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.
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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.
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
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
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.
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
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 ?
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
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 ?
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
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
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,
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=H0,C1,C1003,C1037,C1078,C1089,P89360 (nur für kleiner 14V Eingangsspannung geeignet)
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
> 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-faq.htm#F.9.5
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
Da da ca 60mA geliefert werden sollte das zumindest Wochen dauern... citb
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
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.
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
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