Was passiert, wenn ich ein Solarpanel und Batterien parallel schalte?

Was würde passieren, wenn ich ein 9 V Solarpanel parallel mit einem Akku bestehend aus 6 x AA 2300 mAh NiMH bei 7,2 V in Reihe schalte?

Tafel:

Voc – 11,25 V
Vmp – 9 V
Isc – 0,41 A
Imp – 0,38 A
Wmp – 3,5 W

Batterie:

6 x 2300-mAh NiMH-Zellen

Es wird natürlich eine Schottky-Diode geben.

Es heißt, wenn Sie zwei Stromquellen mit unterschiedlichen Spannungen parallel schalten möchten, sollten beide CC/CV sein? Ich bin mir nicht ganz sicher, ob das Solarpanel CC/CV liefert. Bitte klären Sie.

Braucht es eine Regulierung?

Mein Zweck ist es, mit einem Abwärtswandler eine Last von 5 V und 2 A bereitzustellen.

Danke schön.

Sie werden schließlich die Batterien überladen und zerstören, das wird passieren.
Wahrscheinlich möchten Sie sich etwas wie den LTC3130 (oder ähnlich) aus der Lineartechnik ansehen. Es hat eine Anwendung, die dem ähnelt, was Sie tun möchten.
Meinst du 6 NiMH? 4 davon sind bei 7,2V bereits bis zur Zerstörung überladen.
Meine Antwort wurde aktualisiert, um Ihren hinzugefügten Spezifikationen zu entsprechen. Ich baute solarbetriebene Produkte mit NimH-Zellen. Die Ladesteuerung ist in dieser Anwendung ein lästiger Kompromiss. LiIon sind mit variablen Laderaten viel einfacher zu verwalten.
Sie haben NOCH nicht genügend Informationen bereitgestellt, um eine Antwort mit hoher Wahrscheinlichkeit der Richtigkeit zu ermöglichen. Sie sagen 5V 2A Last. Warum sagen Sie uns nicht, was die Last tatsächlich ist, ob sie immer 2A zieht oder ob das maximal oder typisch oder durchschnittlich oder oktarin ist? Funktioniert es wenn das Panel in Betrieb ist oder nur nachts oder ? Ist es LED, Telefonladegerät, Motor, ...? Braucht es 5V bei sagen wir +/- 5% oder fester oder viel lockerer oder ?? | Wenn Sie die beste Effizienz des Panels wünschen, möchten Sie möglicherweise ZWEI Konverter - Panel zu Batterie und Batterie zum Laden. Aber vielleicht nicht, aber die eigentliche Frage zu kennen, wird helfen.

Antworten (1)

Ein PV- (Solar-) Panel fungiert als gute Annäherung an eine Konstantstromquelle, wenn es unter seine optimale Spannung belastet wird.

Aktualisiert: Mit den hinzugefügten PV-Modul- und Batteriespezifikationen ist ersichtlich, dass:

Das Panel lädt den Akku in etwa mAh_Batterie / Imp
= 2300 mAh / 380 mA ~= 6 Stunden voller Sonne vollständig auf.
Die Sonnenscheinstunden (volle Sonne bei 1 kW/m²) variieren je nach Standort, Jahreszeit und Wetterbedingungen, variieren jedoch typischerweise von etwa 2 SSH im Hochwinter bis zu 6 SSH im Hochsommer. SSH für viele Standorte weltweit finden Sie auf der fabelhaften Gaisma-Site .
Mit 2 SSH/Tag dauert es ~= 3 Tage, um den Akku vollständig aufzuladen, und mit 6 SSH wird er in 1 Tag vollständig aufgeladen.
Da Voc >> Vbattery ist und das Panel Nutzstrom über Vmp liefert, liefert das Panel ~= Imp in die voll geladenen Zellen, und moderne 2300-mAh-Zellen ohne Resorption von erzeugtem Gas werden schnell zerstört. Es wird also ein Regler benötigt.
Wie unten erwähnt, ist ein auf etwa 8,7 V eingestellter Klemmregler wahrscheinlich akzeptabel. Der Strom bei voller Ladung sollte überprüft werden, und Vclamp muss ggf. angepasst werden. Eine Alternative besteht darin, Vbattery auf etwas über 8,7 V ansteigen zu lassen, was eine volle Ladung anzeigt, und dann den Ladevorgang entweder bis zum nächsten Tag oder bis zum Beginn der Entladung zu unterbrechen.

NimH werden normalerweise durch Erfassen von negativem Delta V bei voller Ladung oder Delta-Batterietemperaturrate oder absoluter Batterietemperatur reguliert, aber keine davon ist in den meisten Solaranwendungen aufgrund der variablen Laderate mit Sonneneinstrahlung und Solarheizung zuverlässig. Absolute Temperatur von Lade- und Solarheizung kombiniert ist ein guter Hinweis darauf, dass der Ladevorgang gestoppt werden sollte, aber nicht, dass der Ladevorgang abgeschlossen ist, wenn die Solarheizung signifikant ist.

Älter:

NimH-Zellen benötigen jeweils etwa 1,45 V für eine vollständige Ladung bei einem Strom deutlich unter C (z. B. deutlich unter 2 A für 2000-mAh-Zellen. Diese Spannung variiert etwas je nach Zellmarke und Modell, aber 1,45 V ist ein guter Ausgangspunkt. 4 Zellen benötigen also 4 x
1,45 = 5,8 V für Vollladung (bevor Schottky-Dioden zulässig sind) und
6 Zellen benötigen 6 x 1,45 V = 8,7 V.

Also - ein Panel mit einer Nennspannung von 9 V Vmp (Spannung bei maximaler Leistung) behandelt 6 x NimH möglicherweise nicht zu schlecht, lädt jedoch weiterhin 4 x NimH-Zellen mit nahezu vollem Panelstrom auf, selbst wenn die Zellen vollständig geladen sind. Ob Sie also 4 oder 6 Zellen haben, spielt eine Rolle - und Panel Imp mA und Battery mAh spielen ebenfalls eine Rolle.

Ältere NimH mit beispielsweise <= etwa 1800 mAh für eine AA-Zelle könnten auf unbestimmte Zeit bei <= C/10 aufgeladen werden. Modernere Zellen mit einer Kapazität von >=2000 mAh für AA DÜRFEN NICHT mit Erhaltungsladung geladen werden, nachdem der volle Ladezustand erreicht ist. Während ältere Zellen über Gasrekombinationssysteme zur Rekombination von durch Elektrolyse erzeugtem Wasserstoff und Sauerstoff verfügten, sind diese Systeme nicht in Zellen mit höherer Kapazität enthalten (da der Raum für zusätzliche aktive Batteriematerialien verwendet wird). früher Ausfall.

Wenn ein PV-Modul dazu neigt, NimH-Zellen häufig vollständig aufzuladen, kann ein Überladen verhindert werden, indem eine „Klemme“ oder ein Shunt-Regler hinzugefügt wird, der auf 1,45 V/Zelle eingestellt ist. Für Module mit sehr geringer Kapazität kann ein TL431 einstellbarer aktiver Zener (Klemmregler) direkt verwendet werden, für PV-Module mit mehr mA-Ausgang als ein TL431 verarbeiten kann, kann ein Shunt-Transistor verwendet werden, der von einem TL431 angesteuert wird. Ein herkömmlicher Zener hat ein viel zu weiches VI-"Knie", um in dieser Anwendung verwendet zu werden.

Es ist auch möglich, einen Serienregler zu verwenden, aber dies erfordert Vorsicht aufgrund des Batteriespannungsabfalls, wenn die Ladung entfernt wird.

Voc - 11,25 V, Vmp - 9 V, Isc - 0,41 A, Imp - 0,38 A, 6 NiMH-Akkus mit jeweils 2300 mAh
Spitzenleistung (Pmax) - 3,5 W
@royc Ich hätte die Bearbeitung rückgängig gemacht, AUSSER sie wurde von dir gemacht: -0.
Ich hatte meine Antwort gelöscht, deine war viel ausführlicher. Ref machte für mich in diesem Zusammenhang keinen Sinn.
Wäre ein Abwärtswandler nicht besser, wenn ich vorhabe, das Solarpanel mit anderen Nennwerten zu wechseln? Oder Linearregler sind bei kleinem Strom besser?
Was sollte ich hinzufügen, damit es den Ladevorgang beendet, wenn es - Delta V erreicht?
@Stannis Das Laden sollte bei Vabsolute (etwa 8,7 V wie oben) gestoppt werden. Jeder Schaltkreis, der verhindern kann, dass Strom vom Panel die Batterie auflädt, wenn Vbat >= 8,7 V ist, ist ausreichend. Da Vbat abfällt, wenn Vcharge entfernt wird, benötigen Sie entweder eine Hysterese oder eine Schaltung, die Vchagre auf 8,7 V hält. | Negatives Delta V tritt auf, wenn eine NimH-Zelle bei CC (Konstantstrom) geladen wird. In einem Sonnensystem kann Vchjarge mit Änderungen der Sonneneinstrahlung "herumwinken", sodass ein negativer Delta-V-Detektor in der Praxis zu oft fehlausgelöst würde.
Der Schaltregler LTC3130 ist ein äußerst leistungsfähiges Gerät, das Buck- oder Buck-Boost oder andere Umwandlungen durchführen kann. Es ist übertrieben für diese Aufgabe, könnte aber verwendet werden, ABER Sie müssen immer noch entscheiden, wie Sie damit umgehen. Sie können Vpanel ~= 9V mit einem leichten Anstieg der Panelspannung steuern, wenn der Strom ansteigt - dies tendiert dazu, die Energieübertragung zu optimieren (~~= MPPT). Sie müssen immer noch Entscheidungen zum Ende des Ladevorgangs treffen. | Der ungünstigste passive Regler oder das geklemmte Panel ist 6 V / 9 V ....
... ~= 66% Wirkungsgrad bei "leerem" Akku und ca. (8,7V+ 0,3V VSchottky) = 9V bei vollgeladenem Akku = 100% Wirkungsgrad. Da der beste Wirkungsgrad erwünscht ist, wenn Vbat niedrig ist, hilft ein Abwärtswandler, die Laderate zu verbessern.
Wenn es eine Last gibt, würden die PV-Zellen nicht die Quelle werden. Wenn eine Wolke vorbeizieht und die Spannung der PV-Zellen unter die Spannung der Batterie fällt, wird die Batterie dann nicht zur Quelle? Überbrückt es nicht die Batterie?
Ja. Und? Die Schottky-Diode bedeutet, dass die Batterie nicht in das Panel zurückgespeist wird. Ihre Frage zum Laden und Betreiben der Last wird nicht ausdrücklich erwähnt. Das PV-Panel kann nur die Wattleistung liefern, die es zu einem bestimmten Zeitpunkt erzeugen kann, und die Batterie muss bei Bedarf den Rest liefern. Die Frage ist etwas detailarm (dies ist normalerweise der Fall), ABER da Wpmax = 3,5 W und Wload max = 2 A x 5 V = 10 W, dann muss die Batterie die Differenz ausgleichen, wenn die Wandlerlast jemals über 35 % des Maximums liegt. ABER es ist nicht offensichtlich, was der Sinn der Frage ist.
Ich dachte, der Abwärtswandler würde den Strom aufdrehen, während er die Spannung absenkt. Wie berechnet man überhaupt den Ausgangsstrom?
Ein MPPT-Wandler – ein Abwärtswandler zur Optimierung der Energieübertragung – passt die Panellast so an, dass sie bei gegebener „Sonneneinstrahlung“ (Sonnenlicht) mit optimaler Ausgangsleistung arbeitet, und gibt dann die gewonnene Energie an die Last ab – mit Verlust von Energie aufgrund von Umrichterineffizienzen. Das Panel arbeitet also mit Wmp für den Sonneneinstrahlungspegel und die Ausgabe ist Wmp x Effizienz. Ausgangsstrom ist dann Power_out/Load_voltage. Bei voller Sonneneinstrahlung beträgt die Panel-Leistung 3,5 W, also beträgt die Leistung des Konverters 3,5 W x sagen wir 90 % ~~= 3,15 W. In der Praxis sicherlich weniger....
... Wenn der Ausgang beispielsweise 3 W beträgt, kann der Wandler I = P / V = ​​3,0 W / 5 V = 0,6 A liefern, wenn die gewünschte Lastspannung 5 V beträgt. Wenn Ihre 5-V-Last mehr als 0,6 A benötigt, MUSS der Ausgleich von der Batterie bereitgestellt werden. In diesem Fall muss die Batterie bei einer Last von 2 A 2,0-0,6 A = 1,4 A bei 5 V oder eine äquivalente Energie bei Panel-Potential liefern.
Die nützlichste Antwort erfordert, dass die Frage detaillierter ist als derzeit. Es gibt zu viele Unsicherheiten. Siehe oben. Heutzutage sind PV-Module im Vergleich zu anderen Teilen des Systems relativ kostengünstig, und eine bessere Lösung könnte ein größeres Modul sein, anstatt die Energieübertragung von Modul zu Batterie und von Batterie zu Last zu optimieren. Ohne weitere Informationen ist der beste Ansatz unbekannt.
Was passiert, wenn ich ein Solarpanel und Batterien parallel schalte?
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