Li Polymer Akku über Solarzellen laden

Mathias Gast #1064280
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Hallo!

Ich möchte mit Hilfe von mehreren Solarzellen einen Li-Polymer-Akku 
laden.

Der maximale Platz für die Solarzellen liegt bei etwa 20x35mm.

Hierzu habe ich folgende Solarzellen gefunden:

IXYS XOB17-12X1:

22x7mm
In = 39mA
Un = 0.55V
P = 21.45mW

http://at.farnell.com/ixys-semicond.....bit-0-63v-42ma/dp/1426531

Von diesen Zellen habe ich 5x in Serie geschalten und somit eine 
Spannung von ungefähr 2.5V erhalten!

Pgesamt ~= 100mW

Zum Erreichen der benötigten Batteriespannung (4.5V) habe ich einen 
Boost Regler (TPS61070, 85% Wirkungsgrad) in Serie geschalten. Dieser 
läuft bereits ab einer Spannung von 0.9-1.1V. (Alternativ wäre noch der 
TPS61200 mit einer minimalen Eingangsspg. von 0.3V möglich).

Unbelastet funktioniert das ganze ja noch recht gut und der TPS61070 
erreicht seine 4.5V am Ausgang.

Nur sobald ich den Boost-Converter nur minimal belaste bricht die 
Spannung am Ausgang sofort zusammen.

Ein Beispiel:

*normales Tageslicht (15:00), leichte Sonneneinstrahlung:

Bei einer Belastung von 1k bricht die Ausgangspannung auf ungefähr 3.8V 
zusammen.

D.h. die 5 Solarzellen liefern gerade einmal 15mW (3.8²/1000), also 1/8 
der angegebenen Nennleistung.

Nur was ist der Grund für die sehr geringe Leistung?

Ist die Ursache alleine auf die Sonneneinstrahlung zurückzuführen, wobei 
1/8 der Nennleistung bei leichter Sonneneinstrahlung doch recht krass 
ist.

Oder liegt der Grund an der nicht vorhandenen Leistungsanpassung?

Ich habe mir überlegt mit einem uC einen Transistor per PWM anzusteuern 
der den Akku recht hochfrequent hinzu oder wegschaltet.

D.h. es wird die Last so angepasst, dass die Ausgangsspannung vom Boost 
Converter gerade nicht zusammenbricht.

Würde ich hier noch einen Widerstand benötigen der den Strom in den Akku 
begrenzt?

Das Prinzip der MPP (Maximum Power Point ) kann ich ja bei fixierter 
Ausgangsspannung nicht wirklich anwenden?

Eventuell hat ja jemand von euch schon Erfahrungen auf diesem Gebiet 
sammeln können.

Weiters wäre ein Richtwert für die Leistung von Solarzellen im Raum ohne 
Sonneinstrahlung interessant. (Bsp. 1/20 der Nennleistung).

Würde mich über Antworten freuen!

Vielen Dank, mfg Mathias
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Christian O. #1075170
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Hast du darauf geachtet, dass alle Zellen gleich stark bestrahlt werden 
und dass sie ziemlich exakt auf die Sonne ausgerichtet sind?
Wie hoch ist die Spannung am EINGANG des Wandlers? Wär interessant um zu 
wissen ob es an den Zellen oder am Wandler liegt, sonst kannst du ja 
schwer feststellen wie weit du vom mpp entfernt bist.
Also alle Ströme und Spannungen messen und eventuell mit den Diagrammen 
im Datenblatt des Wandlers vergleichen. Wenn ich mich nicht irre ist der 
Wirkungsgrad bei niedrigen Strömen eher schlecht.
Bist du sicher dass man den LiPo-Akku so laden kann? Die sind in der 
Hinsicht ja ziemlich empfindlich...
MfG, Christian
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Alexander S. Persönliche Seite #1075187
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> Ich möchte mit Hilfe von mehreren Solarzellen einen Li-Polymer-Akku
> laden.
> Der maximale Platz für die Solarzellen liegt bei etwa 20x35mm.

Sorry, aber das kann nichts werden. Die Fläche ist einfach zu klein.

  Pmax = 100mW
An einem durchschnittlichen Tag erreichst du tagsüber vielleicht 30mW.
Bei 2,5V sind das 12mA.
Du bekommst aber nicht 2,5V sondern nur 2V wegen der Diode damit der 
Akku nachts nicht entladen wird.
Außerdem scheint die Sonne nachts nicht.
  2V * 12mA / 2 = 12mW

Der Wandler hat bei so einem geringen Strom einen Wirkungsgrad von 50% 
wahrscheinlich sogar noch schlechter.
  12mW * 50% / 4,5V = 1,3mA


> Weiters wäre ein Richtwert für die Leistung von Solarzellen im Raum ohne
> Sonneinstrahlung interessant. (Bsp. 1/20 der Nennleistung).
ca. 1/100 der Nennleistung

http://de.wikipedia.org/wiki/Lux_(Einheit)#Beispiele_typischer_Beleuchtungsst.C3.A4rken
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BMK Gast #1075192
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Die vernünftigste Lösung wird hier mit 10 Solarzellen erzielt.

Die liefern ca. 5,5V im Leerlauf und 4,5V bei Pmax.

Dann eine Diode (Schottky), damit kein Rückstrom fließt.

Dann zur Begrenzung auf 4,2V  (LiPo Ladeendspannung)
eine Referenzdiode TL431 mit entspr. Widerstandsbeschaltung.
Hält max. 4,2V genau konstant und leitet ggf. bis 100 mA ab.

Damit erhält der Akku stets alles, was die Solarzellen hergeben.
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