www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Laderegler Solar step-up


Autor: typeA (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
ich möchte eine 12 V / 36 Ah KFZ-Batterie mit einer Solarzelle laden.
Die Solarzelle hat eine Leerlaufspannung von 22 V und liefert bei 16 V
einen maximalen Strom von 0,5 A. Da die Solarzelle eine
Konstantstromquelle darstellt ist im Bereich von >22 V bis 13,8 V
(Erhaltungsladung) ja kein Laderegler notwendig. Natürlich könnte es so
auch zu einer Überladung des Akkus kommen, jedoch stelle ich mir die
Frage, ob es bei einer Aufladung mit max. 1/72 C überhaupt dazu kommen
kann. Im diesem Fall wäre dann z.B. ein Shuntregler nötig. Um den Akku
auch noch bei Spannungen <13,8 V zu laden ist ja ein step-up-Regler
nötig (ca. 0,1A bis ~0V bei 250W/m²). Sind euch Schaltungen oder ICs
bekannt, die aus einer Kombination von step-up-Regler und Shuntregler
bestehen ? Ich hoffe auf weitere Ideen und Anregungen von euch.

: Verschoben durch Admin
Autor: Profi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Diese nennen sich Buck-Boost-Regler, gibt es bei den bekannten
Verdächtigen (Maxim, LT, TI, Analog Dev. ...).

Die Frage ist, ob sich ein Boost lohnt, denn wenn die Spannung nicht
mal 14 V beträgt, dürfte der gelieferte Strom sehr niedrig sein.

Wichtiger ist eher, dass die Zellen gleichmäßig (ohne Schatten)
beleuchtet werden und sie senkrecht zur Sonne stehen.

Die Effizienz läßt sich deutlich vergrößern, indem man sie zusätzlich
mit Spiegeln / Linsen bestrahlt.

Ein weiterer Suchbegriff ist MPT (Maximum Power Tracker). Dieser wählt
die Belastung der Solarzelle (Impedanz) so, dass die maximale Leistung
herausgezogen wird.

Könnte man leicht mit einem µC (ADC für Strom und Spannung, PWM für
Boost und Buck) realisieren. Vorteil: man kann gleich AH-Zähler,
Voltmeter, I-Meter, Unterspannungsabschaltung etc. mit implementieren.

Autor: Noerbe (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

Das mit Stepup ist Unsinn. Wenn die Spannung so niedrig ist kommt aus
dem Modul eh nichts mehr raus.

MPPT macht bei der Leistung auch überhaupt keinen Sinn. Ein Solarmodul
ist eben keine Konstantstromquelle. Um den MPP ist die Leistung relativ
konstant, da macht wandeln keinen Sinn.

Einfach nen LM317 auf 13,8V einstellen und gut ist. Etwas Kühlung wird
der brauchen. Oder noch einfacher einen PB137.

Gruß,
Norbert

Autor: Lai (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nachdem Step up wandler hier ja bekanntlich keinen sinn macht
hat sich ja Maxim auch keine Gedanken darüber gemacht und es
ist auch nicht folgendes Appnote herausgekommen:
http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote_number/484

Warum das doch Sinn macht?
ich sag nur Leistungsanpassung (und wer in Solarschaltungen
Kühlkörper braucht, verbrät eindeutig zu viel Energie aber
der Strom kommt ja aus der Steckdose!)

73 Lai

Autor: Profi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie in der Maxim-AN scön beschrieben ist, verwendet man einen Step-Up
(=Boost) dann, wenn die Anzahl der Solarzellen geringer als Ubatmin /
0,48V ist.
Ein Step-Down (=Buck) kommt dann zum Einsatz, wenn die Anzahl der
Zellen größer als Ubatmax / 0,48V ist. Gefällt mir eindeutig besser.
Bei höherer Eingangsspannung sind die Ströme und damit die Verluste
geringer.

Die Frage ist, warum sie den DC-DC-Konverter immer nur ein- und
ausschalten, und nicht das PWM-Verhältnis ändern.
Evtl. kann man dann den Konverter auf maximalen Wirkungsgrad trimmen.

Wieviele Zellen hat das Modul?
Wenn es etwa 13,5V / 0,484V =27,89 sind, ist das Modul sowieso optimal
an einen 12V-Akku angepasst. Ob dann ein Schaltregler noch viel
bringt?

Ein minimaler Einsatz von Elektronik und Spiegeln hilft, die ohnehin
teuren Zellen wenigstens optimal einzusetzen.

Autor: Norbert (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

In der Appnote geht es um NiCd Zellen, die viel mehr in der Spannung
beim Laden variieren. Ausserdem geht es um kleine Leistungen und da
eine Zelle immer schon so geringe Spannung hat bräuchte man sonst irre
viele kleine Zellen und das ist teuer.

Ist hier eigentlich einer, der ein Datenblatt eines Solarmoduls
wenigstens mal von weitem gesehen hat?

Das Solarmodul was er da hat nennt sich deswegen 12V nominal, weil man
damit 12V Bleiakkus ohne Wandler laden kann.
Die Mpp-Spannung ist auch nicht wie angegeben sondern deutlich
niedriger weil das Modul in der Sonne ziemlich warm wird. Das sind
leicht mal 50° und Schwupp sind es 1-2V weniger.
Dann ist er mit der Mpp-Spannung schon fast bei der Batterie und wie
gesagt, um den MPP herum (bis ca. +-10%) ist die Leistung fast
konstant.
Ach ja, er braucht auch noch eine Diode damit nachts nichts aus der
Batterie in die Module fliesst. Das ist auch bei einem Buck-Regler
zwingend.

Und der Stepupregler ist hier völliger Unsinn.
Wenn er bei 13,8V nicht mehr genug Strom bekommt, bekommt er darunter
auch nicht viel mehr als ein paar µA.
Die Mpp-Spannung ist nur sehr wenig von der Einstrahlung abhängig, noch
weniger als die Leerlaufspannung. Erst wenn fast nix mehr an Leistung da
ist, geht die Spannung spürbar runter. Da kommen bei diesem Modul
vielleicht gerade noch ein paar µA raus.

Ich würde das Modul mit ner Diode in Reihe einfach so anhängen. Die
0,5A kommen hier in D sowieso fast nie raus und selbst darüber lacht
sich die 36Ah Batterie kaputt. Für die Ängstlichen gibt es dann die
Lösung mit dem LM317 oder PB137.

Alles andere ist hier einfach unsinnig.

Ach ja, mindestens bei Ladereglern bis einige 100W bzw. Euro gibt es
auch keine Wandler.

Gruß,
Norbert

Autor: Norbert (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ach ja, das Modul hat 36 Zellen...

Autor: typeA (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Für alle, die es noch interessiert, hier ist mal das Datenblatt des
Solarmoduls. Es ist von Reichelt (SOLARPANEL A6W / 49€). Falls euch
günstigere/bessere bekannt sind könnt ihr mir das gerne mitteilen.

Einen Festspannungsregler möchte ich eigentlich nicht einbauen. Das
Modul hat ja nicht gerade eine große Leistung, ist aber für meine
Anwendung völlig ausreichend. Bei leerem Akku verbrät der
Festspannungsregler ja nur unnötig Leistung.

Was immer noch nicht geklärt ist, ob ich mit einer Ladung von max. 1/72
C den Akku überhaupt überladen kann. Ich verwende den Akku nur, weil er
am billigsten ist. Die Gasungsspannung beträgt ja ca. 14,4V. Wie hoch
muss der Strom eigentlich sein, damit eine nennenswerte Gasung auftritt
?

Autor: Lai (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So ich hab mir mal die Arbeit gemacht und aus dem Datenblatt
die nette Kurve ins Excel abgetippt, und dann sieht man schön
das die Maximalleistung bei so zirka 16 Volt ist und das bei 11.3
Volt (70% Entladener Akku da wo die meiste Energie in den Akku soll )
das SolarPanel mal grade 4,3 Watt liefert also 1,8 Watt (34%)
weniger als wenn man das Panel bei 16Volt mit Step down Regler
Betreibt.

Irre ich mich jetzt da oder bringt der Step down Regler mehr als eine
Sonnennachführung?

73 Lai

Autor: typeA (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ob du dich irrst, kann ich dir leider nicht sagen. Ich kenne mich mit
Solarmodulen noch nicht so gut aus. Ich müsste erstmal eins haben, um
Erfahrungen zu sammeln. Danke erstmal für deine Mühe.

Viele hier meinen ja, dass sich ein step-up nicht lohnen würde. Ich
finde es recht dumm, dass alles unterhalb der 11,3 Volt-Grenze
(Tiefentladung) nicht genutzt werden soll.
- also im Bereich von 4,3W bis 0,5 W (6 bis 7 V / bewölkt-Winter) -

Über die Zeit gesehen, könnte das evtl. sogar mehr ausmachen als die
Nichtnutzung der Maximalleistung. Das Gerät soll ja nicht nur im Sommer
arbeten, sondern mindestens von Frühling bis Herbst.

Ich habe mir noch mal folgendes angesehen :
http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/MAX5072.pdf
Was haltet ihr davon ?

Auf diese eine Frage konnte ich leider immer noch keine Antwort
finden:
Ist ein Überladen / eine nennenswerte Gasung mit 1/72 C überhaupt
möglich ?

Autor: Lai (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Schau mal da sollte so zimlich alles Über Bleiakkus drinnen Stehen!
http://www.elweb.info/projekte/dieterwerner/AKKU1A1.pdf

und noch mal zu Appnote:
http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote_number/484

die hier gezeigte Schaltung betriebt das Solarmodul immer
im Optimalen Bereich da bevor die Spannungswandlund (up/down)
eingeschaltet wird erst ein Kondensator geladen wird...
(um den Stepupwandler im Optimalen wirkungsbereich betreiben
zu können... auserdem ergibt sich somit eine Automatische
Anpassung an die Solarzellenkennlinie ...)

und ja man kann mit 1/72 C den Akku überladen steht in der AKKUA1.pdf

73 Lai

Autor: Norbert (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

>MAX5072.pdf
Hast Du das Gehäuse gesehen? Viel Spass beim Basteln!

>Stepup
Schau Dir die Zahlen von Lai an. Dort siehst Du schon, daß die Spannung
nur minimal von der Leistung abhängt.
Ich habe hier mal ein 5W-Modul vermessen. Uoc und Isc. Isc ist immer
ein gutes Maß für die Leistung und Impp ist normalerweise etwa in der
Gegend von 80% Isc. Umpp ist etwa 78% Uoc.
Uoc[V]   Isc[mA] Pmpp(ca.)[W] Umpp(ca)[V]
20,1     136      1,7         15,6
19,2     27,2     0,33        14,9
15,1     2,5      0,02        11,8
12,3     1,7      0,013       9,6
Das ist der Grund, warum bei einem solchen Modul und einer 12V Batterie
ein Stepup Nonsens ist.

>Stepdown
Leute, lest das Datenblatt doch bitte gründlicher und nehmt mal nen
Taschenrechner zur Hand.
500W/m² ist eine nicht so schlechte Einstrahlung in D, nehmen wir den
Mpp bei 16,5V an. Das ist bei 25°!!! Das Modul wird aber eher so
40°warm sein, damit sind das eher nur 15,5V und eine Diodenstrecke
braucht man zwingend, macht 15V. Daß die Batterie bei 11,3V ist ist
eher unrealistisch. Macht man das öfter, braucht man sich über Gasung
eh keine Gedanken mehr zu machen. Eher ist so gut halbvoll anzunehmen.
Das wären so 12,3V vielleicht. Dann ziehen wir das Modul also etwa 2,7V
nach unten vom Mpp weg. Das kostet plötzlich weniger als 10% Leistung.
Der Stepdown-Wandler müsste also >95% Wirkungsgrad haben, damit man
überhaupt einen Effekt merkt. Das ist nicht so einfach, denn der
verbraucht ja immer etwas Strom, schon ohne Verluste an Bauteilen.

Mit einigem Aufwand könnte man da die letzten mW rausquetschen aber das
ist Blödsinn.
Auch der Eigenverbrauch eines Linearreglers macht den Kohl nicht fett
und wenn es Dich stört, dann gibt es Regler mit sehr geringem
Eigenverbrauch (~100µA).

Gruß,
Norbert

Autor: Horschti (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Na klar ist der Step-up dumm, wenn er für nicht beleuchtete Solarzellen 
benutzt werden soll. Dann fließt nämlich einfach kein Strom. Und ohne 
Strom kein Step-up.
Sinn macht der Step-up bei weniger Solarzellen, die aber beleuchtet 
werden. Das ist ein anderer Fall, weil man ja z.B. wenige große Zellen 
nehmen kann, die dann sehr wohl Strom machen, somit also Leistung 
(P=UxI) da ist.
Wenn ein Panel mit mehr Zellen nicht mehr beleuchtet wird und deshalb 
die Spannung zurückgeht, dann ist auch der entnehmbare Strom so gering, 
dass der step-up nix bringt.

Also:
U solar (nenn) > U batt -> Step-Down
U solar (nenn) < U batt -> Step-Up

So einfach ist das. Und alles nur wegen P=UxI.

Viele Griesse an die Physik,

Autor: Matze (Gast hier) (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Völlig richtig,
MPPT bringt nur bei großen Unterschieden zwischen Modulspannung im mpp 
und Akkuspannung was (z.B. im Winter, wenn die Modulspannung hoch geht).
Im allg. wird bei Modulleistungen kleiner 100Wp davon abgesehen, denn 
wenn man für den den Mehrpreis des MPPTs stattdessen ein größeres Modul 
kauft, hat man dann einen wesentlich größeren Mehrertrag, als durch den 
MPPT.
Wer's dennoch unbedingt machen will - gerne, ist auch ein schönes 
Projekt, um was dazu zu lernen. Hierzu eine hübsche Schaltung: 
angehängt.
Und dieser Link:
http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=H...
(nur für kleiner 14V Eingangsspannung geeignet)

Autor: Ben (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
schon mitbekommen, daß der thread aus 2006 ist? :)

Autor: Jürgen (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Willste dich wieder einmal wichtig machen!

Autor: hansi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

hab mal eine Frage ich hab ein Panel das ca 180ma (9 Zellen a 20ma aus 
solarleuchten je 3 in reihe und die dann parallel) liefert bei 10V kann 
ich damit einen 6V Bleiakku laden ?

Gruß Hansi

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> hab mal eine Frage ich hab ein Panel das ca 180ma (9 Zellen a 20ma aus
> solarleuchten je 3 in reihe und die dann parallel) liefert bei 10V kann
> ich damit einen 6V Bleiakku laden ?

Im Prinzip ja.

Ich hab zwar keine Ahnung, wie aus 3 Zellen a 20mA parallel dann 180mA 
werden sollen, doer aus 3 in Reihe dann 10V, aber nehmen wir einfach mal 
an daß cih das nicht verstanden habe.

Dann kann man damit einen Bleiakku laden, denn 10V passt ganz gut.
Wie man eine Überladeschutzschaltung und eine Tiefentladeschutzschaltung 
baut, steht hier:

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-fa...

Autor: hansi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es sind 3 Zellen a 3,3V die in Reihe geschaltet sind also

[Zelle1] - [Zelle2] - [Zelle3]
   |                      |
[Zelle4] - [Zelle5] - [Zelle6]
   |                      |
[Zelle7] - [Zelle8] - [Zelle9]
   |                      |
   +                      -

Habe bisher einen 9V Block 200maH geladen mit nur einer Diode.

Ist es überhaupt möglich einen 6V 4Ah Akku damit zu überladen ?
müsste man da nicht mehre Tage laden ?

Danke für die Info`s

Bin noch etwas unbeholfen :)

Beste Grüße Hansi

Autor: citb (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Da da ca 60mA geliefert werden sollte das zumindest Wochen dauern...

citb

Autor: hansi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Müsste das nicht 180ma ergeben ? :O

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es sind drei Zellen parallel, also 3 x 20 mA = 60mA
und zusätzlich jeweils drei in Serie, also 3 x 3,3V = 9,9V.
Ergibt 60mA * 9,9V = 594 mW.

Das kann man leicht überprüfen: 9 Zellen x 3,3 V * 20 mA = 594 mW = 0,6 
W

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die 60 mA sind recht wenig. Bei einem 4 Ah Akku sind das etwa 0,01C, den 
kannst du damit nicht sinnvoll laden. Rein rechnerisch würde das etwa 
ein Jahr dauern.

Autor: hansi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
gibts da überhaupt die Möglichkeit mit einer Regelung mit so wenig Strom 
einen  9V NiMH Akku zu laden ? da der Bleiakku ja dann ausscheidet :)

Gruss Hans

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.