Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Mit einzelner Solarzelle (0,5V) LiIon Akku laden


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von Gordon M. (headless)


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Hallo zusammen.

Ich habe mir bei eBay ein Packen einzelne bifacial Solarzellen 
geschossen. Jetzt die große Frage: Gibt es einen Laderegler für LiIon 
Akkus (ca. 1600mAh), der mit 0,5V arbeiten kann?
Ich habe da verschiedene Projekte im Kopf, wofür ich die Zellen nehmen 
möchte. Dabei würde ich bei den meisten gern einfach nur eine einzelne 
Zelle verwenden. 4W reichen völlig aus. Bei einem Projekt werde ich mal 
4 Zellen in Reihe schalten.

Die Spezifikation der Zellen:
Grösse: 156mm x 156mm
Wirkungsgrad: 19,2 % - 19,8 %
Nennleistung (MPP): 4.42 W ( 6,63 Watt )
Spannung bei Nennleistung Vpmax 0,50 Volt
Leerlauf Spannung Voc: 0,62V
Maximale Leistung Strom (Impp): 8,84 A
Ein Kurzschlussstrom (ISC) 9,34 A

Danke und viele Grüße
HeAdLeSs

: Bearbeitet durch User
von Schlumpf (Gast)


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Der TPS61200 (TI) geht bis 0,3V runter, kann aber nur 600mA am Ausgang.

Mit diesem Chip kannst dir dann die Versorgung für deinen Laderegler 
erzeugen.

von Gordon M. (headless)


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Ah ok. Ich schalte den TPS61200 als Boost Konverter vor die eigentliche 
Ladeelektronik?
Also: Solarzelle (0,5V) -> TPS61200 (In: 0,5V, Out:5V) -> TP4056 -> 
LiIon Akku
Richtig?

Gut 600mA ist bei einer Zelle absolut ok. Mehr bringt sie eh nicht. Bei 
4 Zellen in Reihe müsste man dann noch mal schauen. Obwohl... könnte man 
die TPS61200 parallel betreiben? Also 4 einzelne Zellen mit 4 TPS61200 
und diese gehen dann alle an den TP4056 Eingang? Das geht so nicht, 
oder?

von Schlumpf (Gast)


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Gordon M. schrieb:
> Also: Solarzelle (0,5V) -> TPS61200 (In: 0,5V, Out:5V) -> TP4056 ->
> LiIon Akku
> Richtig?

Exakt

Gordon M. schrieb:
> Mehr bringt sie eh nicht. Bei
> 4 Zellen in Reihe müsste man dann noch mal schauen

Du weisst schon, dass sich bei der Reihenschaltung nicht die Ströme 
sondern die Spannungen addieren?

Gordon M. schrieb:
> Also 4 einzelne Zellen mit 4 TPS61200
> und diese gehen dann alle an den TP4056 Eingang? Das geht so nicht,
> oder?

Nein, das kannst du so nicht machen.

Aber suche dir doch einfach einen anderen Konverter für deine 
4-Zellen-Lösung.
Du kommst ja dann auf Minimum 2V.
Dann kannst du dir ja einen Boost-Converter suchen, der mehr Strom kann 
und mit 2V am Eingang klar kommt.

von Johnny B. (johnnyb)


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Hier gibts noch einen speziellen von TI für solche Anwendungen mit 
eingebautem Laderegler. Aber eignet sich wohl nur für eine einzelne 
Zelle:

Ultra Low Power Harvester Power Management IC with Boost Charger, and 
Autonomous Power Multiplexor
http://www.ti.com/product/BQ25505

von Karl K. (karl2go)


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Dumme Frage, aber: Warum?

Wenn ich weiss, dass ich LiIon mit 4.2V Ladeendspannung laden will, 
warum kaufe ich dann nicht Module mit 6V 5W? Die kann ich mit einem 
Tdingsbums, die Dinger gibts massenhaft bei Amazon, einem MAX1811 oder 
wenn ichs ganz ausreizen will einem LT3652 laden.

Eine Spannung von 0.5V auf 4V hochzujubeln geht nur sehr verlustreich, 
weil - naja Verluste halt.

Was übersehe ich hier, das die Zellen mit 0.5V, aber 8A sinnvoll macht.

von Schlumpf (Gast)


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Karl K. schrieb:
> Was übersehe ich hier, das die Zellen mit 0.5V, aber 8A sinnvoll macht.

Vermutlich nur, dass die Zellen bereits gekauft sind.

von Schlumpf (Gast)


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Johnny B. schrieb:
> Hier gibts noch einen speziellen von TI

Und der läuft erst ab 0.6V los.
Das könnte mit der o.g. Solarzelle knapp werden

von Gordon M. (headless)


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Also wenn ich nicht ganz falsch liege dann kriege ich aus 4 Zellen in 
Reihe geschaltet 2V raus (4x 0,5V). Das will ich dann ja, in dem Fall.

Hab mir gerade mal die Preise angesehen... mir dämmert das ich da einen 
Denkfehler hatte... als ich die Zellen günstig gekauft habe. Ein 
TPS61200 liegt bei ca. 20-25 Euro :-o

@Karl
Ja, hatte sie halt günstig in der Bucht gesehen. Und das W/€ Verhältnis 
ist halt gut. Die kleinen Module (5-6V * ...(m)W) empfinde ich als 
extrem teuer. Meinen Denkfehler habe ich dann ja nun gerade selbst 
festgestellt :-(
Aber nicht nur der Preis. Bei gleicher Baugröße bekomme ich aus den 
'normalen' Zellen mehr raus. Bei den hier gekauften 4,4W. Habe auch eine 
5V Zelle mit ungefähr gleichen Abmaßen gekauft. Die hat 1,25W. Ein 
enormer Unterschied.

von Karl K. (karl2go)


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Gordon M. schrieb:
> Bei den hier gekauften 4,4W. Habe auch eine
> 5V Zelle mit ungefähr gleichen Abmaßen gekauft. Die hat 1,25W. Ein
> enormer Unterschied.

Dann sind die Schrott. Eine 0.5V Zelle hat nicht den dreifachen 
Wirkungsgrad gegenüber einem Modul mit 5-6V.

Ich hab ähnlich große 12V 5W Module, aus denen bekomme ich auch 4W raus 
unter hiesigen Bedingungen. Die Nennleistung ist eh bei 1000W/m² 
angegeben, die Du hier nicht erreichst.

von Schlumpf (Gast)


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Also ich weiß ja nicht, wo du geschaut hast, aber beim Digikey kosten 
die 2,50/Stück

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Nimm doch einfach die LiIon-Spannung als Hilfsspannung, mit der der 
Ladecontroller arbeitet. Damit kann man problemlos einen LL-FET 
ansteuern, der mit 0,5V/10A auf eine StepUp-Drossel arbeitet und so die 
Spannung vom Solarmodul hochtransformieren.

von Karl K. (karl2go)


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Das könnte sogar der uC mit übernehmen. Nachteil, ist der Akku leer = in 
die Unterspannungsabschaltung gegangen -, bekommt man ihn da ohne 
Hilfsspannung nicht wieder raus.

von Gordon M. (headless)


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@Karl
Entschuldige, ich war falsch. 5V und 2,5 Watt.
Auszug:
Eigenschaft:
* Größe: 130mm* 150mm
* Spannung: 5V
* Strom: 500mAh
* Leistung: 2.5W
* Umwandlungsrate: 17%
* Gewicht: 92g/3.2oz
* Material: 1. Stütze: PCB 2. Schutzfilm: PE

Findet man in der Bucht wenn man nach "5V 2,5W" sucht. Die ganz normalen 
"Mini Solarmodule" ... schwarz und vergossen, mit Lötstellen auf der 
Rückseite.

@Schlumpf
Ja, der einzelne Baustein. Das stimmt. Aber mit SMD Löten habe ich es 
nicht so wirklich... hab ich mal probiert und dann lieber sein lassen. 
Kann mein Geld auch anders anzünden :-) Habe jetzt eine komplette 
Schaltung bei ELV gefunden, für 10 Euro. Die nennen das Teil 
"Solar-Boost-Converter SBC 300"

@Ben
Das klingt toll was du schreibst. Ich habe nur keine Ahnung was es 
bedeutet... :-)

von Karl K. (karl2go)


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Gordon M. schrieb:
> Entschuldige, ich war falsch. 5V und 2,5 Watt.

Ist doch für die Größe ok. Theoretisch sind bei 17% 3.3W möglich, da 
geht noch der Rand und die Zwischenräume weg.

Ob das Modul jetzt 17 oder 19% Wirkungsgrad hat ist auch egal, das 
spielt bestenfalls bei großen Anlagen zur Stromerzeugung eine Rolle. Im 
Kleinen musst  Du die Leistung eh überdimensionieren. Bei einem Modul 
gehen noch 8%, sprich etwa 1.5%-Punkte an Fresnelreflexion durch die 
Deckscheibe weg. Und wenn Staub drauf liegt...

von Karl K. (karl2go)


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Gordon M. schrieb:
> "Solar-Boost-Converter SBC 300"

Ok: Vergiss das. Hab mir gerade mal die Datenblätter zu TPS61200 
angesehen. Für 0.5V sind da schonmal keine Effizienzwerte angegeben. Der 
Chip liefert dabei gerade mal 100mA, was etwa 1A Eingangsstrom 
entspricht und Deine Zelle die 8A liefert nicht annähernd ausnutzt.

Extrapoliert hat der Chip dabei noch 30-50% Effizienz. Dir ist klar, das 
dabei weniger am Akku ankommt als mit den "schlechten" 6V Modulen und 
einfachem Shuntregler.

Schalte die Zellen in Reihe für Deine stromhungrige Anwendung. Kauf Dir 
5-6V Module - die liefern im Leerlauf bis 8V - und lade mit einem TP4056 
Modul, gibts für 7€ pro 5 Stück bei Amazon oder Max1811.

Es ist bei den niedrigen Spannungen immer besser runterzuwandeln als 
hoch.

von Gordon M. (headless)


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Ja, es scheint wohl wirklich einfacher (und auch günstiger) zu sein 
gleich richtige 5V Module zu kaufen.
Und aus den Zellen bastel ich mal irgendwann eine große Zelle mit mehr 
Volt.

Danke für eure Hilfe.

von Li+ Recyler (Gast)


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Gordon M. schrieb:

> Grösse: 156mm x 156mm
> Wirkungsgrad: 19,2 % - 19,8 %
> Nennleistung (MPP): 4.42 W ( 6,63 Watt )
> Spannung bei Nennleistung Vpmax 0,50 Volt
> Leerlauf Spannung Voc: 0,62V
> Maximale Leistung Strom (Impp): 8,84 A
> Ein Kurzschlussstrom (ISC) 9,34 A

Wie viele von denen bräuchte man um ein Dutzend parallel geschalteter 
18650er zu laden?
Die Ladeschlussspannung sollte bei ~4,0V liegen.

Reichen 8 von diesen bei nicht Super-Sonnenschein-Wetter aus, oder ist 
Umpp viel zu klein um entladene (3,5V) Zellen zu laden?

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