ROboter während des Betriebs mit Solarpanel aufladen

[Dirk]

Hallo shaun,

Aber unkontrolliert und mit schlechter Ausnutzung der Solarzelle.

Nach meinen Tests in den letzten Jahren ist indoor ALLES schlechter als die direkte Kopplung bei so geringen Ladeströmen und Leistungen. Eine Ladeschaltung kann z.B. den Strom im Pmpp (I=85mA) einstellen, aber gerade bei den geringen Phasen von direkter Sonne indoor verschlechtert eine Strombegrenzung die Leistungsausbeute langfristig.

Aber ich bin sehr interessiert an deiner Lösung! Wie würdest du eine Laderegelung für folgende Bedingung umsetzen:
Modul: Pmpp = 8,4V/0,085A indoor, d.h. Pmpp max. 2h pro Tag an einem Südfenster erreicht, sonst indirekte Einstrahlung
Akku: NiCd 4x1,2V / 2000mAh

Gruß Dirk

[shaun]

Ein Schaltregler, der die Spannung über der Solarzelle auf 8,4V regelt (bzw es zumindest versucht) und Strombegrenzung auf 200mA (wenn die Akkus es abkönnen auch mehr), beides natürlich auf den Schaltregler wirkend. Ich habe ausgangsseitig eine Konstantspannung bereitgestellt, weil dahinter ein bereits vorhandener Laderegler kam, dazu habe ich den Fehlerverstärker im MAX761 benutzt und einen externen CMOS-OPV über den Kompensationsanschluss angeknotet, der die Spannung im MPP regelt. Die Überwachungd es Ladestandes hat der System-uC mit übernommen und im Notfall den Laderegler disabled.

[Dirk]

Hallo shaun,

Ein Schaltregler, der die Spannung über der Solarzelle auf 8,4V regelt

Schaltregler haben einen Leistungsverlust von mind. 10 bis 20%. Völlig inakzeptabel für so geringe Leistungen. Bei der Art der hier beschriebenen Anwendung völlig unnötig.

Strombegrenzung auf 200mA

Das hier gemeinte Modul schafft das nicht einmal. Kurzschlussstrom 109mA.

Ich habe ausgangsseitig eine Konstantspannung bereitgestellt, weil dahinter ein bereits vorhandener Laderegler kam, dazu habe ich den Fehlerverstärker im MAX761 benutzt und einen externen CMOS-OPV über den Kompensationsanschluss angeknotet, der die Spannung im MPP regelt.

??? Poste doch 'mal die Schaltung!

Die Überwachungd es Ladestandes hat der System-uC mit übernommen und im Notfall den Laderegler disabled.

Eine sinnvolle Schaltung, aber hier völlig "mit Kanonen auf Spatzen geschossen". In der Realität eines Asuro, der mit dem Modul auf dem Rücken in einer Wohnung herumfährt, werden höchstens 10-15mA Ladestrom bei heller Mittagssonne fließen. Was ist da als Notfall anzunehmen?

Gruß Dirk

[shaun]

Ich zeichne den Schaltplan vom Prototypen später ab, geht sicher schneller als die Aufzeichnungen von damals herauszukramen.
Wo hast Du denn die Pauschalmeinung her, dass Schaltregler immer 10-20% Verluste haben? Naja egal, in diesen Spannungsbereichen sind sie zwar nicht so effizient wie bei höheren Spannungen, weil die Spannungsabfälle an den Halbleitern relativ grösser sind, aber um die neuen Informationen über Solarzelle und Akku mal einzuarbeiten: 8,4V bei 85mA im MPP mit einem Linearregler auf die Ladeschlussspannung von 5,8V gebracht => Wirkungsgrad 69%, vor dem Ladeschluss noch geringer. Ohne MPP-Anpassung wird sich die Solarzellenspannung weitestgehend der Akkuspannung anpassen, dabei verhält sie sich angenährt wie eine Konstantstromquelle - man verschenkt also Leistung. Ich müsste jetzt den Wirkungsgrad meines Schaltreglers messen, aber der Vergleich hinkt schon deswegen etwas, weil der Regler für eine kleinere Zellenspannung und daher als Step-Up-Wandler ausgelegt ist. Ich werde vielleicht nachher mal eine Messung machen, dann kommt das Ergebnis zusammen mit dem Schaltplan auf meine HP und ein Link hierher.

UPDATE
So, ich habe mal ne halbe Stunde damit verdödelt, eine Messung an meinem Wandler zu machen. Nun habe ich keine Solarzelle gefunden, die auch nur ansatzweise der ursprünglich verwendeten entsprach und daher mal so ein Modell "Taschenrecher" rangehängt, ausgangsseitig einen 3,6V NiMH-Akku, der zu dem Zeitpunkt 3,80V hatte. Mit atemberaubenden 7,2mA aus der Solarzelle bei einem grob hingekurbelten Spannung von 1,89V habe ich abzüglich der Leistung für die Regelung einen Wirkungsgrad von 66,2% bekommen. Naja, die gewünschten 90% sind das nicht, aber für diese Werte war die Schaltung auch nie gedacht.
Wenn ich jetzt statt meiner kleinen NiMH an die 2Ah-NiCd denke und dann noch den gelegentlichen Hobby-Einsatz dazuaddiere, kommt unterm Strich wohl doch raus, dass eine aufwändige Ladeschaltung hier nicht so wirklich notwendig ist. Bei meinen Tests eben war ich übrigens nicht unbedingt begeistert, was diese Solarzellen so an Licht brauchen, damit etwas Messbares herauskommt, ich hatte da weitaus bessere Werte in Erinnerung. Aber das mag auch an dieser ranzigen Zelle hier liegen.

[outdoorgamer]

Vielen Dank für die vielen Rückmeldungen.
Ich werde es erstmal wie Dirk vorgeschlagen hat machen.
Schottky-Diode und Solarpanel in Reihe zu den Akkus.

Auch wenn der ideale Arbeitspunkt nicht erreicht wird: Es stellt so für mcich die einfachste, kostengünstigste und auch gewichtssparende Lösung dar.
Möglicherweise wird der Gewinn durch eine Annäherung an den Arbeitspunkt wieder durch das zusätzliche Gewicht einer Schaltung vernichtet.
Aber ichkan mich damit ja mal beschäftigen *g*
Erstmal den Asuro aufbauen .. der kommt Morgen per Post.

Ich denke mal das ich das mit dem Solarpanel auch erst in einigen Wochen bewerkstelligen werde..

[shaun]

Mach das mal und poste Deine Ergebnisse. Bei mir waren die Voraussetzungen anders: langer Betrieb bei wenig Strom im Sonnenlicht. Wie schon gesagt: wenn die Solarzelle mit einer Spannung unterhalb ihres Arbeitspunktes/MPP betrieben wird, steigt der Strom nur minimal, sie verhält sich fast wie eine Konstantstromquelle bis hin zum Kurzschlussstrom, der so 10-20% über den Strom im MPP liegt. Zum Akkuladen gar nicht mal die schlechteste Sache.

[outdoorgamer]

Hab noch eine Ergänzung: und zwar sehe ich gerade, dass er Asuro
mit 4 Akkus AAAA ( Microakku ) betrieben wird.
Nun hab ich mal bei Conrad geschaut : Die empfehlen als Zubehör
GP Akkus mit einer Kapazität von 750mAh .
Da blieb mir erstmal die Spucke weg. Hab Kapazitäten um die 2000mAh erwartet ähnlich wie bei einer Digitalkamera, die größere Batterien verwendet.
Anscheinend sind die Kapazitäten bei den Mikro-Akkus wesentlich kleiner.

Wenn ich wirklich mit 750mAh hinkomme dann bedeutet das entweder, dass
die Akkus sehr schnell verbraucht sein werden... oder anders herum - per Solarpanel auch gut geladen werden können. Zumindest die Erhaltungsladung sollte funktionieren.
Ansonsten hab ich ja noch eine Ladestation zum manuellen Laden-.

ich b in schon ganz gespannt wieviel "Strom er frisst".

[outdoorgamer]

Hi... hab heute mal den ersten Test gemacht :


Batterien in den Asuro: Spannung gemessen : (zwischen bat+ und Bat- )
4,93 V

dann etwa 20 minuten fahren

Spanung abgesunken auf 4,83 V

Dann Solarzelle (allein) nach draussen gestellt ( wolkig )
Leerlaufspannung etwa 11,7 V

Dann den Asuro angeschlossen und 15 minuten lang laden lassen
(währenddessen kein Betrieb) .

Solarzelle wieder abgestöpselt.. u nd Batterien nachgemessen:
4,95 V

*freuu*
Der Ladevorgang funktioniert also )

Das Problem mit der Überladung werde ich wohl so lösen, dass ich einen Minischalter zwischen Diode und Solarzelle einbaue , so dass ich die Solarzelle einfach abschalten kann. -

Hab mir an BAt+ und BAt- zusätzlich kurze Leitungen angelötet, die möchte ich mit Buchsen (schuhen) versehen.
Die Leitungen der Batterie bekommen Stecker denke ich mal.

nun muss ich die solarzelle noch parallelschalten. ne dreifach-Küsterklemme wär was tolles.. gibt es sowas ?
kann die Leitungen natürlich auch alle zusammenlöten... *grübel*