Lithium-Ionen-Akku mit Solarzelle aufladen - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Dies ist ein Projekt zum Laden von Lithium - Ionen-Akkus mit Solarzellen.

* Einige Korrekturen, die ich vornehme, um das Aufladen im Winter zu verbessern.

** Solarzelle sollte 6 V haben und Strom (oder Leistung) kann variabel sein, wie 500 mAh oder 1 Ah.

*** Die Diode zum Schutz des TP4056 vor Rückstrom sollte einen geringen Spannungsabfall ("Dropout") haben. Ich benutze schlechte, die 0, 5-0, 6 V nehmen, was viel ist. Sie können Schottky-Dioden verwenden, die nur 0, 1 - 0, 2 V aufnehmen.

Schritt 1: Material (Links sind verbunden)

1 x Solarzelle 6V

Verbindung:6V 1W

Link: (mehr Zellen mit unterschiedlichen Watt)

Link: (mehr zur Auswahl)

1 x Li - Ion Ladeplatine TP4056 (Auswahlplatine mit 4 Ausgängen - 2 für Akku, 2 für Anschlussgerät)

Link: (5 Stück, ca. 0,20 $ / Stück)

Link: (1 Stück, 0,29 $ / Stück)

1 x Schottky-Diode (besser 0, 1 - 0, 2 Spannungsabfall) oder 1N4148 (schlechter, 0, 5 - 0, 6 Spannungsabfall)

Link:(Diodensatz) (aktualisiert)

Link:(1N4148)

1 x Lithium - Ionen Akku (18650), ich kaufe 1 schlecht, Sie können besser mit einer Kapazität von etwa 2000 mAh - 3000 mAh wählen, Link:Lithium - Ionen Akku

1 x Lithium - Ionen Batteriehalter

Link:Batteriehalter

1 x Kabel, ich verwende Internetkabel mit 6 Drähten im Inneren oder AWG 22-Draht-Kit

Links:

Qualität: Kabelsatz AWG 22

Ethernet-Kabel: Ethernet-Kabel (müssen 6 Drähte abschneiden)

1 x Lötwerkzeuge (Station, Zinn, Kolophonium etc.)

Schritt 2: Rechte Solarzelle

* Solarzelle sollte maximal 6 V betragen, da TP4056 eine maximale Eingangsspannung von 6 V hat. Es ist besser als 5V.

* Strom aus Solarzelle (oder Strom) kann variabel sein, da TP4056 so viel "frisst", wie es benötigt. Sie können also 500 mAh Solarzelle oder 1 Ah Solarzelle wählen.

Als Li - Ion Akku wähle ich Solarzelle mit 5V und 160 mA. Um eine Solarzelle zu wählen, müssen Sie wählen:

1. Spannung der Solarzelle 1,5 x Batteriespannung, also 3,7 V bis 4,2 V Li-Ion entsprechen 5,55 V bis 6,3 V Solarzelle.

2. Strom der Solarzelle sollte 1/10 der Batteriekapazität haben um 1 Stunde getaucht (für Ni Mh Batterien). Ich verwende die gleiche Regel für Li - Ionen-Akkus. Sie wird C-Ratenregel genannt. Wenn ich also einen 500 mAh Akku habe, sollte ich 50 mA Solarzelle wählen. Gute Li-Ion-Akkus haben 2000 mAh, der Strom sollte also etwa 200 mAh oder 1,2 W betragen.

Ich verwende einen schlechten Li - Ionen Akku mit gemessenen ca. 600 mAh. Dafür sollte ich eine Solarzelle mit 60 mA Spitze wählen, oder 0,360 W (LEISTUNG = STROM X SPANNUNG).

Schritt 3: Lithium - Ionen-Batterien 18650

Ich finde gute Webseite mit Tests von Lithium - Ionen Akkus. Meist sind es maximal 3400 mAh.

Hier ist:

Hier ist eine Theorie, wie man sie auflädt:

www.instructables.com/id/Li-ion-battery-charging/

www.instructables.com/id/SOLAR-POWERED-ARDUINO-WEATHER-STATION/

Schritt 4: Schaltung

Schaltung ist einfach, aber ich beschreibe sie hier.

Verbinden Sie den Pluspol der Solarzelle mit der Anode der Diode. Verbinden Sie den Minuspol der Diode mit IN+ (Eingang positiv) von TP4056. Ich verwende eine Diode wegen des Rückstroms.

Verbinden Sie auch den Minuspol der Solarzelle mit IN- (Eingangsnegativ) von TP4056. Abschließend Batterie, Pluspol der Batterie an BAT + von TP4056 anschließen, ähnlicher Minuspol.

Schritt 5: LED-Dioden auf der TP-Platine

An Bord befinden sich 2 Dioden, die auch etwas Strom verbrauchen. Ich entferne sie mit einem Messer. Bild überprüfen.

Schritt 6: Berechnung der Effizienz

Testen Sie Ihren Ladevorgang, Sie können Ihr Multimeter an eine Solarzelle oder Batterie anschließen.

Prüfen:

bewölkt, etwas sonnig 10 mA (Ausgangsstrom von TP4056), 24 mA (von Solarzelle)

bewölkt, nicht direkt auf Sonne 0,87 mA (TP4056), 5,1 mA (Solarzelle)

sonnig, direkte Sonne 26 mA (TP4056), 89 mA (Solarzelle)

Laut der Website pveducation.org können Sie die direkte Sonneneinstrahlung in kW berechnen. Füllen Sie einfach Ihren Breiten- und Längengrad zu Hause aus. Und denken Sie an die Zeit, denn die Strahlung während des Tages variiert. Ich habe ungefähr 1 kW/m2 bekommen.

Die Solarzelle liefert mir also 89 mA und 5 V, also 445 mW oder 0,445 W. Die Oberfläche der Solarzelle beträgt etwa 70 cm2 (im Grunde erzeugen nur kleine Linien Energie, also etwa 30 cm2).

Solarzellenleistung = 0,089 A x 5 V = 0,445 W

TP4056-Ausgang = 0,026 A x 4 V = 0,104 W

Um zu berechnen, wie viel Sonnenstrahlung auf 30 cm2 laut PV-Bildungswebsite fällt, müssen wir die Fläche in m2 umrechnen, es ist 0,00 30 m2. Die einfallende Strahlung beträgt 1000 x 0,003 = 3 W.

Einfallende Strahlung = 3W

Wirkungsgrad der Solarzelle = 0,445 W / 3 W = 0,1483 = 14,8 %.

Wirkungsgrad von TP4056 = 0,104 W / 0,445 W = 23,37 %

Gesamtwirkungsgrad des Systems = 0,104 W / 3 W = 0,034666 = 3,46 %.

Gesamtwirkungsgrad ist also nicht viel, hilft aber. Erinnern Sie sich an C-Rate? Für dieses Projekt ist die größere Solarzelle notwendig. Ich teste im September, was zwischen Winter und Sommer durchschnittlich ist. Ich benutze eine Batterie für meinen ESP-Logger, die den Winter überstehen muss, der Sommer ist gut. Ich werde in Zukunft weitere Solarzellen testen und meine Ergebnisse zeigen.

Schritt 7: Extra: Thingspeak-Grafik

Ich teste die Batteriespannung mit meinem ESP-Logger. Ich habe eine Grafik auf Thingspeak. Die Ergebnisse sind in ADC-Werten, nicht in Spannung. Werte 720 entspricht Akku mit 4,07 V. Ich verwende einen schlechten 600 mA Lithium - Ionen Akku.