Stromversorgung mit Solarmodulen

[Jodler (Gast)]

Mein Projekt ist es, Li-Ionen Akkus (1-Zelle) mit Hilfe von Solarmodulen 
aufzuladen und parallel noch eine Last zu treiben.

Ladestrom (Akku): mind. 1A
Ladespannung (Akku): 4,2V (intelligente Regelung)
Last (nicht Akku) soll mit 10W  Spitzenleistung versorgt werden bei 3,3V 
-->3A.
Versorgung der Last entweder über geladenen Akku, oder über Solarzellen 
falls Akku entladen (am laden ist).

1. Version (Solarzellen parallel)
Vorgaben:
Eingangsspannung: 1,7V

2. Version (Solarzellen in Reihe)
Vorgaben:
Eingangsspannung: 6V

Meine Idee war jetzt, die Eingangsspannung bei Version 1 mit einem 
Boost-Converter auf 5V zu wandeln, danach die 4,2V auf einen Lade-IC zu 
geben um das Laden des Akkus zu regeln. Und prallel zum Lade-IC hätte 
ich einen Buck-Converter mit 3,3V verwendet für die Last.

Jedoch habe ich keinen Boost-Converter gefunden, der 3A Ausgangsstrom 
unterstützt für die Spitzenleistung bei 1,7 V.

Bei Version 2 hätte ich nun eine höhere Eingangsspannung durch die in 
Reihe geschalteten Solarzellen, jedoch einen niedrigeren Strom. Die 6V 
könnte ich nun direkt auf ein Lade-IC geben und parallel noch auf einen 
Buck-Converter für die Last.

Habt ihr Ideen wie ich das ganze realisieren kann?
Danke im Voraus schonmal für die Hilfe.

[Harald W. (wilhelms)]

Jodler schrieb:

> 2. Version (Solarzellen in Reihe)
> Vorgaben:
> Eingangsspannung: 6V

Nur diese Version wird zuverlässig funktionieren. Die Solarzellen
werden parallel zum Akku geschaltet. Die Ladespannung wird durch
einen Parallelregler auf 4,1...4,2V begrenzt.

[Jod L. (jodler)]

Wieso sollte das mit Hilfe eines Boost-Converters nicht gehen? Ich hätte 
doch dadurch eine höhere Spannung.

[a.leuchter (Gast)]

Jod L. schrieb:
> Wieso sollte das mit Hilfe eines Boost-Converters nicht gehen? Ich hätte
> doch dadurch eine höhere Spannung.

Ja, du möchtest etwas ganz großartig einmalig monumental kompliziertes 
entwerfen um deine komische 10W Gartenlampe zu betreiben.
Dann bau es doch einfach so wie du denkst und nerve nicht.
Ergebnis bitte hier vorstellen.

[Harald W. (wilhelms)]

Jod L. schrieb:

> Wieso sollte das mit Hilfe eines Boost-Converters nicht gehen? Ich hätte
> doch dadurch eine höhere Spannung.

Das müsste dann aber ein MPPT-Wandler sein.

[Jod L. (jodler)]

Also zum ausprobieren würde ich statt der Solarzellen erstmal ein 
Netzteil nehmen und die Spannung simulieren, MPPT brauch ich nur bei 
Solarzellen oder?

[Harald W. (wilhelms)]

Jod L. schrieb:

> Also zum ausprobieren würde ich statt der Solarzellen erstmal ein
> Netzteil nehmen und die Spannung simulieren, MPPT brauch ich nur bei
> Solarzellen oder?

Mit Netzteil würde es funktionieren, mit Solarzellen nicht.

[hinz (Gast)]

Harald W. schrieb:
> Jod L. schrieb:
>
>> Also zum ausprobieren würde ich statt der Solarzellen erstmal ein
>> Netzteil nehmen und die Spannung simulieren, MPPT brauch ich nur bei
>> Solarzellen oder?
>
> Mit Netzteil würde es funktionieren, mit Solarzellen nicht.

Man kann mit einem Labornetzteil ganz einfach Solarzellen simulieren, 
man braucht nur ein paar Leistungsdioden dazu.

[Michael B. (laberkopp)]

Jod L. schrieb:
> Wieso sollte das mit Hilfe eines Boost-Converters nicht gehen?

Weil so ein Konverter die Ausgangsspannung und nicht die 
Solarzellenbelastung regelt.

Er wird also, wenn die Solarzelle wegen zu wenig Licht zu schwach ist, 
mehr Strom ziehen als sie liefern kann, und damit die 
Solarzellenspannung in die Knie zwingen.

Eine überlastete Solarzelle liefert nur unwesentlich mehr Strom aber 
fast keine Spannung mehr, die Leistung ist also fast 0. Und bleibt auch 
da, selbst wenn es heller wird. Deadlock.

Boost-Konverter passen also nicht zu Solarzellen, man bräuchte MPP 
Regler, das ist eine der allerersten Grundlagen die man als Anwender von 
Solarzellen lernt, so ähnlich wie man als allererstes lernt daß LEDs 
einen Vorwiderstand (bzw. shunt einer Konstantstromregelung) brauchen. 
Bei deinen kleinen Leistungen ist aber jede Reglerelektronik teurer als 
einfach ein paar Prozent mehr Solarzellenfläche, daher lohnen sich 
kleine MPP Regler nicht.

Nur 2. führt zur Lösung.

6V sind nach Abzug der Diode die ein Entladen in der Nacht verhindert 
auch nicht so unpassend für 4.2V einer LiIon, man ist fast am Punkt der 
besten Leistungsanpassung. Man braucht nur einen Regler der bei vollem 
Akku die Solarzelle kurzschliesst. Der Regler muss auf 0.5% genau 
arbeiten, z.B. MCP65R41.

Jodler schrieb:
> und parallel noch auf einen Buck-Converter für die Last.

Die Last wird immer aus dem Akku versorgt.

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.5