Солнечная зарядка для литиевого аккумулятора
«я его слепила из того, что было» (с) Танич М.
Мой добрый давнишний друг – турист-водник. Когда-то очень давно, еще в прошлом веке, как говорит мой сын, я подарил другу солнечную батарею для зарядки аккумуляторов видеокамеры.
Тогда я купил в Чипе и Дипе пяток солнечных элементов отечественного производства, соединил их последовательно, добавил диод КД213. Получилась батарея с напряжением около 9 вольт и током порядка 300 мА. Механически элементы батареи были соединены полосками синей изоленты, батарея складывалась гармошкой, мой друг сделал для нее самодельный чехол. С тех пор прошло лет 15, батарея эта много раз бывала в походах и с неизменным успехом заряжала разнообразные Ni-Cd аккумуляторы.
Сейчас модно использовать литиевые источники питания как для фото-видео приборов и для фонарей на светодиодах. Все классно, но литиевые элементы требуют осторожного обращения – их надо аккуратно заряжать до напряжения 4.2 вольта, разряжать до определенного напряжения, иначе можно необратимо повредить аккумулятор или устроить пожар.
В поход мой друг берет налобный фонарь на аккумуляторах 18650. Зарядного механизма в таком фонаре нет, поэтому он попросил меня придумать, как заряжать эти элементы в походных условиях. Попутно есть задача подзарядить телефоны-смартфоны и другие гаджеты.
Я изучил предложения на Ebay.com, нашел любопытный прибор – аккумулятор емкостью 10000 мач, в одном корпусе с солнечной батареей и электроникой, управляющей зарядом-разрядом аккумулятора и обеспечивающей на двух USB разъемах напряжение 5 вольт при токе до 2А. Цена в 1000 р показалась адекватной, прибор был заказан. Название прибора: Solar Panel Power Bank Charger Battery for Mobile Samsung Iphone5s HTC 10000mAh
Также я нашел зарядку для 18650, состоящую из отличного корпуса-держателя и встроенного в разъем USB контроллера зарядки. Это стоило примерно 80 р. Этот предмет называется New USB 18650 Battery Function Charger.
Первоначальная идея состояла в том, что солнечным днем Power bank заряжал внутреннюю батарею, а потом отдавал энергию в 18650 через зарядку.
Довольно быстро оба прибора приехали из Китая и я приступил к их изучению. Зарядка для 18650 никаких сюрпризов не преподнесла – отличный корпус, заряжает 18650 емкостью 2400 мАч от порта USB током около 300 мА.
А вот PowerBank оказался с браком. Я измерил его емкость методом полной разрядки постоянным током около 300 мА – оказалось 1200 мАч. При заявленных 10000 мАч – обман.
Однако корпус был сделан очень добротно! Металлические крышки, все подогнано, в руках ощущается единым целым. Решил разобрать и посмотреть что там внутри.
Внутри оказалась вполне качественная электроника — плата контроллера зарядки литиевого элемента, совмещенная с преобразователем-стабилизатором на 5 вольт 2 А. Установить все типы микросхем не удалось, но сложилось впечатление, что плата сделана для многоэлементной литиевой батареи с индивидуальным контролем заряда-разряда каждого элемента. Однако все это богатство осталось не использовано, литиевые элементы просто соединены параллельно. Кстати сказать – пайка этой батареи развалилась буквально от касания паяльником… Разглядел потом отдельно элементы – имхо откровенный брак…
Преобразователь на 5 вольт сделан на современной микросхеме, работающей на частоте 500 кгц.
Попутно измерил максимальный отдаваемый ток – получилось 1.6А. При заявленных 2А – вполне адекватно.
На фото показана разрядная цепь. Проволочный переменный резистор 33 ома, два параллельно соединенных резистора по 2 ома (1 ом суммарно) для контроля тока разряда.
Поскольку в PowerBank имеется стабилизатор 5 в — то потребляемый ток достаточно выставить в начале эксперимента один раз.
Также на плате имеется светодиодный индикатор уровня зарядки батареи, работающий и в режиме разрядки и в режиме зарядки. Как водится – ярко синего «вырви глаз» цвета.
В общем, все хорошо, кроме батареи.
Списался с продавцом, потребовал вернуть часть денег за бракованную батарею. Продавец попытался смутить меня якобы неверной методикой измерения емкости – мол я не учел потери, но после моего второго письма, где я разложил все по полочкам – вернул часть денег.
Раз уж я разобрал PowerBank – решил попробовать, как он будет работать с 18650 и старой солнечной батареей. Результаты натурного эксперимента оказались вполне обнадеживающими: контроллер совершенно нормально работал с 18650, а солнечная батарея 15-ти летней давности обеспечивала зарядный ток около 370 мА. Измерение производилось в Москве 10 марта. Полагаю, что летнее Солнце даст еще больший ток заряда.
Измерение тока заряда-разряда производилось путем установки резистора номиналом 0.1 ом последовательно в цепь аккумулятора. Резистор 0.1 ом в моем случае состоял из двух параллельно включенных 0.2 ома. Мультиметром измерялось падение напряжения на этом резисторе. Ток пересчитывался из милливольт в миллиамперы умножением на 10.
Измерил ток, отдаваемый родным солнечным элементом – он оказался существенно ниже, впрочем, вполне ожидаемо – площадь поверхности намного меньше.
Таким образом, оптимальная конструкция стала выглядеть как держатель для 18650, обрезанный корпус с платой и отдельно подсоединяемая солнечная батарея. На держателе 18650 имеется штыревой разъем, ответную часть я отрезал от USB разъема и припаял к солнечной батарее. Из держателя 18650 выходит 4 провода – два от собственно батареи и два от солнечного элемента. Изолента в этот раз использована черного цвета, синяя прослужила 20 лет и находится в отличном состоянии, посмотрим, как поведет себя черная.
Пара часов с дремелем, дрелью и слесарными ножницами дали мне вот такую конструкцию:
В полностью собранном виде:
Получилась система, которая умеет заряжать 18650 от источника 5 вольт (USB) и солнечной батареи, умеет отдавать стабильные 5 вольт для заряда разнообразных гаджетов, благо в комплект PowerBank входило несколько переходников. Выявился глюк – если устройство долго находится без батареи – оно не включается от кнопки. Оказалось, что глюк обходится, если один-два раза вынуть-вставить аккумулятор.
Теперь это устройство будет испытано в очередном походе по Восточным или Западным Саянам или еще по какому-нибудь экзотическому месту России.
Источник
Как зарядить аккумулятор с помощью солнечной панели: введение и время зарядки
Aug 10, 2022 Вид страницы：2474
Аккумуляторы используются уже более 150 лет, и сегодня используется оригинальная технология свинцово-кислотных аккумуляторов. Зарядка аккумуляторов добилась определенного прогресса в сторону большей экологичности, а солнечная энергия является одним из наиболее устойчивых методов подзарядки аккумуляторов.
Солнечные панели можно использовать для зарядки батарей, хотя в большинстве случаев батарею нельзя подключить непосредственно к солнечной панели. Контроллер заряда часто требуется для защиты батареи путем изменения выходного напряжения панели на напряжение, подходящее для зарядки батареи.
В этой статье будут рассмотрены многие типы аккумуляторов и солнечных элементов, используемых в современном энергосберегающем мире.
Заряжают ли солнечные панели аккумуляторы напрямую?
Автомобильный аккумулятор на 12 вольт можно напрямую подключить к солнечной панели, но необходимо проверить, превышает ли его мощность 5 Вт. Солнечные панели с номинальной мощностью более 5 Вт должны быть подключены к аккумулятору через солнечное зарядное устройство, чтобы избежать перезарядки.
По моему опыту, теория редко выдерживает испытания в реальных условиях, поэтому я буду подключать солнечную панель напрямую к частично разряженной свинцово-кислотной батарее глубокого разряда, измеряя напряжение и ток с помощью контроллера заряда на солнечной энергии. Сразу к результатам теста.
Перед этим я рассмотрю немного теории — приятно учиться, потому что она многое проясняет!
45℃ Температура разрядки: -40
+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C
Зарядка аккумулятора с помощью солнечной панели без контроллера
В большинстве случаев аккумуляторы можно заряжать непосредственно от солнечной панели.
Зарядка батареи включает в себя использование контроллера заряда, который преобразует выходное напряжение солнечных элементов в напряжение, подходящее для заряжаемой батареи. Он также предохраняет аккумулятор от перезарядки.
Солнечные контроллеры заряда делятся на два типа: с отслеживанием mpp (MPPT) и без него. Mppt более экономичен, чем контроллеры без MPPT, но оба типа справятся со своей задачей.
Свинцово-кислотные элементы являются наиболее часто используемой формой батареи в солнечных энергетических системах. Однако можно использовать и литий-ионные аккумуляторы.
Поскольку напряжение свинцово-кислотных элементов обычно составляет от 12 до 24 вольт, они должны заряжаться от солнечной панели с выходным напряжением восемнадцать вольт или более.
Поскольку автомобильные аккумуляторы обычно имеют значение 12 вольт, все, что требуется для их зарядки, — это 12-вольтовая солнечная панель. Большинство солнечных панелей производят примерно 18 вольт, что достаточно для зарядки большинства свинцово-кислотных элементов. Однако некоторые панели предлагают большую мощность, включая 24 вольта.
Чтобы избежать повреждения аккумулятора в результате перезарядки, в этой ситуации необходимо использовать контроллер заряда с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).
Контроллеры PWM предотвращают перезарядку, сокращая продолжительность часов, в течение которых солнечный элемент посылает электричество в аккумулятор.
Сколько времени нужно, чтобы зарядить аккумулятор 12 В от солнечной панели мощностью 100 Вт?
Может быть сложно оценить точное время, необходимое для зарядки 12-вольтовой батареи с помощью солнечной панели мощностью 100 Вт. Несколько переменных влияют на эффективность зарядки, и убедитесь, что солнечная панель изготовлена из высококачественных материалов. Важно помнить, что эффективность вашей солнечной панели будет зависеть от того, сколько прямого солнечного света она получает. Далее, эффективность и долговечность вашего контроллера заряда будут влиять на скорость зарядки аккумулятора.
Ваша 100-ваттная солнечная панель будет производить скорректированную выходную мощность примерно 85 Вт под прямыми солнечными лучами, потому что большинство контроллеров заряда имеют рейтинг эффективности около 85%. Выходной ток контроллера заряда будет 85 Вт/12 В или примерно 7,08 А, если предположить, что выход контроллера заряда составляет 12 В. В результате для полной зарядки 12-вольтовой батареи емкостью 100 Ач потребуется 100 Ач/7,08 А, или примерно 14 часов.
Несмотря на то, что это может показаться долгим, имейте в виду, что задействована только одна солнечная панель и что батарея, которую вы заряжаете, уже полностью разряжена. Вы часто используете много солнечных батарей, и поначалу ваша батарея не будет полностью разряжена. Самое главное — расположить солнечные панели в как можно более удобном месте и часто заряжать батареи, чтобы они не разряжались.
Меры предосторожности, которые вы должны принять
Вы можете увеличить производство солнечной энергии несколькими способами. Используйте энергию от зарядки аккумуляторов в течение дня для работы устройств ночью. Следуйте этим инструкциям, чтобы обеспечить наилучшую производительность аккумулятора.
●Убедитесь, что солнечные панели чистые и готовы принять солнечные лучи утром до начала дня. Возможно, вам придется встать пораньше, чтобы подготовить солнечную панель к выработке электроэнергии. Ночью частицы пыли могут прилипать к поверхности солнечной панели, вызывая ее загрязнение. Образуется слой пыли, препятствующий попаданию солнечного света на солнечную панель.
Возможности по выработке электроэнергии сократятся. Стекло солнечной панели в идеале следует чистить каждые два-три часа, чтобы удалить пыль в течение дня. Протрите стекло мягкой хлопчатобумажной тканью. Никогда не прикасайтесь голыми руками к солнечной панели. Чтобы не обжечься, надевайте перчатки для рекуперации тепла.
● Материал, используемый для изготовления солнечной панели, важен. Для изготовления солнечных панелей можно использовать разные материалы, и более качественные материалы будут производить больше электроэнергии, чем обычные солнечные панели. Солнечные панели производятся с учетом множества аспектов. Солнечная панель поддерживает выработку электроэнергии и обеспечивает плавный поток энергии по поверхности панели, стеклянному материалу, силовому кабелю и т. д.
● Это упускаемый из виду шаг в производстве солнечной энергии, и он необходим для накопления солнечной энергии и увеличения мощности. Для подключения солнечной панели и аккумуляторов следует использовать качественный кабель. Кроме того, вещество, используемое для изготовления кабелей, должно быть эффективным.
Поскольку медь является таким хорошим проводником, перемещение энергии из точки А в точку Б требует меньшей нагрузки на электричество. Кроме того, энергия эффективно передается в батарею, обеспечивая большую энергию для хранения.
Солнечные панели — очень практичный способ выработки электроэнергии для самых разных нужд. Солнечная электрическая система может быть менее дорогой и обеспечивать электроэнергию до трех десятилетий при правильном обслуживании.
Источник