Charger panou solar 100W - 36 cells - 18V

[catakate]

Schema de mai jos a fost dezvoltata de smilex si pusa in practica de cativa entuziasti, cu rezultate foarte bune.

 

Din dorinta de a scoate maximul posibil din sistemul ce va fi instalat pe o barca cu vele, propun cateva adaugiri:

 

- Compensarea tensiunii de incarcare in functie de temperatura la bornele acumulatorului. LM234 poate face si asta?

- Fiecare producator recomanda valori specifice pentru incarcare. Tensiunea de incarcare poate fi reglabila?

- Circuitul din schema incarca acumulatorul in jur de 85%, ceea ce scurteaza durata de viata a acestuia si limiteaza semnificativ plaja de utilizare. Pragul maxim de descarcare pentru un deep-cycle fiind de 60%, putem folosi 25% din maxim 40%. Incarcarea pana la 100% presupune continuarea incarcarii dupa atingerea Umax, pentru o perioada calculata in functie de curentul de incarcare si capacitatea acumulatorului. Pentru mine e suficienta o iesire cu Umax, automatizarea duratei de incarcare iese din sfera acestui topic.

- Egalizare - desulfatare: O supraincarcare la care sunt supusi acumulatorii PbAcid dupa ce au fost incarcati. Aceasta inverseaza aparitia efectelor chimice negative ca stratificarea (densitate mai mare a acidului pe fundul bateriei) si ajuta la reducerea sulfatarii, ce reduce drastic performantele acumulatorului. Multi experti recomanda egalizarea periodica a acumulatorilor, la intervale variind de la o luna la de cateva ori pe an.

Sursa: Trojan Battery Company http://www.trojanbat...Equalizing.aspx

Tensiunea de egalizare recomandata pt acumulatorii de 12V: 15,5V http://www.trojanbat...e/Charging.aspx

 

Am rugamintea de a ma ajuta cineva cu constructia unui astfel de charger, desigur contra cost.

[smilex]

Sa inteleg: doresti modificarea schemei pentru o tensiune reglabila. Tensiunea (aceea reglabila) sa fie si functie de temperatura, pentru asta ar trebui un grafic tensiune-temperatura. De asemenea daca doresti finalizarea incarcarii la 14,4, continuarea pana la 15,5 cu ce curent sa se efectueze? Mai apoi, toata schema pentru a o construi cineva contra cost? Iesi mai ieftin cred, daca cumperi ceva dedicat.

[roadrunner]

o solutie interesanta ar fi urmatorul chip de la linear (l-am folosit cu succes la o aplicatie asemanatoare)

http://www.linear.com/product/LT3763

poti controla curentul cu o tensiune analogica pe pinul CTRL, si poti monitoriza curentul de intrare (si tensiunea de intrare) - are si feedback de tensiune pentru a obtine VI=constant (terminare automata a incarcarii)

chipul asta cuplat cu un microcontroller simplu e destul de interesant (si e eficient din cauza rectificarii sincrone)

RR

Editat Iulie 4, 2013 de roadrunner

[politehnica]

roadrunner, imi poti recomanda un circuit integrat asemenea LT3763 dar cu interfata SCL-SDA ?

Am vazut topicul asta si raspunsul tau si mi-am adus aminte ca anul trecut am incercat sa fac ceva asemenator si la un moment dat am vrut sa caut un circuit asemenea LT3763 dar am abandonat proiectul si acum vazand ce ai spui tu, ma gandeam sa te intreb si eu. Cine stie, poate reincep proiectul ala.

[catakate]

Multumesc pentru raspunsuri!

 

O sa incerc sa le iau in orsine. Mai intai incarcarea.

Prima faza, cea in care tensiunea la borne creste pe masura ce bateria se incarca, se numeste bulk. O baterie descarcata are o rezistenta interna mai mare si va trage un curent mai mare, incalzindu-se repede. Incarcarea este o reactie chimica afectata de temperatura. Punctul la care bateria genereaza cantitati importante de gaze (gassing) variaza cu temperatura: voltaj mai mic la temperatura mai mare. Practic, in cazul unei tensiuni fixe de incarcare. la temperaturi mari o baterie se supraincarca iar la temperaturi mici nu se incarca complet. Intr-o incarcare ideala, scopul e ca voltajul sa fie putin peste tensiunea de gassing pe durata etapelor bulk si acceptance si sa fie mentinut pana cand bateria este incarcata complet.

Sursa: http://www.tekrispow...ed Charging.pdf

 

Acceptance e faza finala de incarcare, dupa ce tensiunea la borne a atins tensiunea de incarcare. Nu mai caut in surse, este cca. 15% din capacitatea bateriei, la tensiunea de incarcare, calculat in functie de curentul tras de baterie.

 

Tensiunea de float sau mentinerea incarcata a bateriei, variaza si ea cu temperatura, dupa celasi grafic. Pentru o idee generala, cam asa:

Temp Accept Float

10 14.8 13.9

21 14.4 13.5

32 14.0 13.1

Acuratetea ceruta este de +/-0.2V

Formula cea mai utilizata pentru calcului variatiei este: -0.005v - gr.C - 2V cell, insemnand 0.03V / gr.C fata de 25 gr.C in cazul unei baterii de 12V (majoritatii producatorilor). In cazul Trojan referinta este 27 gr.C, mai trebuie facuta si o normalizare. Daca vrea cineva sa studieze, stiu cei de la Schneider: http://www.global-do...sp3.1_qa_v3.pdf

 

Acum sa trec la cazul meu si sa explic de ce imi bat atat de tare capul cu asta. Aplicatia e o barca cu vele, scopul fiind mediterana, atlantic, insulele canare. Desi vreau sa pot incarca acumulatorul cat mai aproape de 100%, vreau si sa pot sa minimizez gazificarea atunci cand e soare dar barca topaie pe valuri (ventilatie aproape zero), sau cineva doarme cu "usa" inchisa (ventilatie sub zero). In consecinta, as vrea sa pot sa scad tensiunea de incarcare.

 

Trebuie sa studiez cat curent trage o baterie dupa ce a atins tensiunea de incarcare, desi cred ca cel mai sigur e cu masuratoarea. Cert e ca e mic.

 

Tensiunea de egalizare - 15.5V as vrea sa fie separat pe un intrerupator pentru ca implica emisii mari de gaze, sa o pot face atunci cand bateria e bine aerisita. Ideal ar fi sa fie chiar un circuit complet separat, cu borne proprii.

 

Sper ca nu mi-a scapat nimic, o sa recitesc, oricum si revin.

Editat Iulie 4, 2013 de catakate

[catakate]

Ceva imi scapase, asa ca:

 

Nu am gasit nicaieri vreo referinta la curentul de supraincarcare in faza de egalizare - 15.5V. Cei de la Trojan recomanda masurarea densitatii electrolitului din ora in ora si continuarea pana cand nu mai apar diferente.

Sunt sigur ca ies mult mai ieftin cu o solutie de-a gata, dar numai daca nu luam in calcul un charger profesional. Poate ca plimbarea pe care am de gand sa o fac suna a jiji becali sau copos, dar veniturile mele sunt modeste. In conditiile in care un monitor Victron Energy e 130 Lire de-ale reginei... http://www.ebay.co.uk/itm/Victron-Energy-BMV600-S-Battery-Monitor-/251288968563?pt=UK_CarsParts_Vehicles_BoatEquipment_Accessories_SM&hash=item3a81fd5d73 ies mai ieftin si daca dau o excursie pana la greci si inapoi pe banii mei

[smilex]

Sfatul meu (pe care n-o sa-l urmezi) este sa stai cuminte acasa.

Da-mi temperaturi din 10 in 10 grade cu tensiunile de incarcare corespunzatoare dorite. Temperaturile sa cuprinda toata plaja estimata.

Aceasta solutie constructiva are la baza un anume curent pe care il poate darui un panou solar. Asadar curentul maxim este de cca. 6,6A pentru un panou de 100W si nu este altfel limitat sau controlat.

N-am inteles faza cu egalizarea, dar se poate face ca acel curent sa existe pana la 14,4V (ma rog, in functie de temperatura) iar peste 14,4 sa existe un curent mai mic pana la 15,5 (si asta e functie de temperatura?) tensiune la care sa dispara orice curent de incarcare. Ajunge ce spun?

Editat Iulie 4, 2013 de smilex

[catakate]

Merci de sfat, mare dreptate ai

Inteleg functionarea constructiva, mai sus de tensiunea de incarcare oricum nu poti baga in baterie un curent mai mare decat accepta ea, motiv pentru care se si numeste "acceptance".

 

Cum o vad eu posibila, fara programabile care sa ne complice viata, este ca separat sa existe o iesire cu tensiunea fixa 14,4 compensata. Dupa ce bateria ajunge la 14,4 trec printr-o automatizare care sa controleze timpul cat mai baga in baterie curent la acea tensiune, functie de cat curent inghite.

 

Mai sus de 14,4 nu trebuie sa poata urca decat atunci cand se vrea asta, printr-un intrerupator, deci tot o iesire separata. Am gasit ceva despre 14-15V (2.5-2.66V/cell) la 200 mA/24H dar am prostul obicei sa nu cred tot ce vad scris. Cert e ca sulfatarea apare in timp daca bateria nu este incarcata complet. Orice descarcare duce la formarea de cristale, care sunt sau nu descompuse la incarcare. Pentru a le descompune mai tare, tre egalizare. Bolborosirea zdravana ajuta si la amestecarea electrolitului, stratificarea fiind tot o chestie tot naspa. Egalizarea n-are nicio treaba cu temperatura, incalzirea bateriei la 50-60 C ajuta la topirea cristalelor, dar sigur n-o sa fac resou pentru baterie

 

Nu stiu daca ai omis intentionat, curentul de incarcare nu tre sa dispara, ci sa coboare tensiunea la float. Acolo, orice curent i s-ar da, bateria nu se supra-incarca dar nici nu se descarca.

Posibilitatea reglarii tensiunii de incarcare e foarte utila si pentru incarcarea conform speificatiilor producatorului. Am intalnit cerinte intre 14,3 si 14,6 la 25 gr.C. In plaja 0-50 gr.C pentru referinta 14,4 avem asa:

0 C - 15.15

10 C - 14.85

20 C - 14.55

30 C - 14.25

40 C - 13.95

Tensiunea de float variaza identic.

 

Mai sus am gresit semnele formulei, corect este asa: -0,005 x -gr.C x 6 cell (pt 12V)

Editat Iulie 5, 2013 de catakate

[smilex]

S-o luam altfel. Acea solutie, pentru un panou de 100W si 90% randamentul sursei iti poate livra un astfel de grafic de incarcare:

Schimba acest grafic conform dorintelor tale presupunand acea temperatura care e ok pentru 14,4V. Acolo nu pot spune daca curentul cade chiar la zero. Adica ar cadea la 14,4 dar banuiesc ca odata cu scaderea curentului de incarcare, scade si tensiunea, curentul creste din nou, etc., si in final se formeaza un echilibru. Banuiesc ca tensiunea este tinuta la 14,4 cu un curent lent scazator sau poate pana la o anumita valoare care nu mai are influenta, dar probabil nu e zero. Oricum, modifica acel grafic dupa cum vezi tu lucrurile ca ok.

[catakate]

Imi cer scuze dar ori e ceva ce eu nu reusesc sa inteleg, ori nu ma exprim deslusit incat sa ma fac inteles.

Presupunand ca tensiunea de incarcare trebuie sa fie 14,4V si s-o denumim Umax, bateria continua sa se incarce si dupa ce atinge Umax. Deci graficul ar arata asa:

La Umax, curentul absorbit de baterie este dat de capacitatea ei dupa graficul:

fara a fi nevoie sa limitam curentul de incarcare, doar tensiunea.

Problema e ca daca lasam bateria sa absoarba la nesfarsit cat curent poate la Umax, se va supra-incarca. Singura modalitate garantata de a verifica incarcarea completa este masurarea densitatii electrolitului. Se poate astfel determina o perioada de incarcare dupa ce e atinsa Umax.

Unii producatori indica nivelul de incarcare la momentul atingerii Umax si se poate estima durata necesara pentru incarcarea completa, urmarind curentul tras de baterie.

Smilex, ar fi mai simplu daca am discuta la telefon? Daca da, da-mi te rog un mesaj cu nr tau si intre ce ore pot deranja. Multumesc

[pisica matache]

Mi-e teama ca incarcarea ''ca la carte'',e dificil de obtinut fara un charger dedicat.Ca parere personala,atentia ar trebui indreptata spre folosirea eficienta a energiei captate de panou;ma intreb de exemplu,cum vei aseza panoul pe ambarcatiune,si cam ce procent din energia disponibila la un moment dat,o vei putea utiliza.

In concluzie,nu de supraincarcarea acumulatorului ar trebui sa te temi.....

Editat Iulie 5, 2013 de pisica matache

[catakate]

Eu stiu asa....Incarcarea se face in doua etape,prima cu curent constant,altfel acumulatorul ar putea trage un curent prea mare,ce l-ar supraincalzi;in a doua etapa,incarcarea se face sub tensiune constanta,de ex 13,8V sau cat recomanda producatorul.

 

Incarcarea e in 3 etape. Cele descrise de tine sunt prima si ultima, prima asigura o incarcare intre 70-85% in functie de producator si tehnologie iar ultima previne descarcarea in gol.

Detalii aici: http://batteryuniversity.com/learn/article/charging_the_lead_acid_battery

[catakate]

Cred ca am fost inteles gresit. Nu ma tem de supraincarcarea acumulatorului ci de incarcarea incompleta. Din pacate singurul loc in care soarele pica sub acelasi unghi pe panou 2 secunde la rand e in port. Tocmai asta e motivul pentru care ma stresez cu incarcarea, cea de-a doua etapa nu necesita un curent mare ci doar sa fie lasata sa se intample

Instalarea va fi ceva de genul asta, cu un sistem culisant care permite o miscare de cca. +/- 20gr pe axa longitudinala a barcii.

[pisica matache]

Incarcarea e in 3 etape. Cele descrise de tine sunt prima si ultima, prima asigura o incarcare intre 70-85% in functie de producator si tehnologie iar ultima previne descarcarea in gol.

Detalii aici: http://batteryuniver...ad_acid_battery

Nu,eu m-am referit la primele 2 etape,singurele capabile sa incarce complet acumulatorul.Tensiunea recomandata e intre 13,8V si 14,7V.Cea de-a treia,de care sincer nu stiam,presupune coborarea tensiunii,putin sub cea din a doua etapa,pentru protejarea acumulatorului.

Daca vrei musai sa respecti toate trei etapele,poti face asa....Reglezi tensiunea la iesirea sursei la 13,8-14,7V si monitorizezi curentul de incarcare.Cand acesta scade sub o anumita valoare,sub 3% din curentul nominal parca,cand acumulatorul se considera incarcat ,un comparator poate comanda scaderea tensiunii la 13V,de exemplu.Obtii astfel cea de-a treia etapa.Oricum sunt discutii,e putin probabil ca cineva va accepta sa faca un asemenea montaj.Exista insa varianta sa-l construiesti singur,te asigur ca nu e chiar asa complicat.

[pisica matache]

Cred ca am fost inteles gresit. Nu ma tem de supraincarcarea acumulatorului ci de incarcarea incompleta.

Schema pe care ai postat-o,te asigur ca face incarcarea completa,adica primele doua etape,curent constant,respectiv tensiune constanta.N-o face pe cea de-a treia,care se poate implementa,asa cum ti-am spus anterior.