Lipo mit Solarzellen direkt laden?

Hallo zusammen,

als Projektarbeit für die Technikerschule Maschinenbau konstruieren wir z. Zeit einen Solarnurflügler.
Wir möchten den Antrieb aus einem 3S 2,2Ah Lipo speisen und diesen über Solarzellen laden.
Die Solarzellen liefern ~12V und lt. Datenbläter max. 4A. Wobei wir hier mit max. 2A rechnen.
Erste Versuche haben wir mit einem vorhandenen Simpel-Lader gemacht. Dieser benötigt aber eine Eingangsleistung von ~2,3A da der Ladestrom mit 1,8A fest vorgegeben ist.
Ziel ist aber, dass der Akku ständig geladen wird, auch wenn die verfügbare Leistung um einiges niedriger ist.
Wäre es möglich, den Akku mit einer geregelten Spannung von max. 12,6V direkt zu laden und den maximalen Strom per Widerstand zu begrenzen?
Leider kennen wir uns in dem Thema Elektrotechnik nicht so gut aus und hoffen daher auf eure Hilfe. Vielen Dank schon mal im Voraus.

Gruß
Klemens

http://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Polymer-Akkumulator#Ladevorgang Normalerweise lädt man Lipos mit konstantem Strom bis zur Maximalspannung, dann mit konstanter (nämlich maximaler) Spannung, wobei der Strom abfällt.

Unter Modellbauern ist man idR bedacht, seinen Lipos nicht unnötig Lebensenergie abzuverlangen. Daher liest man oft die Empfehlung, sie nur mit 0,5C zu laden, bei dir wären das 1,1A.
Mit der Solarenergie ist das natürlich so eine Sache. Ich wäre da eher darauf erpicht, maximale Energie aus unserem Fixstern zu bekommen und würde dann die 0,5C-Empfehlung über Bord werfen.

Da muss also die Entscheidung gefällt werden, ob du mit konstantem Strom lädst oder den Strom der Sonneneinstrahlung anpasst.

Was ich auf jeden Fall vermeiden würde, ist es wertvolle Energie über einem Widerstand zu verbraten. Aus dem Grund kann man seit Sa keine Glühbirnen mehr kaufen.

Mir schwirren gerade einige Ideen im Kopf herum ... Warum sucht ihr euch nicht einfach einen Lipolader wie den bereits vorhandenen, der mit 1A lädt? Einfacher wärs mit nem Kondensator, aber so große wirds nicht geben.

Edit: Mal grad kalkuliert, wenn ich mich nicht vertan habe, bräuchte es einen Kondensator von 20 Farad. Also doch Lipo.

Das einfachste wäre, die Spannung der Solarzellen über einen LM317 Spannungsregler auf die Akkus zu geben. Der LM317 kann dabei als Konstantspannungsregler mit Strombegrenzung respektive als Konstantstromquelle beschaltet werden. Für den Zweck wäre die 1,5 A Variante empfehlenswert, wenn 1 A Ladestrom benötigt werden.

Beispielseite für simple Schaltungsberechnung der Konstantstrombeschaltung : http://www.dieelektronikerseite.de/Tools/LM317.htm

Datenblatt LM317 : http://www.ee.buffalo.edu/courses/elab/LM117.pdf

Wichtig ist dabei das sichergestellt wird, das die Zellen auf nicht mehr als 12,6 V geladen werden können. Also den LM317 entsprechend justieren.

Für ein kommerzielles Projekt würde man ein BMS verwenden, das erheblich aufwändiger ( und teurer ) ist, aber ich glaube soweit müßt ihr ja nicht gehen.

Hallo,
ein bischen kenne ich mich mit Solarnurfüglern aus, gepuffert wie auch ungepuffert.
Du musst die Kennlinie deiner Solarzelle kennen. Die Leerlaufspannung sollte dann genau so hoch sein wie die Vollspannung der Lipos. (Achtung bei sehr kalten Solarzellen steigt die Leerlaufspannung!)
Wenn du so aufbaust, passiert dem Lipo nichts, jedoch wird er in der Regel auch nicht ganz voll, da der Strom der Solarzellen mit Annäherung an die Leerlaufspannung gegen null geht.
Wenn die Prio auf einen vollen Akku ziehlt, kommst du ohne Ladebegrenzung nicht aus.
Gruß F.J.

Hallo zusammen,

vielen Dank für eure Tipps/Hinweise.
@Andromepat
Unser Ziel ist es, die verfügbare Leistung so gut als möglich zu nutzten und auch den Akku zu laden, wenn nur ein Teil der max. Leistung zur Verfügung steht.
Ich lade meine Lipos seit Jahren ohne Probleme mit 1C. Der geplante Akku könnte theoretisch sogar mit 6C geladen werden, was aber sicher Auswikrungen auf die Lebensdauer haben wird.
Das Konzept mit Kondensatoren zu arbeiten stand am Anfang als Alternative zur Disskusion, wurde dann aber aus Gewichts- und Kostengründen wieder verworfen.
Einen kleiner Lipolader mit begrenzbarem Ladestrom ist dann unsere Notfalllösung.

@Crizz
Liest sich sehr interessant. Hier könnten wir als absolute Sicherheit eine Liposchutzschaltung mit einbauen, die den Akku vor Überladung schützt. Ähnlich wie diese hier, nur als 3S Variante.

@Solarflieger
Es wäre kein Problem, wenn der Akku nicht ganz voll wird. Ich versuche Infos über die Kennlinie der Solarzellen zu erhalten.

Gruß
Klemens

Hi,

laden ohne Elektronik, mit einer "12V" Solarzelle....

da kann ich nur die US18650VT Zellen empfehlen. (UR Konion mit 1100mAh, aus dem Jahr 2007)

Die haben nur 1100mAh......und werden bei 12V Ladespannung höchstens 700mAh haben.

Die kann man aber bedenkenlos ohne Ladeelektronik an einer "12V" Solarzelle benutzen.

Alles andere bedarf einer Ladeelektronik......

Grüße

HAllo,
ich kann nur von einer ungeregelten Ladung mit einer "12V Solarzelle" abraten. Diese Zellen haben häufig Leerlaufspannungen von 17-18V. Für Bleiakkus kein Problem, da deren Selbstentladung und die teilweise Überladefähigkeit hier kein Problem darstellen. Lipos jedoch werden auch bei sehr geringem Ladestrom irgendwann das Limit erreichen, was dann passiert hängt vom Glück ab!!!

Ich halte die Lösung von Criss für die einfachste, die anderen "Schutzschaltungen" sind weniger geeigenet, ich nehme an du willst aus den Lipos auch einen relevanten Strom ziehen.

Und Achtung nach dem Fliegen sit der Akku unter Umständen voll!!! nicht in diesem Zustand lagern!
Gruß F.J.

PS. Im Übrigen würde mich die Konstruktion des Nuri interresieren!

Hallo

Ich würde um die max Leistung der Solarzellen zu nutzen, unter 12,6 V keine Ladestrombegrenzung machen, sondern alles was geht reinladen. Durch die S Zellen ist der sowiso geregelt .
Dazu braucht man schon 25 Zellen in Reie.
Sobalt diese Spannung erreich wird, muß der Ladestrom, wie bei allen Ladern auch, weiter reduziert oder abgeschaltet werden.

Gruß Aloys.

MeiT schrieb:

Hi,

laden ohne Elektronik, mit einer "12V" Solarzelle....

da kann ich nur die US18650VT Zellen empfehlen. (UR Konion mit 1100mAh, aus dem Jahr 2007)

Die haben nur 1100mAh......und werden bei 12V Ladespannung höchstens 700mAh haben.

Die kann man aber bedenkenlos ohne Ladeelektronik an einer "12V" Solarzelle benutzen.

Alles andere bedarf einer Ladeelektronik......

Grüße

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Hallo,

ich habe mich Falsch ausgedrückt.

Sofern die Solarzellen ein Leerlaufspannung von maximal 12V haben, würde es gehen.
Das war damals bei dem Graupner Solarsegler so, dass die maximal 12V Leerlaufspannung hatten.
Das waren aber einzelne Solarzellenelemente in Serie geschaltet, die eigentlich auf 6NiCd ausgelegt waren.

Ein übliches 12V Solarmodul hat deutlich mehr als 12V Leerlaufspannung und darf nicht ohne Ladeelektronik verwendet werden.

Grüße

Hallo zusammen.

Folgendes würde ich dir raten:

Wenn du 100% der Solarleistung in den Akku geben möchtest, dann solltest du nur eine Diode zwischen Zellen und Modul schalten und die Überschüsse mit einem Shuntregler vernichten, der sollte aber die maximalen 4A verkraften (mehr als 50 W).
Hättest du jetzt allerdings eine höhere Spannung zur Verfügung (36 Zellen), dann kannst du einen Lade-IC LT3652 verwenden, der hat eine MPP Funktion und kann Lipos laden.
Solarzellen kann man übrigens als Konstantstromquelle sehen, die lipos kann man damit bedenkenlos laden.
Lipos bedürfen keinen Konstantstrom, nur eine Ladestrombegrenzung.
Leider kann der LT3652 nur 2A laden, du kannst auch einen DC-DC Wandler modifizieren, dazu bedarf es noch einen Operationsverstaerker, der die eingangsspannung mit einer Referenz vergleicht und bei absinken dem wandler vorgaukelt, seine Ausgangsspannung wäre zu hoch, damit hat er dann auch eine mpp Funktion.

Schau mal bei Ebay. Da gibt es Buck/Boost Schaltwandler mit einstellbarer Ausgangsspannung.
Das wäre mal ein Anfang.
http://www.ebay.de/itm/DC-Auto-Boos...162?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item20cae8f4f2

Besser wäre auf jeden Fall ein MPPT, damit die Solarzelle immer am Punkt der Maximalleistung arbeitet.
http://de.wikipedia.org/wiki/Maximum_Power_Point
Diese gibts auch schon günstig bei Ebay, auch mit einstellbarer Ausgangsspannung.
Da dann das schwere Gehäuse abbauen, dann geht das vielleicht auch.

http://www.ebay.de/itm/MPPT-15A-Sol...093751816?pt=Solaranlagen&hash=item3cca667c08

Hallo,

ich würde die Finger von dem günstigem MPPT bei Ebay lassen, habe selber einen und der ist vom Aufbau her unter aller Sau...
Auch wirst du es nicht schaffen, daraus ein leichtes Gerät zu bauen.

Dieser hier ist auf Basis des LT3652:
http://www.solareo.de/de/Laderegler/Enerteq/Enerteq-12V-MPPT-2A-Solar-Laderegler::422.html

Leider muss man ihn noch ein wenig modifizeren, die MPPT Spannung muss eingestellt werden (Widerstände umlöten) und auch die Abschaltspannung muss dem Lipo angepasst werden (ebenfalls Widerstände umlöten)

Der Buck-Boost kann mit eine Huckepackschaltung MPPT fähig gemacht werden:

Ähnlich dieser Schaltung, der Ausgang des OP geht an den FB Eingang des Wandlers:
http://circuits.linear.com/images/circuits/339_circuit_1.jpg

Hier mal nur ein verwendeter IC:
http://www.freewebs.com/acselectronics/buildppt.html


Schaltungsbeispiele:
http://www.maximintegrated.com/app-notes/index.mvp/id/484

Hallo zusammen,

der Enerteq 12V MPPT 2A Solar Batterie Laderegler schaut sehr gut aus.
Es müsste doch funktionieren, wenn wir diesen MPPT-Regler mit dem LM317 als Spannungsregler kombinieren.
Kann man zwei der Spannungsreglungsschaltungen (je max. 1,5A) parallel schalten um die mögliche Leistung des MPPTs "verarbeiten" zu können?
@Sonnenflieger: Der Nuri ist eine Rippenkonstruktion, die vom Albatros XXL von den Küstenfliegern abgeleitet ist.

Gruß
Klemens

Wieso den MPPT mit einem LM317 kombinieren?

Das ergibt für mich keinen Sinn.

Der Enerteq MPPT kann bereits alle Arten von Akkus laden, man muss ihn nur modifizieren.

sowas könnte auch gehen: http://www.dimensionengineering.com/products/lvboost

Gruss, Hans

elektroniktommi schrieb:

Wieso den MPPT mit einem LM317 kombinieren?

Das ergibt für mich keinen Sinn.

Der Enerteq MPPT kann bereits alle Arten von Akkus laden, man muss ihn nur modifizieren.

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Hallo,

das ist natürlich noch besser, wenn wir uns den LM317 sparen können.
Ds Problem ist nur, dass wir uns damit so gut wie gar nicht auskennen wie man den Enerteq modifizieren kann.
Wir werden uns jetzt den MPPT bestellen und mal genauer damit beschäftigen.

Gruß
Klemens

Schaut dieses Datenblatt durch, dann werdet ihr es schon schaffen:

http://cds.linear.com/docs/Datasheet/3652fc.pdf

elektroniktommi schrieb:

Schaut dieses Datenblatt durch, dann werdet ihr es schon schaffen:

http://cds.linear.com/docs/Datasheet/3652fc.pdf

Zum Vergrößern anklicken....

...super, vielen Dank.

Gruß
Klemens

Hallo Klemens,

was jetzt kommt, ist im Sinne deiner Frage OT; hat aber grundsätzliche Bedeutung für euer Projekt, darum schreibe ich es.

1. Hab ihr schon die "Solarflug-Bibel" von Helmut Bruß studiert ?
Helmut Bruß, "Solar-Modellflug", Verlag für Technik und Handwerk, 2. Auflage 1991

2. Wird das "Brett" oder ein "Pfeil" ? Mit beidem handelt ihr euch zusätzliche Schwierigkeiten ein, obwohl ihr mit der Solartechnik selbst schon genug davon habt.

3. Warum Nurflügel ? Um Mißverständnisse zu vermeiden: Ich bin kein Nurflügel-Gegner !
Wenn ihr das mal durchrechnet: Der Nurflügel ist (bislang) dem "Schwanzflieger" leistungsmäßig (aber abhängig von der Flugaufgabe) unterlegen. Ihr werdet wahrscheinlich noch feststellen, daß eure "real verfügbare" Antriebsleistung deutlich geringer ist, als ihr jetzt rechnet. Daher habt ihr nichts davon zu verschenken, weder elektrisch noch aerodynamisch. Der Solarflug ist auch heute noch in einer "ständigen Energiekrise"...
Außer Sonderfällen (NASA/Aerovironment), die mit ganz anderen Voraussetzungen und Mitteln arbeiten konnten, ist mW noch kein Solar-Nurflügel erfolgreich geflogen.

Ich will euch keinesfalls "beschulmeistern". Wenn ihr an alles gedacht habt (auch an das, woran ihr nicht gedacht habt....), dann nehme ich meine (gut gemeinten) Bedenken gerne zurück.


Gruß,
Helmut

http://www.dienlin.de/sieghard/ModellTechnik/Bildergalerie-Dateien/image044.jpg

http://www.delago.de/ariane/DIntmod.htm