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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik RC-Auto mit Solarzelle UND Akku versorgen


Autor: Schlaumy W. (schlaumy)
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Hallo!

Ich möchte ein RC-Auto mit einer Solarzelle und einem Akku versorgen.

Die beiden parallel zu schalten erscheint mit nicht als gute Idee. Bei 
wenig Sonnenlicht speist der Akku die Solarzelle mit. Ich denke, das ist 
auch für die Solarzelle schädlich. Ich hab allerdings (noch) wenig 
Knowhow für PV.

Normalerweise speist der Akku (LiPo, 7,2V) den Fahrtenregler, Empfänger 
und die Servos direkt.

Wie also kann ich eine Solarzelle dazu"hängen", die bei guter 
Sonnenbestrahlung den Verbrauch des Akkus mindert. Ich denke da an einen 
Stützelko, der zwischen Akku und Fahrtenregler hängt, und einen 
BuckBoost-Converter, der die Energie von Solarzelle zum Stützelko und 
somit auch Akku und Fahrtenregler schaufelt.

Ich hoffe auf Euren Input - ich stehe noch dazu recht unter Zeitdruck.

Lg,
Schlaumy

: Verschoben durch Moderator
Autor: Juergen P. (optronik)
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>Bei wenig Sonnenlicht speist der Akku die Solarzelle mit.

Dann fehlt da wohl eine Diode die das verhindert!

Womöglich fehlt dann auch noch eine Ladeelektronik, so dass die 
Solarzelle im dümmsten Fall noch deine Akkus zerstört.

: Bearbeitet durch User
Autor: Cyblord -. (cyblord)
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Schlaumy W. schrieb:
> Hallo!
>
> Ich möchte ein RC-Auto mit einer Solarzelle und einem Akku versorgen.
>
> Die beiden parallel zu schalten erscheint mit nicht als gute Idee. Bei
> wenig Sonnenlicht speist der Akku die Solarzelle mit. Ich denke, das ist
> auch für die Solarzelle schädlich. Ich hab allerdings (noch) wenig
> Knowhow für PV.

Google mal nach "Diode".
Alternativ gleich einen richtigen Laderegler einsetzen. Vorallem beim 
Laden von Lipos MUSS ein entsprechendes Ladegerät verwendet werden. Mit 
Balancer am besten.
Direkt an einer Solarzelle kannst du vielleicht nen Bleiakku laden. Aber 
keinen Lipo.

>
> Normalerweise speist der Akku (LiPo, 7,2V) den Fahrtenregler, Empfänger
> und die Servos direkt.

Wirklich? Sind das Hochvoltservos? Oder ist da noch ein BEC, im 
Fahrregler z.B. dazwischen?

> Ich hoffe auf Euren Input - ich stehe noch dazu recht unter Zeitdruck.

Folgender Input: Berechne doch mal was die Solarzelle überhaupt 
theoretisch bringt?
Spoiler: Sie bringt so extrem wenig dass du sie weglassen kannst. Vor 
allem weil die Fläche schätzungsweise sehr klein sein wird.

Hirngespinst. Ohne technischen Nutzen.

Genug Input?

: Bearbeitet durch User
Autor: MaWin (Gast)
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Schlaumy W. schrieb:
> Ich hab allerdings (noch) wenig Knowhow für PV.

Offenkundig.

Schlaumy W. schrieb:
> stehe noch dazu recht unter Zeitdruck.

Selber schuld.

RC Autos ohne Solarzelle gibt es reichlich, und fertig, für jedes 
Budget.

Damit ist das Problem gelöst, denn eine Solarzelle auf einem Auto ist so 
sinnlos wie ein Kropf  niemals in der Lage genug Energie zu 'ernten'.

Sie müsste die 100-fache Fläche haben.

(NiCd Akkus lassen aich leicht mit unterdimensionierten Solarzellen 
laden da die letztlich Konstantstromquellen sind, einfach eine mit einer 
Nennspannung überhalb der Akkuspannung über eine Diode die nachts 
verhindert dass Strom zurückfliesst anschliessen, egal was noch am Akku 
hängt, Dsuerladung ist normalerweise mit C/20 erlaubt, erst recht wenn 
Nachts Pause ist).

Autor: Ralf L. (ladesystemtech)
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MaWin schrieb:
> denn eine Solarzelle auf einem Auto ist so
> sinnlos wie ein Kropf

Im Prinzip richtig. Aber wenn das Fahrzeug nur 20 Minuten fahren soll 
und danach 8 Stunden auf der sonnigen Terrasse rum steht, macht das 
evtl. doch noch Sinn. So ein Spielzeug ist ja überwiegend ein 
'Stehzeug'.

Autor: Cyblord -. (cyblord)
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Ralf L. schrieb:
> MaWin schrieb:
>> denn eine Solarzelle auf einem Auto ist so
>> sinnlos wie ein Kropf
>
> Im Prinzip richtig. Aber wenn das Fahrzeug nur 20 Minuten fahren soll
> und danach 8 Stunden auf der sonnigen Terrasse rum steht, macht das
> evtl. doch noch Sinn. So ein Spielzeug ist ja überwiegend ein
> 'Stehzeug'.

Dann kann man immernoch ein Ladegerät mit Solarzelle basteln. Ein Auto 
mit Solarzelle macht keinen Sinn.

Autor: Schlaumy W. (schlaumy)
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@MaWin und Cyblord: 2x recht. Und das Auto soll bei einem 
Solar-Wettbewerb mitfahren, wo solche RC-Autos genau NUR mit Solarzelle 
versorgt werden. Es darf allerdings ein Akku oder Elko als "Speicher" 
verwendet werden. Ich werde eh mal versuchen, daß Auto (es besteht 
bereits hw-mäßig) nur mal mit Solarzelle zu versorgen.

Diode ist eine gute Idee - ich hab (noch) keine Ahnung, wie sich die 
Solarzelle verhält. Grad hab ich gelesen, daß eine Solarzelle eine 
"vorgespannte" Diode ist, und die "Vorspannung" Iph ist abhängig von der 
Einstrahlung. Gut.

Ich werde mir mal anschauen, bei welcher Spannung die Solarzelle in die 
Knie geht, und eine Schottky-Diode als Ventil klingt auch sinnvoll

Auch die Verwendung von NiCd-Akku statt LiPo ist eine gute Idee - damit 
brauche ich mir um Balancer und Ladecontroller keine Gedanken machen.

Und ja, die Servos werden wohl vom Fahrtenregler versorgt, das war ein 
Unsinn meinerseits.

Danke für den Input! :-)

Lg,
Schlaumy

Beitrag #5455292 wurde vom Autor gelöscht.
Autor: Stefanus F. (stefanus)
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Ich glaube nicht, dass dein Modellauto stark genug ist, eine angemessen 
große Solarzelle zu transportieren. Das Verhältnis zwischen Gewicht, 
Größe und Energiegewinn passt hier nicht.

Wenn das einfach wäre, würden wir längst mit Solarautos zur Arbeit 
fahren - und sei es auch nur als Hybrid Variante und ein paar Liter 
Benzin zu sparen.

Autor: MaWin (Gast)
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Schlaumy W. schrieb:
> Und das Auto soll bei einem Solar-Wettbewerb mitfahren, wo solche
> RC-Autos genau NUR mit Solarzelle versorgt werden.

Dann wirf als erstes das GANZE Auto weg. Bastel aus Strohhalmen das 
leichteste Gestell auf 3 Rädern das die grösste Solarzelle tragen kann, 
nutze einen extrm leichten Glockenankermotor der gerade eben etwas mehr 
Kraft hat als das Auzo zu rollen damit er es langsam beschleunigen kann 
und nutze Niedrigleistungselektronik, Stromverbrauch im 
Mikroamperebereich. Bleibt ein Servo als Lenkung, leicht und langsam. 
Pollin S15JST

Autor: Schlaumy W. (schlaumy)
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Seht und staunt:
Youtube-Video "Solar RC Car Callenge FH Wels 2014"
Youtube-Video "SolarCAR CHALLENGE Wels: No fuel - no noise - just SPEED & FUN!"

Ist also nicht unmöglich - aber irgendwie denk ich mir auch, daß die 
Autos dort vom "Speicher" (der ja aufgeladen sein darf) versorgt werden, 
und nicht von der Solarzelle. Obwohl: Ich habe die Zelle noch nicht 
durchgemessen.

LG, Schlaumy

Autor: Johannes S. (jojos)
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Stefanus F. schrieb:
> Wenn das einfach wäre, würden wir längst mit Solarautos zur Arbeit
> fahren - und sei es auch nur als Hybrid Variante und ein paar Liter
> Benzin zu sparen.

Immerhin wird dran gearbeitet:
http://www.hochschule-bochum.de/solarcar/rennbetei...

Da sind dann auch Beispiele wie das in klein aussehen könnte, es muss 
nicht unbedingt ein hässliches Gerippe mit Solarzelle sein. Aber schmale 
Reifen, wenig Gewicht usw. sind die gleichen Gedanken die man sich da 
machen muss. Ein sehr anspruchsvolles Projekt.

Autor: Dirk D. (onemintyulep)
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Wenn die Autos mit einem geladenen Akku und einer Solarzelle an den 
Start gehen muss man sich um den elektrischen Anschluss der Solarzelle 
keine Gedanken machen, und sollte die Solarzelle evtl. aus einer 
Armbanduhr ausbauen....

Autor: Schlaumy (Gast)
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Problem: Es gibt eine technische Abnahme, von der ich nicht weiss, wie 
streng die ist. ;-)

Autor: RC Veteran (Gast)
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Autor: Cyblord -. (cyblord)
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Schlaumy W. schrieb:
> Und das Auto soll bei einem
> Solar-Wettbewerb mitfahren, wo solche RC-Autos genau NUR mit Solarzelle
> versorgt werden. Es darf allerdings ein Akku oder Elko als "Speicher"
> verwendet werden.

Also da würden mich doch jetzt die konkreten Regeln interessieren. 
Vorallem besteht ja ein himmelweiter Unterschied zwischen einem 
Pufferelko und einem dicken Lipo.

Aber ich würde auch sagen, wenn es um einen Wettbewerb geht, muss man 
ein ganz eigenes, genau darauf abgestimmtes Konzept erarbeiten und kann 
nicht einfach ein bestehendes RC Auto nehmen.

Autor: Stephan (Gast)
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Cyblord -. schrieb:
> Also da würden mich doch jetzt die konkreten Regeln interessieren.

Das hier könnte passen:
https://www.fh-ooe.at/fileadmin/user_upload/wels/l...

Ist aber reine Spekulation. Der TE sollte es besser wissen, sagt es aber 
leider nicht. Für eine sinnvolle Erst-Teilnahme sind da aber sicher mehr 
als ein paar Tage notwendig.

"Diode" ist für einen Wettbewerb aber sicher keine empfehlenswerte 
Lösung. Da kommt es auf das letzte % an.

Autor: Cyblord -. (cyblord)
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"Die Energieversorgung während der Rennen darf ausschließlich durch ein
Photovoltaikmodul erfolgen. Die erzeugte Energie kann direkt umgesetzt, 
oder
zwischengespeichert werden. "

Das lese ich aber so, als wenn da jeglicher Energiespeicher am Anfang 
LEER sein muss. Da bringt ein dicker Lipo dann gar nichts, außer viel 
Gewicht.

Autor: Schlaumy (Gast)
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Es steht später in der Ausschreibung irgendwo, dass der Speicher geladen 
sein darf.

Und es gibt ein Energielimit, je nach Klasse gesamt 4 bzw. 6 Wh.

Autor: Stefanus F. (stefanus)
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> Es steht später in der Ausschreibung irgendwo,
> dass der Speicher geladen sein darf.
> je nach Klasse gesamt 4 bzw. 6 Wh.

6Wh ist etwa die Hälfte von 4 Mignon Zellen. Damit fahren R/C Modelle 
für Kleinkinder locker eine Stunde lang um den Spielplatz.

Doch dann ist doch die Solarzelle praktisch ungenutzt. So kann das nicht 
ernsthaft gemeint sein.

Autor: Test (Gast)
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Ein kleines Photovoltaik Modul RC Größe sollte in einer Stunde wohl 
nochmal ca. 6 Wh in einer Stunde bringen wenn das ganze draußen im 
Juni/Juli zur Mittagszeit stattfindet.
Je nachdem wie lange dort gefahren werden soll, könnte die 
Leistung/Energie da schon relevant werden behaupte ich jetzt mal so.

Findet das ganze in einer Halle ohne spezielle Beleuchtung oder 
bedecktem Himmel statt, ist es wohl wirklich ein Witz ...

Autor: Test (Gast)
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Gerade mal in den FH ooe Link reingeschaut. Sommersonnenwende + gutes 
Wetter als Startbedingung. Die Wissen was Sie machen (zumindest wenn es 
dieser Wettbewerb ist). Ich habe mir den Thread mal gepinnt und schreibe 
wenn ich die Zeit finde vielleicht später noch ein paar Denkanstöße.

Autor: Schlaumy (Gast)
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Das steht in der Ausschreibung:

"Folgende Energiespeicher dürfen verwendet werden:
Akkumulatoren, Kondensatoren und Schwungmassen(??)

Der Gesamtenergieinhalt darf:
  in der Gruppe „Schüler / Jugend U20“ ___max. 6 Wh betragen___
  in der Gruppe „Hochschulen / Hobbymodellbauer“  max. 5 Wh betragen

Ausschlaggebend sind die Leistungsdaten die auf den Akkus bzw. 
Kondensatoren
aufgedruckt sind.

_ Beim Start der Rennen dürfen die Speicher geladen sein.___

Die Versorgungsenergie für Empfänger, Servos und Zeitnehmungstransponder 
(siehe Seite 4) muss vom Fahrzeug gewährleistet werden.

___Beim Rennen wird 20 min gefahren.___ Das sollte sich mit den 6Wh 
ausgehen, denke ich. Meine Leute haben auch schon gesagt, daß die 
Solarzelle wohl eher ein Jux ist, weil die fast nichts liefert.

Wir haben eine Version gesehen, bei der Elkos als Speicher verwendet 
worden sind. Es waren zwei Elko-"Bänke" mit jeweils ca. 12 großen 
Topf-Elkos.
Aber man wird so wohl kaum die Kapazität von einem NiMH-Elko 
zusammenbringen.

Lg, Schlaumy

Lg, Schlaumy

Autor: Cyblord -. (cyblord)
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Schlaumy schrieb:
> Wir haben eine Version gesehen, bei der Elkos als Speicher verwendet
> worden sind. Es waren zwei Elko-"Bänke" mit jeweils ca. 12 großen
> Topf-Elkos.
> Aber man wird so wohl kaum die Kapazität von einem NiMH-Elko
> zusammenbringen.

Nun, die Kapazität ist ja sowieso begrenzt. Und für solch kleine 
Kapazitäten sind Elkos besser.

Autor: MaWin (Gast)
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Schlaumy schrieb:
> Wir haben eine Version gesehen, bei der Elkos als Speicher verwendet
> worden sind

Wie blöd, teuer, gross und schwer. Eine Lithium-Batterie wäre klüger.
Es kann ja wohl nicht zu schwer sein, mal Energieinhalt vs. Gewicht 
unterschiedlicher Energiespeicher nachzuschlagen, heute Kleinkinder sind 
wirklich rotzfaul.
Solarzelle weglassen, bringt nicht mal was ihr Gewicht kostet. Ein 
nackter Solarzellenwafer wäre besser, wiegt einen Bruchteil einer 
eingegossenen Solarzelle.
Ein (gelenktes) Rad antreiben (leichter langsamer Motor, 6Wh in 20 min 
leersaugen sind 18W, oder satte 5A bei 3.6V Dauerstrom, das reicht ja 
für Rennwagen), 2 grosse (wenig Reibung) Räder als statische Stütze, 
Empfänger mit möglichst niedrigem Gewicht, alles direkt versorgt aus der 
Lithium mit 4.2 bis 2.5V, auch wenn das Auto zum Schluss langsamer wird.

Autor: Schlaumy (Gast)
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Also, 6Wh Energie wollen wir speichern.
6 Wh = 18000 Ws

Nach W = C*U^2/2 ergibt sich mit U =  7,2V ein C = 694,4F - absurd! Oder 
doch nicht?
Außerdem würden wir einen Spannungsregler benötigen, da ja beim Elko die 
Spannung mit der Entladung linear sinkt, nach I*t = Q = C*U.

Ein 7,2V-NiMH-Akku soll für eine Energie von 18000Ws bei Nennspannung 
eine Ladung von 2500As haben, das sind 0,6944Ah = 694,4mAh.
Diesen Akku würde ich nehmen:
https://www.conrad.at/de/akkupack-6x-micro-aaa-u-l...

Lg, Schlaumy

Autor: MaWin (Gast)
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Schlaumy schrieb:
> Lg, Schlaumy

Offenkundig beratungsresistent.

Autor: Stephan (Gast)
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Schlaumy schrieb:
> Ein 7,2V-NiMH-Akku soll für eine Energie von 18000Ws bei Nennspannung
> eine Ladung von 2500As haben, das sind 0,6944Ah = 694,4mAh.
> Diesen Akku würde ich nehmen:
> 
https://www.conrad.at/de/akkupack-6x-micro-aaa-u-l...

Der Akku hat ungefähr 40g mehr Gewicht als das Optimum.
Ein sinnvoller Racer im Rahmen des Reglements und mittlerer Panelgröße 
hat < 1kg. 600g halte ich für machbar.

Alleine durch die Akkuwahl verlierst du schon ca. 5% an Performance.
Ist natürlich egal wenn das Auto eh schon 3kg wiegt. Dann halt langsam 
fahren und die Gegner durch "Waffen" ausschalten.

Autor: Mani W. (e-doc)
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Schlaumy schrieb:
> 6 Wh = 18000 Ws

Haben Deine Stunden nur 3000 Sekunden?


Ich würde da auf 21600 Ws kommen...

Autor: Schlaumy (Gast)
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Richtig! Danke! War ein Denkfehler.
(solche Beiträge wünsche ich mir ;-)

Dann kann fällt die Kapazität noch krasser aus.

BTW: Das Solar-Panel wurde durchgemessen: Bei Sonnenschein (Bewölkung) 
Leerlaufspannung 10,5V (10V) und Kurzschlussstrom 1A (0,8).

Ich bin echt erstaunt. Das sind nach der Solar-Kennlinie ca. 10W bei 
IdealBelastung. Wie das in Verbindung mit dem NiMH-Akku ausschaut, muss 
ich noch gucken.

Aber man wird den Akku deutlich kleiner machen können. Und leichter.

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