Ładowanie baterii litowo-jonowej z ogniwem słonecznym: 7 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Jest to projekt dotyczący ładowania baterii litowo-jonowej za pomocą ogniwa słonecznego.

* wprowadzam pewną poprawkę, aby poprawić ładowanie w okresie zimowym.

** ogniwo słoneczne powinno mieć napięcie 6 V, a prąd (lub moc) może być zmienny, np. 500 mAh lub 1 Ah.

*** dioda chroniąca TP4056 przed prądem wstecznym powinna mieć niski spadek napięcia („drop out”). Używam złych, które biorą 0, 5-0, 6 V, czyli dużo. Możesz użyć diody Schottky'ego, która pobiera tylko 0, 1 - 0, 2 V.

Krok 1: Materiał (linki są stowarzyszone)

1 x ogniwo słoneczne 6V

Połączenie: 6 V 1 W

Link: (więcej komórek o różnych watach)

Link: (więcej do wyboru)

1 x płytka ładowarki Li - Ion TP4056 (wybierz płytkę z 4 wyjściami - 2 do akumulatora, 2 do podłączenia urządzenia)

Link: (5 sztuk, ok. 0,20 $ / sztuka)

Link: (1 szt., 0,29 $ / szt.)

1 x dioda Schottky'ego (lepsza, 0, 1 - 0, 2 spadek napięcia) lub 1N4148 (gorsza, 0,5 - 0, 6 spadek napięcia)

Link:(zestaw diod) (zaktualizowany)

Link:(1N4148)

1 x bateria litowo - jonowa (18650), kupuję 1 słabą, można wybrać lepszą o pojemności około 2000 mAh - 3000 mAh, Link: bateria litowo-jonowa

1 x uchwyt baterii litowo-jonowej

Link: uchwyt baterii

1 x kable, używam kabli internetowych z 6 przewodami w środku lub zestawu AWG 22 drutu

Spinki do mankietów:

jakość: komplet kabli AWG 22

kabel ethernet: kabel ethernet (należy odciąć 6 przewodów)

1 x narzędzia lutownicze (stacja, cyna, kalafonia itp.)

Krok 2: Prawe ogniwo słoneczne

* ogniwo słoneczne powinno mieć maksymalnie 6V, ponieważ TP4056 ma maksymalne napięcie wejściowe 6V. Lepiej niż 5V.

* prąd z ogniwa słonecznego (lub mocy) może być zmienny, bo TP4056 „zjada” tyle, ile potrzebuje. Możesz więc wybrać ogniwo słoneczne 500 mAh lub ogniwo słoneczne 1 Ah.

Do baterii Li - Ion wybrałem ogniwo słoneczne o napięciu 5V i 160 mA. Aby wybrać ogniwo słoneczne, musisz wybrać:

1. Napięcie ogniwa słonecznego 1,5 x napięcie akumulatora, czyli 3,7V do 4,2V Li-Ion odpowiada 5,55V do 6,3V ogniwa słonecznego.

2. Prąd ogniwa słonecznego powinien mieć 1/10 pojemności baterii zanurzonej o 1 godzinę (dla akumulatorów Ni Mh). Używam tej samej zasady dla baterii Li - Ion. Nazywa się to regułą C-rate. Jeśli więc mam baterię 500 mAh, powinienem wybrać ogniwo słoneczne 50 mA. Dobre akumulatory Li-Ion mają 2000 mAh, więc prąd powinien wynosić około 200 mAh lub 1,2 W.

Używam kiepskiego akumulatora Li - Ion o zmierzonych około 600 mAh. W tym celu powinienem wybrać ogniwo słoneczne ze szczytem 60 mA lub 0,360 W (MOC = PRĄD X NAPIĘCIE).

Krok 3: Baterie litowo-jonowe 18650

Znalazłem dobrą stronę z testami akumulatorów litowo - jonowych. W większości są to maksymalnie 3400 mAh.

Oto:

Oto kilka teorii ich ładowania:

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

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

Krok 4: Obwód

Obwód jest prosty, ale opiszę go tutaj.

Podłącz dodatni zacisk ogniwa słonecznego do anody diody. Podłącz ujemny zacisk diody do IN+ (wejście dodatnie) TP4056. Używam diody z powodu prądu wstecznego.

Podłącz również ujemny zacisk ogniwa słonecznego do IN- (ujemne wejście) TP4056. Na koniec podłącz akumulator, dodatni zacisk akumulatora do BAT + TP4056, podobny ujemny zacisk.

Krok 5: Diody LED na płycie TP

Na pokładzie znajdują się 2 diody, które również pobierają trochę mocy. Usuwam je nożem. Sprawdź zdjęcie.

Krok 6: Obliczanie wydajności

Przetestuj ładowanie, możesz podłączyć multimetr do ogniwa słonecznego lub baterii.

Test:

pochmurno, trochę słonecznie 10 mA (prąd wyjściowy z TP4056), 24 mA (z ogniwa słonecznego)

pochmurno, nie bezpośrednio na słońce 0,87 mA (TP4056), 5,1 mA (ogniwo słoneczne)

słonecznie, bezpośrednie słońce 26 mA (TP4056), 89 mA (ogniwo słoneczne)

Według strony internetowej pveducation.org można obliczyć bezpośrednie promieniowanie słoneczne w kW. Po prostu wypełnij swoją domową szerokość i długość geograficzną. I pamiętaj o czasie, ponieważ promieniowanie w ciągu dnia jest różne. Dostałem około 1 kW/m2.

Czyli ogniwo słoneczne daje mi 89 mA i 5V, czyli daje 445 mW, czyli 0,445 W. Powierzchnia ogniwa słonecznego to około 70 cm2 (w zasadzie tylko małe linie dają energię, czyli około 30 cm2).

Moc ogniwa słonecznego = 0,089A x 5 V = 0,445 W

Wyjście TP4056 = 0,026 A x 4 V = 0,104 W

Aby obliczyć, ile promieniowania słonecznego pada na 30 cm2 według strony edukacyjnej o pv, musimy przeliczyć powierzchnię na m2, czyli 0,00 30 m2. Promieniowanie padające wynosi 1000 x 0,003 = 3 W.

Promieniowanie padające = 3W

Sprawność ogniwa słonecznego = 0,445 W / 3 W = 0,1483 = 14,8%.

Sprawność TP4056 = 0,104 W / 0,445 W = 23,37 %

Całkowita sprawność systemu = 0,104 W/3W = 0,034666 = 3,46%.

Tak więc całkowita wydajność to niewiele, ale pomaga. Czy pamiętasz C-rate? Do tego projektu potrzebne jest większe ogniwo słoneczne. Testuję we wrześniu, czyli średnio między zimą a latem. Używam baterii do mojego rejestratora esp, która musi przetrwać zimę, lato jest dobre. W przyszłości przetestuję inne ogniwa słoneczne i pokażę swoje wyniki.

Krok 7: Dodatek: wykres Thingspeak

Testuję napięcie akumulatora za pomocą mojego rejestratora esp. Mam wykres na temat mowy. Wyniki są w wartościach ADC, a nie w napięciu. Wartości 720 to odpowiednik baterii o napięciu 4,07 V. Używam złej baterii litowo-jonowej 600 mA.