Зарядка литий-ионной батареи с помощью солнечной батареи: 7 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Это проект о зарядке литий-ионных аккумуляторов солнечными батареями.

* некоторые исправления, которые я сделал, чтобы улучшить зарядку зимой.

** солнечная батарея должна быть 6 В, а ток (или мощность) может изменяться, например, 500 мАч или 1 Ач.

*** диод для защиты TP4056 от обратного тока должен иметь малое падение напряжения («выпадение»). Использую плохие, которые снимают 0,5-0,6 В, что очень много. Вы можете использовать диод Шоттки, который потребляет всего 0,1-0,2 В.

Шаг 1. Материал (ссылки являются аффилированными)

1 х солнечная батарея 6 В

Ссылка: 6В 1 Вт

Ссылка: (больше ячеек с разной мощностью)

Ссылка: (подробнее на выбор)

1 x Li - Ion плата зарядного устройства TP4056 (выберите плату с 4 выходами - 2 для аккумулятора, 2 для подключения устройства)

Ссылка: (5 штук, около 0.20 $ / штука)

Ссылка: (1 шт., 0.29 $ / шт.)

1 х диод Шоттки (лучше, 0, 1 - 0, 2 падение напряжения) или 1N4148 (хуже, 0, 5 - 0, 6 падение напряжения)

Ссылка: (комплект диодов) (обновлено)

Ссылка: (1N4148)

1 х литий-ионный аккумулятор (18650), я покупаю 1 бедный, вы можете выбрать лучше с емкостью около 2000 мАч - 3000 мАч, Ссылка: литий-ионный аккумулятор

1 х литий-ионный аккумулятор

Ссылка: держатель батареи

1 кабель, я использую интернет-кабели с 6 проводами внутри или комплект проводов AWG 22

Ссылки:

качество: комплект кабелей AWG 22

кабель Ethernet: кабель Ethernet (нужно отрезать 6 проводов)

1 х паяльный инструмент (станция, олово, канифоль и т. Д.)

Шаг 2: правый солнечный элемент

* солнечная батарея должна быть максимум 6В, потому что TP4056 имеет максимальное входное напряжение 6В. Лучше тогда 5В.

* ток от солнечного элемента (или мощность) может быть переменным, потому что TP4056 «съедает» столько, сколько ему нужно. Таким образом, вы можете выбрать солнечную батарею 500 мАч или солнечную батарею 1 Ач.

В качестве литий-ионного аккумулятора я выбрал солнечную батарею на 5 В и 160 мА. Для выбора солнечного элемента необходимо выбрать:

1. Напряжение солнечного элемента в 1,5 раза больше напряжения аккумулятора, поэтому от 3,7 до 4,2 В для литий-ионного аккумулятора эквивалентно от 5,55 до 6,3 В для солнечного элемента.

2. Ток солнечного элемента должен быть уменьшен на 1/10 емкости аккумулятора на 1 час (для Ni Mh аккумуляторов). Я использую то же правило для литий-ионного аккумулятора. Это называется правилом C-ставки. Итак, если у меня аккумулятор на 500 мАч, я должен выбрать 50 мАч солнечную батарею. Хорошие литий-ионные батареи имеют емкость 2000 мАч, поэтому ток должен быть около 200 мАч или 1,2 Вт.

Я использую плохой литий-ионный аккумулятор емкостью около 600 мАч. Для этого я должен выбрать солнечный элемент с пиковым значением 60 мА или 0,360 Вт (МОЩНОСТЬ = ТОК X НАПРЯЖЕНИЕ).

Шаг 3: литий-ионные батареи 18650

Нахожу хороший сайт с тестами литий-ионных аккумуляторов. В основном есть максимум 3400 мАч.

Вот:

Вот немного теории их зарядки:

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

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

Шаг 4: Схема

Схема простая, но я опишу ее здесь.

Подключите положительный вывод солнечного элемента к аноду диода. Подключите отрицательную клемму диода к IN + (положительный вход) TP4056. Я использую диод из-за обратного тока.

Также подключите отрицательный вывод солнечного элемента к IN- (отрицательный вход) TP4056. Наконец, подключите аккумулятор, положительный полюс аккумулятора к BAT + TP4056, аналогичный отрицательный полюс.

Шаг 5: светодиодные диоды на плате TP

На плате есть 2 диода, которые тоже потребляют некоторую мощность. Снимаю их ножом. Проверить картинку.

Шаг 6: Расчет эффективности

Проверьте зарядку, вы можете подключить мультиметр к солнечной батарее или батарее.

Тестовое задание:

облачно, немного солнечно 10 мА (выходной ток от TP4056), 24 мА (от солнечного элемента)

облачно, не прямо на солнце 0,87 мА (TP4056), 5,1 мА (солнечная батарея)

солнечно, прямое солнце 26 мА (TP4056), 89 мА (солнечная батарея)

Согласно сайту pveducation.org, вы можете рассчитать прямую солнечную радиацию в кВт. Просто заполните свою домашнюю долготу и долготу. И помните время, потому что радиация в течение дня меняется. У меня получилось около 1 кВт / м2.

Итак, солнечный элемент дает мне 89 мА и 5 В, поэтому он дает 445 мВт или 0,445 Вт. Поверхность солнечного элемента составляет около 70 см2 (в основном только маленькие линии производят энергию, поэтому около 30 см2).

Выход солнечного элемента = 0,089 А x 5 В = 0,445 Вт

Мощность TP4056 = 0,026 А x 4 В = 0,104 Вт

Чтобы рассчитать, сколько солнечной радиации приходится на 30 см2 согласно веб-сайту pv education, мы должны преобразовать площадь в м2, это 0,00 30 м2. Падающее излучение составляет 1000 x 0,003 = 3 Вт.

Падающее излучение = 3 Вт

КПД солнечного элемента = 0,445 Вт / 3 Вт = 0,1483 = 14,8%.

КПД TP4056 = 0,104 Вт / 0,445 Вт = 23,37%

Общий КПД системы = 0,104 Вт / 3 Вт = 0,034666 = 3,46%.

Так что общая эффективность не так уж и велика, но помогает. Вы помните C-rate? Для этого проекта необходим солнечный элемент большего размера. Я тестирую в сентябре, в среднем между зимой и летом. Я использую батарею для своего регистратора esp, который должен выжить зимой, летом это хорошо. Я буду тестировать другие солнечные элементы в будущем и покажу свои результаты.

Шаг 7: Дополнительно: график Thingspeak

Я проверяю напряжение батареи с помощью регистратора esp. У меня есть график вещей. Результаты представлены в значениях АЦП, а не в напряжении. Значения 720 эквивалентны батарее с 4,07 В. Я использую плохую литий-ионную батарею на 600 мА.