Solarlader

Hintergrund und Ziel

Solarzellen sind eine nützliche Energiequelle, auch für unterwegs. Leider haben sie einen verhältnismäßig hohen und vor allem variablen Innenwiderstand (je nach Beleuchtung). Daher benötigt man einen “Maximum Power Point“-Tracker, um jederzeit die maximale Leistung aus der Zelle zu holen.

Ein solcher soll hier gebaut werden, mit folgenden Features in v1.0:

• „12V“-System, d.h. Laden von 12V-Bleiakkus soll möglich sein
• Leistung der Solarzelle bis 50W
• Überlade- und Tiefentladeschutz für angeschlossenen Akku (Spannungen evtl. per UART einstellbar)
  • Überladeschutz: Abtrennen der Solarzelle bei zu hoher Akkuspannung
  • Tiefentladeschutz: Abtrennen der Last bei zu niedriger Akkuspannung
• Optional: Konstantspannungsregelung für Akku, wenn eine Schwellspannung überschritten ist
  • „MPP/U“-Ladeverfahren
  • Folgende Akkutypen können theoretisch damit sicher geladen werden: Blei, Li-Ion, LiPo, LiFePO4 und alle anderen, die normalerweise per I/U-Verfahren geladen werden.
• Text-LC-Display zur Funktionsüberwachung
• Eingangsfilter, um Abstrahlung der Schaltimpulse über die Solarzellen-Kabel zu vermeiden.

Verantwortlich

• cfr34k

Historie

2016-07

Platinen (v1.0) wurden bestellt und sind angekommen

2016-08

Eine Platine wurde bestückt - keine größeren Designbugs vorhanden \o/

Software wurde geschrieben

Aktueller Stand

• Erste Softwareversion läuft. Alle Spannungs- und Strommessungen funktionieren (Strom nur beinahe wie erwartet: 50 mA Offset und die Skalierung ist etwas daneben, aber nichts, was man nicht rausrechnen kann :) )
• Folgende Regler wurden bereits erfolgreich implementiert:
  • CV = Konstantspannung
  • MPPT = Maximum Power Point Tracking = Regelung auf maximale Ausgangsleistung
  • CC = Konstantstrom (Eigenschutz des Laders gegen zu hohen Strom)
• Derzeit können Bleiakkus geladen werden: MPP-Tracking bis 14,4V Akkuspannung, danach Konstantspannung auf 13,8V

TODO

• Sleep-Modes
• Lastabschaltung bei zu niedriger Ausgangsspannung

Designparameter

v1.0

• max. Eingangsstrom (von Solarzelle): 4A (begrenzt durch Filterspule)
• max. Ausgangsstrom (zum Akku): 5A (begrenzt durch Schaltdiode)
• max. Laststrom: 30A (begrenzt durch FET zur Lastabschaltung)
• max. Eigenverbrauch im Standby: <3 mA