Habe unlängst einen PWM Laderegler von Victron Modell Blue Solar 48-30 gekauft um damit meine 48V Gabelstapler Bleibatterie mit bis zu 30Amp aufzuladen. In der Beschreibung steht, daß man keine andere Stromquelle als ein PV Panel anschliessen darf. Das leuchtet zunächst nicht ein, weshalb habe ich das Teil aufgeschraubt habe um nachzuschauen was drin ist. Ich habe eine Induktivität und einen N-Kanal Mosfet erwartet, welche den Ladestrom ohne galvanische Trennung für den am Ausgang angeschlossenen Akku bei Eingangsspannungen bis zu 100 Volt regeln kann. Stattdessen ist keine Induktivität verbaut sondern eine H-Brücke mit 4 N-Kanal Mosfets. Nachdem die Eingangsspannung immer höher sein muß als die Akku Spannung, ist die Gate Ansteuerung der High-Side Mosfets mit einer höheren Spannung als Ubat offensichtlich kein Problem. Tatsächlich finden sich hierzu auch zwei schnelle Optokoppler zum uC. Aber wie funktioniert blos die Strombegrenzung ohne Induktivität ? Werden hier im 4 Quadranten Betrieb irgendwelche chemischen Effekte der Batterie oder Spezialverhalten der Solarzellen ausgenutzt ? Möglicherweise ist das bei den MPPT Ladereglern gleich aber ich blick da bislang nicht durch.
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J. V. schrieb: > Aber wie funktioniert blos die Strombegrenzung ohne Induktivität ? Die Solarzelle ist eine Stromquelle. Und wenn der Akku voll ist, dann wird die einfach kurzgeschlossen, was bei einer Stromquelle dem Leerlauf entspricht.
Ziemlich einfache Erklärung. Solarzellen scheinen im Gegensatz zu anderen Netzteilen oder Batterien dauerhaft kurzschlussfest. In der H-Brücke fliesst dann wohl absichtlich ein Kurzschlussstrom.
H. H. schrieb: > Die Solarzelle ist eine Stromquelle. Und wenn der Akku voll ist, dann > wird die einfach kurzgeschlossen, was bei einer Stromquelle dem Leerlauf > entspricht. Müsste es nicht heißen: Wenn der Akku LEER ist, dann wird die einfach kurzgeschlossen,... Wenn der Akku voll ist, dann sollte ja in den Constant Voltage Lademodus übergegangen werden und die viel höhere Spannung von den PV-Modulen limitiert werden (durch die PWM). Wenn der Akku leer ist, begrenzt der Akku die Spannung und die Stromquelle (die PV-Module) den Strom.
Timo N. schrieb: > Müsste es nicht heißen: > Wenn der Akku LEER ist, dann wird die einfach kurzgeschlossen,... Nein.
Timo N. schrieb: > H. H. schrieb: >> Nein. > > Ok. Kannst du ne Begründung nachschieben. Ich schätze deine Meinung. Kein CV-Lademodus.
J. V. schrieb: > In der H-Brücke fliesst dann wohl absichtlich ein Kurzschlussstrom. Das ist fast der gleiche Strom, der sonst auch fließen würde. Auf der Ausgangskennlinie eines PV-Moduls ändert sich zwischen MPP und Kurzschluss am Strom nicht so fürchterlich viel (+30%).
H. H. schrieb: > Nein. Ok. Kannst du ne Begründung nachschieben. Ich schätze deine Meinung. H. H. schrieb: > Kein CV-Lademodus. https://github.com/LibreSolar/pwm-2420-lus/blob/master/pwm-2420-lus.pdf Bei diesem OpenHardware-Projekt eines PWM Ladereglers steht zumindest was von CV-Lademodus. Wüsste auch nicht, was sonst bei erreichen der Ladeschlussspannung gemacht werden sollte.
Wolfgang schrieb: > Auf der > Ausgangskennlinie eines PV-Moduls ändert sich zwischen MPP und > Kurzschluss am Strom nicht so fürchterlich viel (+30%). 30% sind das nicht, ehr 10%.
Man braucht wohl einen Mosfet um die Panels mit der Batterie zu verbinden, einen um das Panel kurz zu schliessen und die restlichen zwei um die Batterie vom Kurzschluss abzutrennen. Werde das aber nochmal in die chronisch überlastete Reverse Engineering Abteilung geben um genau nachzuschauen. Am Hilfsausgang sind übrigens noch mal 2 N-Mosfets. Scheint aus Sicherheitsgründen allpolig geschaltet zu werden. Mit einer Vermutung als Halbbrücke bin ich nach alledem erst mal vorsichtig. Bei der Verbindung von PV zur Batterie wird die PV Spannung wohl sofort auf U-bat plus etwas mehr zusammenbrechen und ein entsprechender Ladestrom fliessen. Die Chemie der Batterie macht dann einen langsamen Spannungsanstieg auf welchen die PWM wieder abschaltet. Aus diesem Grund müsste es auch funktionieren, mit mehreren PWM Reglern parallel zu laden.
Timo N. schrieb: > Wüsste auch nicht, was sonst bei erreichen der > Ladeschlussspannung gemacht werden sollte. Einfach abgeschaltet, und erst bei deutlich niedrigerer Spannung wird wieder eingeschaltet.
J. V. schrieb: > Man braucht wohl einen Mosfet um die Panels mit der Batterie zu > verbinden, einen um das Panel kurz zu schliessen und die restlichen zwei > um die Batterie vom Kurzschluss abzutrennen. Es kann natürlich sein, dass zwei der MOSFETs als ideale Diode verwendet werden.
1: Das PWM dort ist Zeitlupe. 2: Man hat die Treiber so klein ausgelegt das sie den Strom der PV Module aushalten, diese haben keinen "Zuschaltstromspike" wie ein Netzteil mit Siebkondensator am Ausgang und könnten daher auf Kante genäht sein. Warum sollte man ein Panel kurzschließen? Damit es sich selbst erhitzt?
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bei einer Ausgangsspannung gegen Null ist auch die Leistung gegen Null. Im Leerlauf wäre der Strom gegen Null was auf das Gleich rauskommt. Möglicherweise gibt es aber in der Reihen und Parallelschaltung innerhalb des Moduls Spannungsabfälle und damit Verlustleistungen. Wo der Vorteil von einem Kurzschluß liegt erschliesst sich mir momentan auch nicht und ich wäre nicht selbst draufgekommen. Es ist aber eine passende Begründung dazu, daß man nur PV Module als Quelle anschliessen darf.
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Christian M. schrieb: > Warum sollte man ein Panel kurzschließen? Schaltung ist einfacher. > Damit es sich selbst erhitzt? Wird im Kurzschluss weniger warm als offen, allerdings nur geringfügig.
Was ist denn eine typische PWM Frequenz für PzS Bleiakkus ? Eigentlich wollte ich aus einer 80V PzS eine 48V PzS aufladen. Werde das aber nach den Ausführungen von H.H. tunlichst unterlassen. In diesem Zusammenhang fällt mir auf, daß in den Datenblättern der Laderegler (auch MPPT) immer ein maximaler Kurzschlussstrom des Strings angegeben ist. Wird so natürlich auch verständlich warum. Wenn die PWM schnell genug wäre, könnte man vielleicht mit einer externe Induktivität noch was machen ?
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J. V. schrieb: > Was ist denn eine typische PWM Frequenz für PzS Bleiakkus ? Das PWM zu nennen ist eigentlich sehr fehl am Platze. Und eine konkrete Zeit zu nennen ist nicht möglich, das hängt eben davon ab wie hoch die Hysrerese eingestellt ist, und von der Last am Akku (bzw dessen Selbstentladung). Das kann durchaus Stunden oder Tage dauern.
Christian M. schrieb: > Warum sollte man ein Panel kurzschließen? Damit es sich selbst erhitzt? Bei Leerlauf erhitzt es sich genauso. Alle Leistung, die dem Modul nicht entnommen wird, bleibt im Modul und erwärmt es.
H.H. schrieb:
>Das kann durchaus Stunden oder Tage dauern.
Da werde ich mich wohl bei Meanwell und nicht bei Victron umgucken
müssen
H. H. schrieb: > Einfach abgeschaltet, und erst bei deutlich niedrigerer Spannung wird > wieder eingeschaltet. Und wo findet dann das "PWM" statt? Im CC-Lademodus des Akkus? Wird der Strom geregelt oder wie? Ohne Filterelement (Spule, Kondensator) ergibt das doch keinen Sinn, oder übersehe ich etwas?
Du übersiehst das Gleiche wie ich auch. Der Strom ist nur im Mittelwert geregelt. Eingeschaltet ist es ein Kurzschluss von einer Stromquelle zum Akku und ausgeschaltet ist es auch ein Kurzschluss der Stromquelle. Deshalb steht der maximal zulässige Kurzschlussstrom des PV Moduls im Datenblatt.
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Timo N. schrieb: > H. H. schrieb: >> Einfach abgeschaltet, und erst bei deutlich niedrigerer Spannung wird >> wieder eingeschaltet. > > Und wo findet dann das "PWM" statt? Das nennen die Hersteller der Laderegler eben PWM.
Christian M. schrieb: > Warum sollte man ein Panel kurzschließen? Damit es sich selbst erhitzt? Ein offenes Panel absorbiert ca. 90% der Sonnenstrahlung. Die wird komplett in Wärme umgewandelt. Ein Panel das Strom liefert absorbiert genauso ca. 90% der Sonnenstrahlung. Nur wandelt es davon (vereinfacht gerechnet) 20% in elektrische Energie und nur die restlichen 70% in Wärme. Ein kurzgeschlossenes Panel wandelt jetzt von den 90% 70% direkt in Wärme, die restlichen 20% in Strom, die wiederum abzüglich den Verlusten im Schalter auch wieder im Panel in Wärme umgewandelt werden. Wie soll es sich also selbst erhitzen? Das wäre dann eine Energieerzeugung aus nichts.
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Extra so ein blaues Teil bestellt und wieder ist es nix mit der Energiewende geworden.
Jobst Q. schrieb: >> Warum sollte man ein Panel kurzschließen? Damit es sich selbst erhitzt? > > Bei Leerlauf erhitzt es sich genauso. Alle Leistung, die dem Modul nicht > entnommen wird, bleibt im Modul und erwärmt es. Aber es erwärmt sich nicht mehr, als wenn statt des Moduls eine Glas- platte o.ä. mit ähnlichem Reflexionsvermögen sitzen würde.
Harald W. schrieb: > Aber es erwärmt sich nicht mehr, als wenn statt des Moduls eine Glas- > platte o.ä. mit ähnlichem Reflexionsvermögen sitzen würde. Richtig. Aber nicht weniger als wenn der Strom kurzgeschlossen wird. Die Solarzellen sind Si-Dioden, bei denen ab etwa 0,6V der Strom stark ansteigt. Bei Leerlauf steigt die Spannung auf diesen Wert und der erzeugte Strom wird damit intern verheizt.
Timo N. schrieb: > H. H. schrieb: >> Einfach abgeschaltet, und erst bei deutlich niedrigerer >> Spannung wird wieder eingeschaltet. > > Und wo findet dann das "PWM" statt? Nirgendwo. Das ist ein einfacher Zweipunktregler. Irgend ein technischer Vollpfosten bei irgend einem Hersteller hat offensichtlich mal angefangen, das Ding sinnwidrig "PWM-Regler" zu nennen, und alle anderen Affen machen das nach. Der übliche begriffliche Schwachsinn halt... > Ohne Filterelement (Spule, Kondensator) ergibt das > doch keinen Sinn, oder übersehe ich etwas? Nein, m.E. übersiehst Du nix.
Hier bei Victron beim BlueSolar PWM Light steht im Datenblatt: https://www.victronenergy.de/upload/documents/Datasheet-BlueSolar-PWM-Light-Charge-Controllers-48V-DE.pdf "Der Regler schaltet automatisch auf den niedrigeren Konstantspannungsschwellwert, nachdem der Konstantstromladungsschwellwert erreicht wurde." Ich weiß nicht welchen Regler du hast. Wenn der bei erreichen der im Datenblatt angegebenen 56,8V nicht auf Konstantspannung schaltet, sondern "aus" geht, dann wäre das eine Falschaussage im Datenblatt. J. V. schrieb: > Du übersiehst das Gleiche wie ich auch. Der Strom ist nur im Mittelwert > geregelt. Eingeschaltet ist es ein Kurzschluss von einer Stromquelle zum > Akku und ausgeschaltet ist es auch ein Kurzschluss der Stromquelle. > Deshalb steht der maximal zulässige Kurzschlussstrom des PV Moduls im > Datenblatt. Klar, man könnte den Mittelwert des Stroms betrachten, der durch die minimale Induktivität der Zuleitungen noch minimal verschliffen wird. Der Kurzschlussstrom eines PV-Panels (oder mehrerer auch parallel) wird in der Regel auch den empfohlenen Ladestrom eines ausreichend großen Bleiakkus nicht überschreiten. Was ist aber mit kleinen Akkus? Was limitiert denn den Ladestrom bei Akkus überhaupt? Ist es die Erwärmung, die bei hohen Ladeströmen eben dafür sorgt, dass der Akku geschädigt wird? Dann wäre eine Filterung des gepulsten Stroms ja echt nicht notwendig, da allein die thermische Zeitkonstante das Problem verhindern würde. Wenn ich euch richtig verstehe wird laut eurer Aussage: a) Bei Akkussspannung < Ladesschlussspannung: Der Strom durch die PWM gepulst? b) Bei Akkussspannung > Ladesschlussspannung: Das PV-Modul kurzgeschlossen und der Akku von der Stromquelle getrennt?
Der Spannungsverlauf am Akku ist eine E-Kurve. Sowohl bei Ein wie auch beim ausschalten. Genauso wie der Stromverlauf auf einer Induktivität einer wäre. Du kannst den Akku als riesigen Kondensator sehen. Daher kann man auf die Spannung oder zumindest auch auf eine Spannungsänderung am Akku abschalten. Nachdem auch der tatsächliche Strom in den Akku noch über einen Shunt gemessen wird, weis der uC im Regler ziemlich genau welchen Innenwiderstand bzw. Ladezustand der Akku hat.
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Das neue PWM Verständnis hat natürlich noch ein paar Nebeneffekte. Es gibt einige Videos die so tun, als ob PWM nicht wirklich soo viel schlechter als MPPT ist. Vielleicht so 20-30% maximal als Nachteil. Aber vermutlich muß man in der Dimensionierung selbst aufpassen, daß die Spannungsdifferenz zwischen Modul und Batterie nicht zu groß wird. Fakt: Bei einem PWM Regler ist der Strom am Eingang und Ausgang immer gleich groß. Bei einem Stepdown mit Induktivität könnte der Strom bei der kleinen Ausgangsspannung größer als der Eingangsstrom sein. Bsp: Der Victron PWM 48-30 kann bis zu 100V Eingangsspannung. Ich speise über einen String von 3 Modulen a 200 Watt. Nenndaten 20V,10 Amp, 3 Stück in Reihe geschaltet. Der Regler hat damit 60V Eingang und zu einer Ladeschlußspannung von 55V noch immer 5V Luft nach oben was auch so ähnlich im Manual steht. Jetzt komme ich auf die Idee, meine PV Module gegen leistungsfähigere Modelle auszutauschen. Die haben eine Nennspannung von 45 Volt bei 10 Amp, also 450 Watt. Davon nehme ich 2 Stück in Reihe was zusammen 900 Watt gibt. Zuvor hatte ich ja nur 600 Watt PV Leistung. Tatsächlich macht das mit einem PWM Regler überhaupt keinen Vorteil, weil der Ladestrom noch immer 10 Amp beträgt. Die zusätzliche Spannung der leistungsfähigeren Modulanordnung wird durch den Kurzschluss beim abregeln einfach verheizt. Die PWM hat bei gleicher Batterie die gleiche Ein und Auschaltzeiten, den gleichen Ladestrom, die gleiche Ladezeit und das Geld für bessere Module war rausgeschmissen. Summa Summarum kann ein PWM Regler ziemlich schlecht sein, wenn man bei der Anlagendimensionierung nicht selbst auf die Anpassung achtet. Eine 12V Batterie mit einer Stringspannung von 80 Volt zu laden würde zwar funktionieren, wäre vom Wirkungsgrad aber extrem ungünstig.
Hab mich mal bei Youtube nach Videos umgeschaut wo die so ein Ding auseinandernehmen und die Funktionsweise erklären. Eventuell auch mit Oszi-Bildern. Leider gibt es da fast nichts zu finden. Habe bisher und kannte bisher nur MPPT-Regler und da ist die Funktionsweise ja recht klar. Das die PWM-Regler im Grunde in der CC-Ladephase des Akkus immer zwischen Kurzschluss PV-Modul und direkt durchverbinden zum Akku umschalten und das dann PWM genannt wird, wusste ich nicht. Ich dachte die werden in der CV-Phase gepulst. Nochmal zurück zu meiner Frage: Welche Eigenschaft beschränkt bei einem Akku den maximal erlaubten Ladestrom und könnte ein z.b. 100Ah Akku mit 0,5C erlaubten Ladestrom auch mit 1000A mit 5% DutyCycle geladen werden bei entsprechend hoher Frequenz, weil es thermisch gesehen auch nur 50A ergeben würde.
Fotos könnte ich immerhin mal machen, wenn es läuft vermutlich auch Oszilloskop Bilder. Von meinem Tek und Hameg kriege ich Screendumps. Aber eigentlich ist die Funktion und die Tücken klar. Dem Akku würde ich nicht viel mehr als 1C an Ladestrom zumuten. Bei hohem Ladestrom geht halt die Spannung schneller hoch und die PWM schaltet früher ab. Andererseits habe ich auch schon gehört, daß die Regeneration mit Desulfatierung durch Entladeströmen >>1C im Zeitbereich von Mikrosekunden gemacht wird. Ob das auch für das Laden vorteilhaft ist, weis ich nicht. Auf Dauer ist eine Hochstromentladung jedenfalls schädlich. Das weis ich von meinem Fahrradakku (LiPo) wo ich unvorsichtigerweise an der Software gedreht habe. Ich nehme an, daß dies auch beim Laden so ist, denn bei Elektroautos werden Akkus für eine DC Schnelladung aktiv gekühlt. Aus diesem Grund ist die Ausstattung mit DC Kombo Schnellader im Fahrzeug auch verhältnismässig teuer. Vermutlich muß man auch die Chemie der Akkus berücksichtigen denn was für LiFePo gilt kann bei Blei anders sein. Die Victron PWM sind allemal für beide spezifiziert was wohl in der Ladekurve berücksichtigt wird. Im Solarbereich wird aber kaum jemand in die Verlegenheit einer Schnelladung zu kommen weil da die Panelgröße und Batteriegröße in einem krassen Missverhältnis stehen würde. Ziel ist mit einer Batterie ja über die Nacht zu kommen. Das sind vielleicht 10 Std oder 0,1C. Am Tag hast du etwa die gleichen Verhältnisse um 10 Std mit 0,1C aufzuladen. Daß da jemand mit seinen Panels deutlich über 1C kommt ist unwahrscheinlich und macht kaum Sinn.
J. V. schrieb: > Fotos könnte ich immerhin mal machen, wenn es läuft vermutlich auch > Oszilloskop Bilder. Von meinem Tek und Hameg kriege ich Screendumps. > Aber eigentlich ist die Funktion und die Tücken klar. Mich würde es interessieren. J. V. schrieb: > Dem Akku würde ich nicht viel mehr als 1C an Ladestrom zumuten. Bei > hohem Ladestrom geht halt die Spannung schneller hoch und die PWM > schaltet früher ab. Es kommt halt immer auf die Größe des Akkus an und der muss zur Applikation passen. 1C bei einem 100Ah Akku sind halt 100A, bei einem 10Ah Akku 10A. Ich weiß jetzt nicht ob du mit 1C dann den Puls meinst oder den gemittelten Wert über die Zeit, der deutlich niedriger ist. J. V. schrieb: > . Ich nehme an, daß dies > auch beim Laden so ist, denn bei Elektroautos werden Akkus für eine DC > Schnelladung aktiv gekühlt. Wenn es eben nur um Wärme geht, die bei Schnellladung zum Problem wird, dann wäre eine gepulste Ladung mit 10C des Pulses, aber nur für 10% der Zeit kein Problem, wenn der Puls nur für eine sehr kurze Phase anliegt. Die Verlustwärme wäre fix abgeleitet und die Belastung entspräche dann 1C. J. V. schrieb: > Im Solarbereich wird aber kaum jemand in die Verlegenheit einer > Schnelladung zu kommen weil da die Panelgröße und Batteriegröße in einem > krassen Missverhältnis stehen würde. Ziel ist mit einer Batterie ja über > die Nacht zu kommen. Das sind vielleicht 10 Std oder 0,1C. Am Tag hast > du etwa die gleichen Verhältnisse um 10 Std mit 0,1C aufzuladen. Daß da > jemand mit seinen Panels deutlich über 1C kommt ist unwahrscheinlich und > macht kaum Sinn. Wie lang der "Tag" ist und vor allem was für ein Wetter ist, kann dir aber bei PV-Anwendungen bei solchen Insellösungen starke Probleme machen. Wenn du mehr Panelleistung hast, dann kannst du eventuell schon morgens um 6 mit bedecktem Himmel auskommen und bist nicht noch auf die Batterie angewiesen. An gebrauchte Module zu kommen, die noch ordentlich Leistung liefern ist teilweise günstiger als sich einen teuren Speicher zu kaufen.
Timo N. schrieb: > Welche Eigenschaft beschränkt bei einem Akku den maximal erlaubten > Ladestrom Die Bleiplatten haben mit ihrer Oberfläche einen Übergangswiderstand zur Säure. Bei höherem Strom steigt der Spannungsabfall. Dadurch steigt die Spannung die der Elektrolyt sieht, und ab 2.4V wird die Spannung so hoch, dass nicht nur der Ladevorgang, Schwefelsäure wird zu Bleisulfat und Bleioxid, sondern ausreichend Spannung vorhanden ist um die Zersetzung des Wassers in Wasserstoff und Sauerstoff zu beginnen. Der Elektrolyt zersetzt sich also. Bei offenen Akkus blubbert er raus und kann nachgeschenkt werden, bei VRLA steigt zunächst der Druck, das Knallgas würde sich zu Wasser zurückbilden, aber wenn zu viel Gas entsteht öffnet das Ventil und der Elektrolyt ist für immer verschwunden, die Kapazität gesunken. > und könnte ein z.b. 100Ah Akku mit 0,5C erlaubten Ladestrom > auch mit 1000A mit 5% DutyCycle geladen werden bei entsprechend hoher > Frequenz, weil es thermisch gesehen auch nur 50A ergeben würde. Na ja, bei 1mOhm Innenwiderstand ergeben 50A 2.5W, bei 1000A aber 1000W und 5% davon sind 50W, thermisch das 20-fache. Sprich: du hast rms nicht verstanden.
MaWin schrieb: > Na ja, bei 1mOhm Innenwiderstand ergeben 50A 2.5W, bei 1000A aber 1000W > und 5% davon sind 50W, thermisch das 20-fache. Sprich: du hast rms nicht > verstanden. Verstanden schon, nur vergessen hier wieder anzuwenden. Passiert. Du hast natürlich recht. 0,25% der Zeit wäre Korrekt. Ändert dann aber an der Tatsache nichts, dass der Strom gepulst beim Bleiakku auch nicht höher sein sollte als 0.5-1C.
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Beiliegend Fotos meines PWM Reglers. Es sieht so aus, als ob Victron die PWM light Version ohne LCD unlängst aus dem Lieferprogramm genommen wurde. Das vorliegende Modell scheint identisch aber mit lokalem LCD. Möglicherweise wird auch dieses Modell abgekündigt wenn der vorhandene Containerinhalt verkauft ist. Trotz der momentan angespannten Marktlage hat die Leiterplatte ein Datumsaufkleber von 2018. Vermutlich überlässt man das gesamte PWM Marktsegment künftig (mit gutem Grund) den Chinesen und konzentriert sich auf MPPT. Bei der Lötqualität hat sich Victron wirklich nicht mit Ruhm bekleckert. Wahrscheinlich direkt aus einer Kinderfabrik aus Kalkutta oder Chongqing oder so. Aber Vorsicht, der Kunde guckt die „Inside Multiplus“ Videos von Johannes Boonstra und erlaubt sich dann auch noch selbst nachzugucken. Das Leiterplattendesign ist für die Lötwelle ungeeignet was aber als Leistungselektronik verzeihbar ist. Alle THT Bauteile sind bleifrei handgelötet. Die Zinnmenge ist aber in vielen Fällen völlig verpeilt. Viele größere Zinnkugeln lösen sich beim Kratzen mit dem Schraubenzieher und könnten Kurzschlüsse machen weil sie nur mit Flußmittel angeklebt sind. Bei einem Mosfet wurden nach dem Löten sogar vergessen die Anschlußdrähte abzuschneiden. Die Mosfets sind IRFB4110, 180A N-Hexfet. Keine Brücke, um auf ein Rds-on von 2mOhm zu kommen sind grundsätzlich 2 parallelgeschaltet. Vermutlich sind die 10/20Amp Modelle Teilbestückungen der gleichen Leiterplatte. Q14/Q11 sind zum Abschalten des „Load“ Hilfsausgangs wenn die Batterie leer wird. Es verbleiben dann noch 2 (Paar). Die Plusleitungen sind unten mit der Drahtverstärkung verbunden. Entsprechend den N-Kanal Typen also Nullschaltend. Drain Q10/13 geht auf PV- die anderen auf Bat-. Alle Source sind miteinander verbunden was die schräge Drahtverstärkung ist. R67 ist der Temperatursensor. Er geht auf 1/4 LM324, weitere 2 verstärken die 10mOhm Shunts und 1/4 ist unbeschaltet. Mit offenen OP Eingängen ist das heikel weil das ja bekanntlich zu Gleichtaktfehlern auf dem Substrat bei benutzen OPs führt. Unter dem LCD werkelt ein STM8L052 C6T6 wo ich noch nicht nachgeguckt habe was der so alles kann. U6, U2 sind schnelle Optokoppler die mit Q2,3,4, Q7,8,9 die Gatetreiber darstellen. Die beiden Schaltregler rechts machen die Versorgung für den uC und die 5V/2Amp für USB. U1 rechts oben scheint noch ein Linearregler für den LM324 daneben unter dem Display zu sein. Warum die Schaltung die PV als Stromquelle kurzschliesst und warum das einfacher als Leerlauf sein soll kann ich so noch nicht sehen. Da werde ich sie wohl mal laufen lassen müssen und dann nachmessen.
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J. V. schrieb: > Warum die Schaltung die PV als Stromquelle kurzschliesst Aha, also geschieht das doch noch immer per Shuntregler. Habe das schon vor 25-30 Jahren so gesehen, mich nur von den aktuellen "PWM-Reglern" verwirren lassen. Um die Zelle kurzzuschließen, braucht man nur einen Mosfet mit Source an Masse. Das ist ansteuerungstechnisch am einfachsten. Das dürfte schon der Grund sein. Viele Regler bis ca. 15A sparen sich sogar den "oberen" Mosfet, nutzen eine verlustreiche Schottkydiode. Bei YT existiert ein englischsprachiger Kanal, der Solarregler testet. Was der alles aufdeckt, passt auf keine Kuhhaut! Locker die Hälfte der Regler ist totaler Schrott, natürlich trotzdem gutgehend vermarktet... Am besten gefiel mir ein (sehr aktueller) MPPT-Regler, der scheinbar bei 400W Gesamtleistung nur vielleicht 4W Eigenverbrauch haben soll. Heraus kam dann, daß sein Eingangs-Voltmeter einfach lügt, um auf so gute Werte zu kommen. Bei einem anderen Modell muss der Strom schlussendlich über zwei Schottky in Reihe fließen. Das macht den ganzen Vorteil des MPP-Prinzips zunichte, aber egal... Ich kann Unbedarften nur raten, generell die Pfoten von Reglern zu lassen, die dicke Kühlkörper, und am besten auch noch Lüfter haben. Das ist das sicherste Zeichen für Schrott, weil diese Regler eine hohe Wärmeabfuhr bitter nötig haben.
Das entspricht ja dann diesem Openhardware-Projekt von der Powerstage her (nur dass hier 2 Transistoren parallel genommen werden): https://github.com/LibreSolar/pwm-2420-lus/blob/master/pwm-2420-lus.pdf Aber kurzgeschlossen werden die Eingänge des PV-Moduls ja hier nicht. Dafür wäre ja ein Transistor von Plus zu Minus am PV-Eingang notwendig. Da MPPT mittlerweile auch in aller Munde ist, scheint PWM ja tot zu sein. Ich finde bis auf oben genanntes Projekt jedenfalls keine weiteren Schaltungsbeispiele.
Ja, die Schaltung ist ziemlich gleich, erschliesst sich mir aber trotzdem noch nicht ganz. Möglicherweise sind einige bisherige Annahmen dann doch nicht richtig. Insbesondere zur möglichen Schaltfrequenz der PWM: PV und Batterie werden zunächst mal mit 2 Mosfets wie auch immer direkt zusammengeschaltet. Es fliesst ein Ladestrom, welcher durch den variablen Innenwiderstand des Moduls auf jeden Fall begrenzt wird. Dieser Ladestrom wird in einem Shunt gemessen womit der uC dann in der Lage ist für einen darunter liegenden Soll-Strom ein Puls Pause Verhältnis auszurechnen. Er schaltet daher in der berechneten Zeit wieder entsprechend lange ab und der Vorgang wiederholt sich. Resultat ist ein per Software zumindest im Mittelwert einstellbarer Ladestrom. Der Zusammenhang PWM zu Ladestrom ist natürlich abhängig vom Batterie Ladezustand und dem PV Innenwiderstand bzw. dessen Belichtung. Da V-bat auf einem AD Eingang liegt, kann die Ladekurve über den Strom tatsächlich auch (wie es im Victron Manual steht) sauber ausgeregelt werden. Wo ich die Schaltung überhaupt nicht verstehe ist der Punkt wo die beiden Source von T1 und T2 verbunden sind. Normal fliesst der Strom von Drain nach Source bei Plus nach Minus Sichtweise. Die Source-Source Verbindung müsste dann der eigentliche Massepunkt sein welcher aber so nicht eingezeichnet ist. Bat- ist nicht mit dem Source verbunden sondern mit Drain. Das Kicad Symbol ist mit dem symmetrischen Gate suboptimal aber es steht zum Glück noch D und S dran. Die Schaltungskommentare zu T4 verwirren mich vollständig. Die Gates Q1 Q2 sind ja auch noch parallelgeschaltet. D.h. beide Mosfet leiten gleichzeitig. Bei Victron scheinen die Gates getrennt und dann auch noch über Optokoppler angesteuert zu sein. Vielleicht hat noch jemand eine passende Erklärung daß bei mir auch noch der Groschen fällt.
Janvi schrieb: > Da V-bat > auf einem AD Eingang liegt, kann die Ladekurve über den Strom > tatsächlich auch (wie es im Victron Manual steht) sauber ausgeregelt > werden. Das wäre mal interessant. Hast du da mal Messungen mit dem Oszi oder so über den Shunt-Widerstand gemacht? Janvi schrieb: > Wo ich die Schaltung überhaupt nicht verstehe ist der Punkt wo die > beiden Source von T1 und T2 verbunden sind. Normal fliesst der Strom von > Drain nach Source bei Plus nach Minus Sichtweise. Die Source-Source > Verbindung müsste dann der eigentliche Massepunkt sein welcher aber so > nicht eingezeichnet ist. Bat- ist nicht mit dem Source verbunden > sondern mit Drain. Das Kicad Symbol ist mit dem symmetrischen Gate > suboptimal aber es steht zum Glück noch D und S dran. Die > Schaltungskommentare zu T4 verwirren mich vollständig. Ich verstehe auch nicht warum da zwei antiparallel geschaltete N-MOSFETs notwendig sind. Da das PV-Panel die Batterie ladet und damit "Solar -" das tiefste Potential im System haben sollte, wäre theoretisch nur Q2 notwendig, dessen Source in Richtung "Solar -" zeigt. Ich nehme an Q1 ist als Verpolungsschutz vorhanden? Da sonst bei einer Verpolung der Strom direkt über die Bodydiode von Q2 in die Batterie fließt? Wie der Kurzschlussschutz über T4 erfolgen soll, frage ich mich auch. Janvi schrieb: > Die Gates Q1 Q2 sind ja auch noch parallelgeschaltet. D.h. beide Mosfet > leiten gleichzeitig. Bei Victron scheinen die Gates getrennt und dann > auch noch über Optokoppler angesteuert zu sein. Auch bei Victron sind ja beide Transistoren so antiparallel verschaltet und müssen gleichzeitig ein und ausgeschaltet werden. Anders macht es ja keinen Sinn.
>Das wäre mal interessant. Hast du da mal Messungen mit dem Oszi oder so >über den Shunt-Widerstand gemacht? Nein, habe ich nicht. Stattdessen habe ich jetzt von meinem Nachbarn seinen MPPT150/35 schnabuliert. Den darf ich natürlich auch nicht kaputt machen weil es nicht meiner ist. Der Gehäusedeckel ist aus Aluguss. Um die Schutzart im Yachtbereich zu erreichen ist er leider mit Karossierdichtmasse verklebt. Rein vom Gewicht her abzuschätzen, ist aber eine große Induktivität drin welche ich beim PWM auch erwartet hätte. Der MPPT kostet das Dreifache womit der Preisvorteil gegenüber einem echten DC/DC Wandler mit galvanischer Trennung aus dem Hause Meanwell ziemlich schmilzt. Aussagen über Möglichkeiten von Batterie zu Batterie Kopplung sind in den Victron Foren widersprüchlich bis unkompetent. Es gäbe ja damit auch die Möglichkeit eine Hochvolt Batterie einzubinden. Es gibt auch viele Interessenten die das für Windgeneratoren einsetzen wollen. Da macht sogar MPPT sinn. Die Kurzschlußströme von Generatoren dürften ebenfalls deutlich höher als bei PV sein. Aus aerodynamischen Gründen lässt sich die Drehzahl ja auch nicht beliebig runterbremsen so daß hier noch andere Kriterien als nur elektrische Leistungsanpassung gefragt wären. Auf GitHub gibts übrigens auch ein MPPT Projekt äquivalent zum PWM. Hier sind die Mosfets im Hauptstromkreis klar und immer mit Source auf Masse. Normaler Buck Regler mit Halbbrücke. Ein Kurzschluß dürfte nicht passieren wenn die Software gegenüber der Induktivität schnell genug ist. Hier der Link: https://github.com/LibreSolar/mppt-2420-lc/blob/master/MPPT_charger_20A.pdf und hier noch einer: https://github.com/LibreSolar/mppt-1210-hus/blob/main/build/mppt-1210-hus_schematic.pdf Der Autor Martin Jäger hat auch eine nette Webseite: https://libre.solar/ und vermutlich könnte er uns auch die Fragen über die PWM Mosfet Anordnung von Q1 und Q2 hier beantworten: https://github.com/LibreSolar/pwm-2420-lus/blob/master/pwm-2420-lus.pdf Hier gibt es eine Beschreibung: https://learn.libre.solar/system/charge_controller.html#pwm-series-regulator wonach Q1 ein Verpolungsschutz und Q2 der Schalter sein soll. Nachtrag: Libre Solar ist eine kommerzielle GmbH von Dr. Martin Jäger (mit welchem Geschäftszweck ? Ausbildung ?) und es gibt sogar ein Forum wo man Fragen zu den PWM & MPPT Designs stellen kann: https://talk.libre.solar/c/charge-controllers/6
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Du kannst die Victron MPPT mit einem Netzteil statt PV betreiben. Mach ich selbst hier mit nem Smartsolar MPPT 100/20 und als Versorgung ein 50V/66A Netzteil, die 8x110Ah LiFePo4 werden problemlos mit den vollen 20A die der Regler kann geladen... Nachtrag: die MPPT Regler von Victron nutzen wohl ein Buck-Design. Und das alles per Bluetooth einstellbar und kontrollierbar... Teuer aber wirklich gut.
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Die Aussagen im Victron Forum dazu sind ziemlich unterschiedlich, keineswegs aber kompetent oder gar schlüssig nachvollziehbar. Mit den PWM Modellen gehts jedenfalls nachvollziehbar nicht. Ich habe z. Bsp. eine Fahrzeugbatterie von einem Smart aus dem Schrott. Das Teil ist noch neu weil das Auto beim Anliefern vom Transporter gefallen ist. Die Batterie hat 3 Blöcke a 115V Nennspannung. Den eingebauten Schütz krieg ich zum Freischalten überlistet und das BMS läuft weiter. Insgesamt 15kWh bei 350 Volt. Der MPPT RS450/200 hat sogar galvanische Trennung über eine ganze Reihe Zwischenkreiskondensatoren. Da kann sich zumindest der Buck Laderegler auch nicht auf einen hohen Innenwiderstand verlassen. Beim MPPT könnte es natürlich sein, daß die SW zu macht wenn sie nicht den erwarteten Innenwiderstand findet. Es könnte auch sein, daß die SW irgendwo in Sondersituationen rumtrödelt und das für die vorhandene Induktivität zu langsam ist. Bei hohem PV Widerstand würde das nicht auffallen, bei einer Batterie sofort. In den Victron Datenblättern steht auch und der Fußnote 2, daß bei PV Überbelegung eben der Verpolungsschutz nicht mehr gewährleistet werden kann. Daß es umgekehrt bei korrekter Polung aber funktioniert, traut sich wohl auch niemand zu garantieren. Aber danke mal für deinen Hinweis. Vielleicht traue ich mich auch mal zum probieren.
Um noch den kurzschluss in meinem Kopf etwas zu entwirren: Q2 mit Drain gegen GND ist im Libre Solar PWM Regler korrekt. Die Batterie ist zwar eine Stromquelle, im Ladefall ist das aber umgekehrt. D.h. der Ladestrom fliesst aus dem negativen Pol heraus und deshalb ist Q2 Source niedriger als Drain. Ebenso hat der Spannungsabfall über dem Shunt für den Ladestrom umgekehrte Polarität als der über dem Shunt der Last. Q1 ist wohl der Verpolschutz und da muß ich noch mal drüber nachdenken (basiert auf interner Diode?). Ein satt provizierter Kurzschluß zum Abregeln am PV Panel gibts jedenfalls nirgendwo.
J. V. schrieb: > Auf GitHub gibts übrigens auch ein MPPT Projekt äquivalent zum PWM. Hier > sind die Mosfets im Hauptstromkreis klar und immer mit Source auf Masse. Ja, das MPPT-Projekt von ihm kannte ich schon. Weil mich die praktische Umsetzung auch interessiert hat. > Hier gibt es eine Beschreibung: > https://learn.libre.solar/system/charge_controller.html#pwm-series-regulator > wonach Q1 ein Verpolungsschutz und Q2 der Schalter sein soll. Das steht so nicht in der Beschreibung, aber vermutlich deutet es die Diode in dem Schaubild an. Würde eine echte Diode verwendet werden, hätte man halt immer 0.7V * I_Solar an zusätzlichem Verlust. Die Diode müsste auch entsprechend groß sein, was wirtschaftlich keinen Sinn mehr machen würde bei 10 bis 20A. ( 14W! Verlustleistung an der Diode). Deswegen der Transistor. Vermute ich. > Nachtrag: Libre Solar ist eine kommerzielle GmbH von Dr. Martin Jäger > (mit welchem Geschäftszweck ? Ausbildung ?) und es gibt sogar ein Forum > wo man Fragen zu den PWM & MPPT Designs stellen kann: > https://talk.libre.solar/c/charge-controllers/6 Das hört sich jetzt so abwertend an. Vermutlich nicht so gemeint. Ich hab kein Problem damit, da er die Dinger so weit ich verstanden habe auch verkauft, weil eben Interesse besteht. Außerdem werden im Sinne des Openhardware ja alle Schaltpläne und sogar die Firmware offen und frei zur Verwendung zur Verfügung gestellt. Das Verkaufen ohne Unternehmen geht halt nicht. Ob da gleich eine GmbH notwendig wäre ist dahingestellt. > Der MPPT kostet das Dreifache womit der Preisvorteil gegenüber > einem echten DC/DC Wandler mit galvanischer Trennung aus dem Hause > Meanwell ziemlich schmilzt. Ja, aer der Meanwell regelt halt nicht auf den MPP. Die Regelstrategie ist eine andere. > Es gibt auch viele Interessenten die das für > Windgeneratoren einsetzen wollen. In einem Opensourceprojekt finde ich das sinnvoll, da viel rumgebaut und experimentiert wird. Wasserkraft wäre damit ja dann auch genauso möglich. Kommerziell macht Wind im privaten Umfang aber eigentlich kein Sinn, weil die Anlage zu groß werden müsste, damit es sich wirtschaftlich lohnt. Janvi schrieb: > Q1 ist > wohl der Verpolschutz und da muß ich noch mal drüber nachdenken (basiert > auf interner Diode?). Ein satt provizierter Kurzschluß zum Abregeln am > PV Panel gibts jedenfalls nirgendwo. Ja, die Bodydiode von Q1 kann bei falscher Polung ja nicht leiten (die von Q2 schon). Das liegt daran, dass an der Stelle von "Solar -" dann ja eine im Vergleich zu GND höhere Spannung anliegen würde. Damit im Normalbetrieb und bei richtiger Polung Q1 leitet, wird dieser einfach wie Q2 mit durchgeschaltet. Hier wäre die Bodydiode von Q1 dann zwar schon in richtiger "leitender" Richtung, aber um den Spannungsabfall + Leistungsverlust zu verringern, wird Q2 voll durchgeschaltet.
> Das hört sich jetzt so abwertend an.
Die GmbH wundert mich nur, kostet ja schliesslich Gebühren beim Notar
und beim Handelsregister. Das Finanzamt will zudem jedes Jahr eine
Bilanz die nach dem Bilmog auch noch veröffentlicht werden muß und eine
Körperschaftssteuererklärung und und und. Dazu braucht vermutlich auch
Dr. Jäger einen Steuerberater und der geht eben nach seinen
Honararsätzen und nicht nach den Github Tarifen. Außerdem braucht eine
GmbH einen Gesellschafter der das Stammkapital einzahlt und einen
Geschäftsführer der von irgendwas sein Solzalbeiträge bezahlt haben will
usw. Weil das Geld sicher nicht von einer ansonsten ziemlich guten Kicad
Veröffentlichung kommt, sollte es ja irgendwo woanders her kommen. Den
Forums-Kommentaren zu entnehmen, werden die Regler selbst von Libre
Solar GmbH weder gefertigt noch verkauft. Also bleibt als
nächstliegendes das Projektgeschäft. Da wäre es vermutlich aber auch
leichter bei kleinen Stückzahlen nicht bei Max und Moritz mit eigenen
Leiterplatten anzufangen. Letzendlich ist noch ein Lehrbetrieb denkbar
wo die Kunden für die Ausbildung bezahlen und das Open Source Projekt
Resulat von Generationen geknechteter Studenten ist.
Martin Jäger hat nun zum Batterie zu Batterie Problem Stellung bezogen. Original hier: https://talk.libre.solar/t/other-power-sources-than-pv/360/2 Mit PWM geht es verständlicherweise gar nicht, mit MPPT kann aber muss nicht sicher funktionieren. Die Software des MPPT probiert durch hochstellen der Pulsweite die Quelle in der Spannung zu senken, mehr Strom zu ziehen und damit mehr Leistung zu erhalten. Ist die Leistungsanpassung bei hochohmigen Quellen überschritten, führt dies zu einem Leistungsverlust. Je niederohmiger die Energiequelle aber ist (Batterie, Netzteil), desto größer ist der Stromzuwachs pro PWM Zeiterhöhung. Die Quelle darf aber nicht beliebig niederohmig sein (Staplerbatterie), weil auch die PWM Auflösung des MPPT nicht beliebig fein ist. Darüber hinaus muß die Zykluszeit der Firmware so schnell sein, daß für jeden PWM Zyklus eine Rechnung und Korrektur erfolgen kann welche bei den zulässigen Bauteilegrenzen noch sicher rechtzeitig abschalten kann.
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J. V. schrieb: > [...]Je niederohmiger die Energiequelle aber ist (Batterie, > Netzteil), desto größer ist der Stromzuwachs pro PWM > Zeiterhöhung. Die Quelle darf aber nicht beliebig niederohmig > sein (Staplerbatterie), weil auch die PWM Auflösung des > MPPT nicht beliebig fein ist. Darüber hinaus muß die > Zykluszeit der Firmware so schnell sein, daß für jeden > PWM Zyklus eine Rechnung und Korrektur erfolgen kann > welche bei den zulässigen Bauteilegrenzen noch sicher > rechtzeitig abschalten kann. Und diese ganzen Blödsinn nur, um eine einzige Drossel einzusparen??? Mir erschließt sich der Sinn nicht. Zweipunktregler hat den Vorteil, dass er extrem einfach realisierbar ist -- ein paar Komparatoren genügen. Nachteile sind halt der nicht optimale Wirkungsgrad und die Beschränkung auf genau einen Anwendungsfall. WENN man schon eine (echte) PWM verwenden will, dann kann man doch auch gleich Nägel mit Köpfen machen und einen vollständigen Abwärtswandler mit Drossel bauen. Der müsste sich nach meinem Verständnis durch Umschalten des Regelkreises auf unterschiedliche Szenarien anpassen lassen...
Quatsch, ohne Drossel geht es nicht. Man kann die nur im Solarbereich einsparen und genau das machen viele Billigkonstruktionen. MPPT arbeitet natürlich auch mit PWM aber es heisst dann nicht mehr so. Zumindest im Solarbereich. Das MPPT Power Matching ist bei Batterie zu Batterie eher störend, kann in kommerziellen Reglern halt nicht so ohne weiteres abgestellt werden. In dem Libre Solar Projekt geht das natürlich in dem man an der FW schraubt.
Wenn du dir die Power Stage eines der MPPT von LibreSolar anschaust, dann handelt es sich um einen stink normalen Abwärtswandler (Synchronwandler, da Transistor statt Diode: (https://github.com/LibreSolar/mppt-2420-hc/blob/main/build/mppt-2420-hc_schematic.pdf) Wenn man an der ebenfalls offenen Firmware rumspielt, sollte es doch auch möglich sein hier eine Constant Current Regelung einzubauen. MPPT heißt der ja nur, weil die Regelungsstrategie die ist, auf den maximalen Powerpoint zu regeln. Die Reglung auf diesen Betriebspunkt an sich wird mit PWM bewerkstelligt. Bei einem Akku mit sehr geringem Innenwiderstand wäre der MPP doch an einer Stelle, im U-I-Diagramm, an der der Strom viel zu groß wäre.
Janvi schrieb: > Quatsch, ohne Drossel geht es nicht. Ach?! Würdest Du mir dann bitte in... https://github.com/LibreSolar/pwm-2420-lus/blob/master/pwm-2420-lus.pdf ...die Drossel zeigen? > Man kann die nur im Solarbereich einsparen und genau das > machen viele Billigkonstruktionen. Herrje. Dass ein reiner Zweipunktregler ohne Drossel funktioniert, das ist mir bekannt -- nur braucht man für den keinen Mikrocontroller und keine Strommessung, sondern es genügen ein paar Komparatoren. Ich wiederhole daher meine Frage: Warum treibt man einen solchen Aufwand wie in obiger Schaltung und spart dann ausgerechnet die DROSSEL ein? Welchen tieferen Sinn hat das? Ich würde das schon gerne verstehen...
Timo N. schrieb: > Wenn du dir die Power Stage eines der MPPT von LibreSolar > anschaust, Es ging mir um den sogenannten "PWM-Regler". In dem sehe ich keine Drossel. Für einen Zweipunktregler ("laden"/"nicht laden") braucht man keine Drossel -- aber dafür braucht man auch keinen STM32. Bei einer echten PWM sehe ich nicht, wie das ohne Drossel sinnvoll funktionieren soll. > Wenn man an der ebenfalls offenen Firmware rumspielt, > sollte es doch auch möglich sein hier eine Constant > Current Regelung einzubauen. Genau das war ja meine Aussage weiter oben: Wenn man als Leistungsteil einen kompletten Schaltregler hat, hängt die genaue Funktion nur an der Auslegung des Regelkreises. Nur: Warum wirft man mit Transistoren und Mikrocontrollern um sich und baut dann einen unvollständigen Schaltregler? Genau das wurde ja beim "PWM-Regler" gemacht...
Der Akku wird einfach je nach seinem Ladezustand länger oder kürzer an die Solarzelle geschaltet. Das ist ein PWM-Regler, auch ohne Drossel. Solarakkus sind normalerweise riesig im Vergleich zum Solarstrom. Sie können daher auch im nahezu vollen Zustand kurzzeitig den gesamten Solarstrom aufnehmen, ohne über ihre Maximalspannung zu kommen. Die Pulsweite wird ggf. einfach entsprechend klein gehalten, bzw. im Extremfall sogar ganz abgeschaltet, siehe parallelen Thread. Das funktioniert vor allem deshalb, weil die Zelle selbst ja eine Stromquelle ist. Also hat man es wie bei einer Drossel mit Konstantstrom zu tun.
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