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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Frage zu Solar - Laderegler Konzept


Autor: Falko J. (spacefrog)
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Hallo zusammen,

ich bin gerade dabei ein Laderegler für eine Solarstation zu entwerfen. 
Als Akku werden zwei in Reihe geschaltete Blei-Gel Akkus verwendet (2* 
12V 33Ah).

Habe auch schon ein MPPT Regler aufgebaut und der funktioniert auch 
soweit. Bei Blei Akkus soll ja mit konstanter Spannung aufgeladen 
werden. Allerdings bringt der MPPT Regler teilweise eine wesentlich 
höhere Leistung, so das die Akkuspannung weiter steigt (also über die 
2,26V pro Zelle). Was würdet Ihr machen, Ausgangsleistung runter regeln, 
so das der optimale Konstant-Spannungspunkt eingehalten wird, oder 
lieber keinen Solarstrom verschenken?


2. Frage
Ich möchte auch die Akkukapazität messen, dazu verwende ich einen 
Amperestundenzähler der bei erreichen der Entladeschlussspannung auf 
Null gesetzt wird, nur wie soll ich den Ladeschluss erkennen?

Gruß
Falko

Autor: Dr.PillePalle (Gast)
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moin

Bei Bleigel würde ich Überladung (Gasung) tunlichst vermeiden.
Ansonsten ist verschenken immer schlecht ,also überleg dir ob du mit der 
überzähligen Leistung noch irgend was sinnvolles anfangen kannst zBsp. 
Wasser
erwärmen.

mfg

Autor: Michael O. (mischu)
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Holla Falko,

im Prinzip hast Du Dir die 1. Frage doch schon selbst beantwortet :)

Was würde passieren wenn Du die Leistung nicht weiter reduzieren 
würdest? Irgendwann überlädst Du den Akku (Akku fängt das Gasen an und 
Blei-Gel Akkus kann man den Elektronlyte nicht mehr auffüllen) - dann 
benötigst Du mittelfristig neue Exemplare.

Das MPPT hilft ja nur die maximale Energie aus der Solarzelle bei 
gegebener Sonneneinstrahlung zu entnehmen. Damit kann die Ladezeit für 
den Akku verkürzt werden. Ist der Energiespeicher quasi voll, muss die 
Solarzelle auch nicht mehr im Punkt des MPP gefahren werden.

Meiner Meinung nach liegt der Knackpunkt deines Problems in der 
Ladestrategie. Da Du ein MPPTracker laufen hast, wird die Batterie mit 
variablem Strom geladen. Daher wird eine Ladeschlusserkennung auf basis 
einer festen Spannung auch nicht reichen. Sofern Du ein grobes 
Batteriemodell hast (Kapazität und Innenwiderstand reichen schon in 
erster Näherung), kannst du auch bei variablem Ladestrom ein 
Abschaltkriterium definieren.
Das kann aber eine Wissenschaft für sich sein ... Einfacher Vorschlag:

Mach eine Dreiteilung des Ladevorgangs:
1. Unterhalb einer bestimmten (Spannungs/Kapazitäts)Schwelle Laden mit 
maximaler Leistung (Schnellladen wenn Batterie quasi leer)
2. Bei überschreiten dieser ersten Schwelle den Ladestrom auf z.B. 1/4 C 
begrenzen (langsames Laden bis Voll)
3. Bei Überschreiten der Ladeendspannung auf z.B. 1/10C reduzieren 
(Erhaltungsladung)
Zumindest sollte dann kein schädliches Überladen erfolgen können. Du 
kannst natürlich auch beliebig komplexe Ladeverfahren entwickeln.

Ein Ampèrestundenzähler ist nur ein grobes Schätzeisen - damit 
berücksichtigt Du jedenfalls keine Selbstenladung des Akku oder 
Kapazitätsverlust aufgrund der Temperatur, Alterung oder eines erhöhten 
Entladestroms...

Autor: Falko J. (spacefrog)
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Erstmal vielen Dank für die Info's. Ihr habt natürlich recht, der Akku 
darf natürlich nicht überladen werden.

@Michael:
Habe mir das Ladeverfahren auch schon so ähnlich vorgestellt. Nur nicht 
mit Strombegrenzung. Laut der Bedienungsanleitung der Akkus muss der 
Strom nicht begrenz werden. Es soll nur mit 2,26V pro Zelle (und -4mV 
/°C) konstant Spannung geladen werden. Meinst Du man könnte diese 2,26 
Volt pro Zelle zumindest am Anfang erhöhen, an dem der Akku noch nicht 
voll ist, also so wie schreibst mit den Schwellen??

Laden mit z.B: 2,4 Volt pro Zelle und dann wenn 80% erreicht sind auf 
die 2,26V runterschalten? Würde das dem Akku schaden?

Ja, hast Recht ist ein Schätzeisen, aber mit regelmäßiger Kalibrierung 
bei Entladung und Vollladung, hoffe ich auf ein brauchbares Ergebiss... 
hast du denn eine Idee wie man das besser machen könnte? 
Spannungsmessung ist doch auch nicht das wahre, oder?

Habe jetzt gelesen das ein Blei Gel-Akku als voll angesehen werden kann 
wenn der Ladestrom Strom 3 Stunden nicht mehr sinkt...aber wie soll ich 
das Softwaretechnisch realiseren und vor allem ist mein Ladestrom bei 
vorüberziehenden Wolken, ja sowieso nicht konstant...fragen über 
fragen....


Gruß
Falko

Autor: Michael O. (mischu)
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Ein Akku kann durch eine Spannungsquelle mit Innenwiderstand angenähert 
werden (wodei Spannung und Widerstand von der Temperatur, Ladezustand, 
Alter, Säuredurchmisschung etc) abhängen.
In Abhängigkeit des jeweis fließenden Stroms fällt ein anderer 
Spannungsanteil an dem Innenwiderstand ab.

Es ist von außen nicht ohne weiteres möglich zu bestimmen, wie sich die 
Spannungen aufteilen, wenn man mit einem variablen Strom lädt. Sofern Du 
mit einem sehr hohen Strom lädst, würde die Ladeschlussspannung sehr 
früh ansprechen obwohl der Akku noch lange nicht voll ist.

http://de.wikipedia.org/wiki/Bleiakkumulator#Aufba...
Laden mit Strombegrenzung und anschließend konstante Spannung halten.
Ist doch kein Problem mit der Solarzelle:

1. Laden mit Strombegrenzung: Überschreitung einer Spannungsschwelle 
bedeutet Umschalten auf Spannungsbegrenzung. Kommt eine Wolke vorbei, 
dann gibt es halt weniger als den Maximalstrom.

2. Umschalten auf Konstantspannung: Der Strom hängt von dem Ladezustand 
der Batterie ab und der aktuellen Beleuchtung.

Wichtig wäre, dass die Ladeelektronik nicht aus dem Akku gespeist wird, 
sonst braucht die permanent Strom ohne dass dies nötig ist.

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