregler so steuern das er den Laststrom liefert bei dem die Solarpanelspannung ca. im Bereich des MPP liegt (wie oben Beschrieben wird der Bereich gemessen).
Denn wenn ich den Ausgangsstrom nicht regle und das Solarpanel nicht genug Leistung bereitstellt um den eingestellten Strom zu liefern, geht die Solarpanelspannung soweit ein bis der max. Strom entnommen wird (ich vermute mal der Schaltregler erhöht solange das Tastverhältnis bis es nicht mehr weiter geht und der max. Strom am Ausgang auftritt).
Deshalb will ich die Solarpanelspannung mit einer kleinen OPV Schaltung messen und den Regler dementsprechend über seinen FB Pin reglen das die Spannung sich im gemessen Bereich des MPP hält.
Das ist nur so ne Idee von mir, kann auch kompletter Blödsinn sein, deshalb schreibe ich ja in das Forum.
Besagte Schaltung hab ich ja am Anfang reingestellt.

Danke fü eure Anregungen!

mfg.

» Das Problem ist, dass das Solarpanel und der Akku von
» bereitgestellt wurden, und es wird nichts mehr zugekauft.

Aber ein neuer Regler (und der Kauf von dazu benötigten Teilen?) wird entworfen

» Schaltregler so steuern das er den Laststrom liefert bei dem die
» Solarpanelspannung ca. im Bereich des MPP liegt (wie oben Beschrieben wird
» der Bereich gemessen).

Du kannst die Ladespannung eine Li-Akkus nicht beliebig änder - genauer: du kannst/darfst sie gar nicht ändern. Der Akku wird mit Festspannung geladen - und evtl Strombegrenzung, wenn er ganz leer ist. Der Strom wird aber auch zu hoch sein, um die Solarzellen im optimalen Arbeitspunkt zu betreiben. Andernfalls hätten die Solarzellen ausreichend Leistung, dass du so eine Regelung nicht brauchst.

Danach brauchts die Ladeschlußspannung und der Akku nimmt sich den Strom, den er braucht.

Da kannst du nix dran rumdrehen, um irgend einen Arbeitspunkt zu verschieben.

hws

» Aber ein neuer Regler (und der Kauf von dazu benötigten Teilen?) wird
» entworfen

Aber ein paar OPVs und Widerstände sind auf alle Fälle billiger als ein weiteres Solarpanel!

» Du kannst die Ladespannung eine Li-Akkus nicht beliebig änder - genauer:
» du kannst/darfst sie gar nicht ändern. Der Akku wird mit Festspannung
» geladen - und evtl Strombegrenzung, wenn er ganz leer ist.

Das will ich ja garnicht, ich will den Ladestrom regeln das die Solarpanelspannun nicht eingeht.
An der Akkuspannnung wird nicht gedreht, denn der Akku wird zuerst mit Konstantstrom geladen, erst wenn die Ladesschlussspannung erreicht wird, wird mit Festspannnung geladen.

Nochmal: Ich will wenn die Solarpanelspannung in die Knie geht den Ladestrom verringern um das Solarpanel im Bereich des MPP zu halten (ich weis, ein ziemlich großer Bereich).
Wie gesagt, das kann auch totaler Blödsinn sein, kann man ja diskutieren!

mfg.

» Das will ich ja garnicht, ich will den Ladestrom regeln ...

Du KANNST bei Li-Akku nicht den Ladestrom verringern, ohne auch damit die Spannung zu verringern.
Du lädst dann nicht mehr mit Konstantspannung / Ladeschlußspannung. Vermutlich findet keine Ladung des Akkus mehr statt.

hws

» Wie gesagt, das kann auch totaler Blödsinn sein, kann man ja diskutieren!

ACK.
Gruss
Harald

Ich sehe mit der Akkuladung kein grundsätzliches Problem. Ein Li-Ion-Akku wird in drei Phasen geladen:

1. Phase
Spannung <4,xV, Ladung mit bis zu 1C/h

Liefern die Solarzellen wesentlich weniger als den maximalen Strom wird der Akku entsprechend langsamer geladen. Gesucht (und weiter unten im Detail beschrieben) wird ein Spannungswandler der aus den Solarzellen die höchst mögliche Leistung heraus holt damit die Akkus in sowenig Tagen bis Stunden wie möglich geladen werden können.

2. Phase
Spannung hat 4,xV erreicht und wird auf diesem Wert konstant gehalten, der Strom sinkt ab.

Der Wandler muß entsprechend abgeregelt werden damit der Akku auf gar keinem Fall eine zu hohe Spannung bekommt.

3. Phase

Die Akkus wurden eine gewisse Zeit lang auf 4,xV gehalten, die Ladung ist jetzt abgeschlossen und der Ladewandler wird komplett abgeschaltet bis die Akkuspannung wieder auf 3,7V oder so abgesunken ist.



Um die maximale Leistung aus den Solarzellen herauszuholen wäre eine recht komplexe Regelung nötig, genauer gesagt müßte der Wandler ständig ein wenig schwanken und es wird gemessen ob die Ladeleistung bei höherer oder neidriger Pulsweite größer wird. Wenn es ausreicht daß nahezu die höchstmögliche Leistung herausgeholt wird läßt sich die Schaltung drastisch vereinfachen.

Hierzu wird die Spannung der Solarzellen über einen Stapel von Dioden auf ein Poti gegeben. Die Dioden (die ungefähr die gleiche Temperatur wie das Paneel haben müssen) lassen bei zu niedriger Spannung vom Paneel fast keinen Strom fliesen so daß die Spannung am Poti fast Null ist. Steigt die Spannung vom Paneel mit zunehmender Helligkeit langsam an werden die Dioden leitend und am Poti steigt die Spannung an. Die am Poti abgegriffene Spannung läßt die Pulsweite vom Wandler langsam steigen so daß wiederum das Panel langsam zunehmend belastet wird und sich ein Gleichgewicht einstellt.

Mit der Zahl der Dioden wird die Schwellspannung bestimmt bei der der Wandler beginnt, damit wird eingestellt daß die Schaltung bei wenig Licht gerade anläuft und maximale Leistung liefert. Mit dem Poti wird bestimmt wie weit das Tastverhältnis mit der Helligkeit ansteigt, es wird so eingestellt daß der Wandler bei voller Sonne die maximale Leistung liefert.

Über eine Spannungsregelung (z.B. TL431) wird der Wandler abgeregelt wenn die maximale Ladespannung der Akkus erreicht wird.

Der Wert von 4,xV darf keinesfalls den Höchstwert des Akkus überschreiten sonst kann das ein kräftiges Feuerwerk werden, bei niedrigeren Werten zeigt der Akku spürbar weniger Kapazität (könnte aber möglicherweise länger halten). Wird z.B. auf 4V statt 4,2V geladen sind nur rund 80% Kapazität vorhanden.

» Ich sehe mit der Akkuladung kein grundsätzliches Problem. Ein Li-Ion-Akku
» wird in drei Phasen geladen:
»
» 1. Phase
» Spannung <4,xV, Ladung mit bis zu 1C/h
»
» Liefern die Solarzellen wesentlich weniger als den maximalen Strom wird
» der Akku entsprechend langsamer geladen. Gesucht (und weiter unten im
» Detail beschrieben) wird ein Spannungswandler der aus den Solarzellen die
» höchst mögliche Leistung heraus holt damit die Akkus in sowenig Tagen bis
» Stunden wie möglich geladen werden können.

Das wäre m.E. eines der wenigen Fälle, wo eine
Simulation sinnvoll wäre. Wenn sich dabei ergibt,
das die Ladezeit gerade mal um 10% verkürzt (das
wäre meine grobe Schätzung) würde sich ein MPP-
Regler wohl nicht mehr lohnen.
Gruss
Harald