Einfachst Solar-Laderegler 12V

[Thegon]

Hallo allerseits,

es geht um Folgendes:
ein Freud möchte mittels eines 50W Solarpanels soll ein 12V / 80Ah Bleiakku (Auto) laden.
Bis jetzt ist die Solarzelle einfach fix mit den Akkuklemmen verbunden, wenn Sonne scheint, dann wird geladen,
wenn keine Sonne scheint, verhindert eine eingebaute Diode im Solarmodul, dass sich der Akku über die Solarzelle entläd.
Nur wenn lange geladen wird bzw. das Teil einfach stehen gelassen wird, dann fängt die Batterie irgendwann an zu gasen und das ist ja nicht wünschenswert, deshalb möchte ich einen einfachen "Regler" bauen, der bei der Ladeschlussspannung von 14V (oder besser mehr oder weniger?) abschaltet und bei ca. 13V wieder einschaltet.

Ich weiß, sowas kann man auch kaufen, aber das ganze ist ein Zero-Budget-Projekt, alle Teile einschließlich der Autobatterie sind vom Schrott bzw. sonst irgendwie aufgetrieben und deshalb würde ich es gerne selber bauen.

So habe ich mir das gedacht:
26130

Über die beiden Potis R1 und R2 werden die Fensterspannungen (eigentlich die halben Fensterspannungen) eingestellt, mittels 4093 ein Flipflop, das sich den jeweiligen Zustand merkt, und dazu eine Spannungsreferenz mit Zenerdiode.
Vom Prinzip her ja so eine Art offener NE555 mit Zenerdioden - Referenz. ;-)
Dazu noch Status - Leds, die nur bei Tastendruck leuchten, um Strom zu sparen.

Doch was das Abschalten der Solarzelle angeht bin ich mir noch nicht ganz sicher:
Im Prinzip gäbe es ja zwei Möglichkeiten: Die Solarzelle in den Leerlauf setzen oder kurzschließen. Im Netz findet man recht häufig die Kurzschlussvariante, deshalb ist wird in meinem Schaltplan jetzt auch mit einem IRFP450 kurzgeschlosen.
Aber ist das richtig so?

Was haltet ihr von dieser Schaltung, kann das eurer Meinung nach so funktionieren?
Danke für Kritik im Voraus!

Mfg Thegon

[PICture]

Hallo Thegon ! ;)

In allgemeinem funktioniert jede Schaltung, aber nicht immer so, wie gewünscht. Man muss praktisch ausprobieren.

Einfachsten Solarladegerät, der mir eingefallen ist, habe ich skizziert:

D1 Dn

+->|- - ->|-+ S = Solarzelle
+| |
.---. | A = Akku
| | +|
| S | - DX = Dioden
| | --- A
'---' -|
-| |
=== ===
GND GND

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
Auf den seriel verbundenen Dioden sollte genug Spannung abfallen, damit der voller Akku bei max. Sonnenstrahlung nicht gast.

[Thegon]

Hallo PICture,

Bei deiner Schaltung (die ich auch nicht ungerne verwenden würde, weil ja noch einfacher) frage ich mich, ob sie so funktioniert, weil eine Solarzelle doch eigentlich eine Stromquelle ist. Wenn ich also ausrechne, dass ausgehend von der Leerlaufspannung des Moduls (ca. 23V) also ca. 15 Dioden mit 0,7V (zusammen 10V) nötig wären, dann würde bei Anschluss an den Akku die Leerlaufspannung zusammenbrechen z.B. auf 17V(ist jetzt eine Hausnummer, hängt ja vom Ladestrom ab), und somit sind dann 15 Dioden zu viel, weil nur mehr 7V übrig bleiben.

Oder verstehe ich da was falsch?

Mfg Thegon

[PICture]

Das ist richtig ! :D

Man muss immer ein Kompromis finden, mit dem er zufrieden ist und das war nur ein Beispiel vom einfachsten.

Deine Schaltung würde ich wieder kompliziert nennen und selber auch nicht mögen. Es sollte eben ein Komparator mit Hysterese und Referenzspannung ausreichen. Ich finde die Abschaltung des Akkus besser als Kurzschliessen der Solarzelle. ;)

[Thegon]

Naja, für mich wäre der Aufwand hier noch im Rahmen, ob nun ein Komperator mit Hysterese oder das ist mir dann auch egal, aber die eigentliche Frage, die ich habe, habe ich villeicht nicht klar formuliert:

Um die Solarzelle davor zu hindern, den Akku weiter zu laden (wenn dieser voll ist), soll man sie da besser kurzschließen oder in den Leerlauf setzen?
Da bin ich mir nicht sicher, und ich habe im Internet leider nichts gefunden, das mich in eine Richtung überzeugen hätte können, deshalb frage ich halt mal euch. ;-)

Mfg Thegon

[PICture]

Für mich ist wegen unnötiger Wärmeentwicklung das setzen der Solarzelle in den Leerlauf (also Trennen per Schalter vom Akku) deutlich besser.

Das könnte inspirierend sein: https://www.roboternetz.de/community/threads/60218-Schutzschaltung-f%C3%BCr-Li-Po . ;)

[Thegon]

Ja das ist natürlich ein Punkt, dass der MOSFET, mit dem kurzgeschlossen wird, ein ein bisschen warm wird. Von dem her Leerlauf.
Aber ich denke mir, irgendeinen Grund muss es doch haben, dass auch professionelle Laderegler die Solarpanele kurzschließen.

Mfg Thegon

[PICture]

Für mich ist kurzschliessende Schaltung einfacher und somit billiger, was für Profis oft entscheident ist, aber 50 W verbraten ?


... weil eine Solarzelle doch eigentlich eine Stromquelle ist.

Damit bin ich nicht einverstanden, weil für mich, eine Solarzelle eindeutig eine Spannungsquelle mit von Beleuchtung abhägiger Spannung Us und innerem Widerstand Rs ist.

Solarzelle
.---------.
| __ |
| +-|__|--o
| | Rs |
| /+\ |
|(Us=) |
| \-/ |
| | |
| +-------o
'---------'
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

[Thegon]

Damit bin ich nicht einverstanden, weil für mich, eine Solarzelle eindeutig eine Spannungsquelle mit von Beleuchtung abhägiger Spannung Us und innerem Widerstand Rs ist.

Solarzelle
.---------.
| __ |
| +-|__|--o
| | Rs |
| /+\ |
|(Us=) |
| \-/ |
| | |
| +-------o
'---------'
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de (http://www.tech-chat.de))

Naja, ob eine Solarzelle nun Strom - oder Spannungsquelle ist, das hängt doch davon ab, in welchem Arbeitspunkt man sie betreibt. In Richtung der Leerlaufspannung hin ähnelt die Kennlinie eher eine Spannungquelle, in Richtung Kurzschluss ähnelt das Verhalten dann halt eher einer Stromquelle.

Und ich habe mir eben gedacht, dass ich das Modul ja ca. bei der halben Leerlaufspannung betreibe, und dann schon eher Stromquellenverhalten zu erwarten habe, aber natürlich ist die Kennlinie eine krumme und alles andere als senk - oder waagerechte Linie, von dem her ist beides nicht zu 100% richtig.

Hier hat jemand die Kennlinie einer kleinen Solarzelle aufgenommen, und das Prinzip sollte das selbe sein:
http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/regenerative-energieversorgung/lb/solarzelle-kennlinie-solarzelle

Wie auch immer ;-)

Mfg Thegon

[PICture]

Du musst aber in deinem Fall aktive Last der Solarzelle also eine Spannungsquelle (Akku), nicht Widerstand sehen. Dann ist die Kennlinie anders als gelinkt. ;)

[RoboHolIC]

Was ich aus dem Kennliniendiagramm von Beitrag #9 herauslese ist, dass die Klemmenspannung der Solarzelle ganz schnell wegbricht, wenn der Laststrom auch nur wenige Prozent über den optimalen Punkt (der Knick) hinaus steigt, eben eine Stromquellencharakteristik.

Daher ist die Verlustleistung am Transistor ziemlich klein, wenn man die Solarzelle nur ordentlich kurzschließt.

Die Solarzelle als Träger des Löwenanteils der Verlustleistung wird dabei aber auch nicht wärmer als wenn sie lastfrei in der Sonne braten würde.

[PICture]

Eigentlich finde ich, dass Kurzschliessen der Solarzelle (http://www.ebay.de/itm/50-W-Solarmodul-Solarpanel-Photovoltaik-Solarzelle-50-Watt-mono-NEU-/370781155823?pt=Solaranlagen&hash=item56544771ef ) mit ca. 3 A günstiger als gedacht ist, weil die Spannung aufm kurzschliessendem MOSFET dann fast Null ist und dein MOSFET (IRFP450) muss nur um 1 W verbraten. ;)

[Franz1988]

Hallo Thegon,

ich habe mal eine Schaltung vom <<"Einfälle-statt Abfälle"-Buch>> (http://www.einfaelle-statt-abfaelle.de/index.php?userid=afc1cada3e4226f8e972c5596c90732f&details=on&title=2#2) nachgebaut und am Labornetzgerät getestet. Diese ist wirkich primitiv einfach und geht super (im Prinzip ein regelbarer Parallelregler).
Dort sind mehrere Schaltungen über Solarregler, Windkraftregler, etc. drin. Das Buch kann ich sehr empfehlen (kostet 5€+Versand).
Den Regler für mein Velomobil habe ich auch auf dieser Basis gebaut (dort speise ich mit Solar/ Dynmao, allerdings nicht in deinem Leistungsbereich). Den dort verbauten Regler findet man auf meiner <<HP>> (http://www.rad-franz.net/HPV.html) (ganz unten "Elektrik"-PDF).
Parallelregler finde ich allgemein recht gut, weil sie so gut wie alles durchlassen, bis die Ladeschlussspannung erreicht ist. Dann schließen sie die Solarzelle kurz.

Beste Grüße
Franz

[Thegon]

Also danke euch allen für eure Beiträge,

ich denke, ich werde einfach einmal die Schaltung so aufbauen wie ich sie im ersten Post als Schaltplan hochgeladen habe und schauen, wie es funktioniert.(ist ja nichts verhaut, wenns nicht funktioniert)

Danke Franz für den Input und die Buchempfehlung, falls es probleme gibt mit meiner Schaltung werde ich darauf zurückgreifen. Super Dokumentation deiner HPV´s, Hut ab, die werde ich mir noch einmal genauer anschauen alle ;-)

Mfg Thegon