Li-Ionen Akku mit Solarzelle laden

[Moritz (Gast)]

Mein Solarzelle liefert 5V und 81mA. Nun möchte ich damit meine zwei 
Akkus welche 7.2V haben laden. Diese sollen danach meinen uC mit 5V 
versorgen. Kann das überhaupt funktionieren und wenn nicht wie schaffe 
ich es den Akku zu laden? Wenn ja was muss ich beachten damit es sicher 
funktioniert und welche Bauteile benötige ich zusätzlich. Bin leider 
komplett ratlos auf diesem Gebiet.
Mit freundlichen Grüßen
Moritz

[Harald W. (wilhelms)]

Moritz schrieb:

> Mein Solarzelle liefert 5V und 81mA. Nun möchte ich damit meine zwei
> Akkus welche 7.2V haben laden.

Wenn Du zwei der Zellen in Reihe schaltest, sollte das klappen.
Du must natürlich die Ladespannung präzise auf 4,2V begrenzen.
Hinter dem Akku wird dann ein StepDown für die 5V geschaltet.
Stattdessen könntest Du natürlich auch eine fertige Powerbank
nehmen, und die Zellen plus Spannungsbegrenzung parallel zum
eingebautem Akku schalten. Was nicht klappen würde, wäre ein
StepUp direkt hinter die Solarzellen.

[Michael B. (laberkopp)]

Moritz schrieb:
> Bin leider komplett ratlos auf diesem Gebiet.

Leider.

Wie kommst du auf die unsinnige Idee, eine zu schwache Solarzelle einen 
zu spannungsstarken Akku laden zu lassen bloss um zum Betrieb des 
nachfolgenden Gerätes dem Akku wieder etwas wegzunehmen ? Man bräuchte 
MPPT Buck/Boost Wandler.

Jedes vernünftige Design würde die 5V (sicher Leerlaufspannung) 
Solarzelle eine gegen Überladung geschützte einzelne Zelle ladenlassen 
und dann die Zellenspannng wie in jeder Power Bank auf 5V für USB 
hochwandlen.

Problem: 5V sind trotzdem recht knapp. Wenn das die Leerlaufspannung ist 
und du eine LiIon Zelle mit Schutz-PCB hast, dann kannst du die 
Solarzelle direkt so wie sie ist anschliessen, in der Nacht entlädt sich 
dann der Akku etwas in die Solarzelle. Selbst wenn sich dann der volle 
Akku abklemmt, steigt die Spannung nicht über 5V, also bleibt der 
nachfolgende step up Wandler unbeschädigt.

                      +------+
  +----------------+--|stepup|-- +5V
  |                |  +------+
  |                |      |
  | +              | +    |
Solar   Akku_mit_Schutz   |
  |                |      |
  |                |      |
  |                |      |
  +----------------+------+---

Wenn die 5V aber Nennspannung sein sollten, die Leerlaufspannung dann 
eher bei 6.5V liegt, dann ist eine Diode in Reihe von der Solarzelle zum 
Akku sinnvoll (der Akku entlädt sich dann nachts nicht mehr in die 
Zelle), und parallel zum Akku eine Shunt-Spannungsregler der nicht mehr 
als 4.2V zulässt. Ein TL431 kostet zu viel Strom, es gibt aber einige 
TL431 Derivate die mit 55uA auskommen:  LF431(LiteOn), LA432, LMV431, 
TLV431, ZTLV431, AZ431L. Aber Achtung: Eine LiIOn will daß man die 
Ladespannung auf 0.5% genau einhält, das geht nicht mit normalen 1% 
Widerständen und normalen 2% TL431, sondern man braucht 0.5% Widerstände 
und TL431B.

   1N4148             +------+
  +--|>|--+---+----+--|stepup|-- +5V
  |       |   |    |  +------+
  |      17k  |    |      |
  | +     |   |    | +    |
Solar     +-TL431 Akku    |
  |       |   |    |      |
  |      25k  |    |      |
  |       |   |    |      |
  +-------+---+----+------+---

StepUp Wandler gibt es viele, billig, wie 
https://eckstein-shop.de/DC-DC-Step-up-Mobile-Voltage-Booster-Charging-Module-USB-2-5V-5V-1200mA-Stromversorgung

Wenn dein uC sehr wenig Strom braucht, dann lohnen sich 
Niedrigleistungswandler wie MAX1724.

Dann lonht sich auch ein weniger als 55uA fressender Überladeschutz, ein 
ICL7665 kann Überladung und Tiefentladung überwachen und verhindern und 
braucht nur 3uA, allerdings ist er nicht genau genug, man müsste also 
die Widerstände exakt anpassen und MOSFETs verwenden die auch bei 2.5V 
noch voll durchschalten wie FDN338 und IRL6244.

               Diode
      +------+--|>|------+----------+--------+---+---+-----+
      |      |           |          |        |   |   |     |
      |      |          R12         |       R23 10k  |     |
      |      |           |     +---------+   |   |   |     |S
      |      |           +-R13-|Out2 Out1|---)---+---(----|I P-MOSFET
      |      | N-MOSFET  |     |         |   |       |     |
   +  |      I|----+-----(-----|Hys2 Hys1|---+       |     |
 Solarmodul S|     |     |     |         |   |       | +   |
   -  |      |     |     |     | ICL7665 |  R22     Akku   |
      |      |     |     |     |         |   |       | -   |
      |      |    10k    +-----|Set2 Set1|---+       |     |
      |      |     |     |     +---------+   |       |     | +
      |      |     |    R11         |       R21      |  Verbraucher
      |      |     |     |          |        |       |     | -
      +------+-----+-----+----------+--------+-------+-----+

[Andreas B. (bitverdreher)]

Gibt es einen triftigen Grund, den uC mit 5V zu betreiben?
Nimm eine LiIon Zelle für diese Solarzelle, hänge sie über eine Schottky 
diode direkt an die Zelle und begrenze die Spannung mit einem Low power 
TL431 wie von Michael B. bereits beschrieben.
Der uC bekommt dann je nach Ladezustand der Zelle 3,3-4,2V ab. Da gibt 
es nichts zu regeln.
Und vergiss alle Ideen mit Schaltwandlern. Dafür liefert die Solarzelle 
nicht genug Strom.

[Dieter (Gast)]

Haben die zwei Akkus in Reihe bereits eine Schutzschaltung?
Wie wurden diese bisher geladen?