Ricarica della batteria agli ioni di litio con cella solare: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Questo è un progetto sulla ricarica della batteria agli ioni di litio con cella solare.

* qualche correzione che faccio per migliorare la ricarica durante l'inverno.

** La cella solare dovrebbe essere 6 V e la corrente (o potenza) può essere variabile, come 500 mAh o 1Ah.

*** Il diodo per proteggere TP4056 dalla corrente inversa dovrebbe avere una bassa tensione di caduta ("drop out"). Io uso cattivo, che prende 0, 5-0, 6 V, che è molto. Puoi usare il diodo Schottky, che richiede solo 0, 1 - 0, 2 V.

Passaggio 1: materiale (i collegamenti sono affiliati)

1 x cella solare 6V

Collegamento: 6V 1 W

Link: (più celle con diversi watt)

Link: (più per la scelta)

1 x Li - Scheda caricabatterie ioni TP4056 (scegliere scheda con 4 uscite - 2 per batteria, 2 per dispositivo di connessione)

Link: (5 pezzi, cca 0.20 $ / pezzo)

Collegamento: (1 pezzo, 0,29 $ / pezzo)

1 x diodo Schottky (meglio, 0, 1 - 0, 2 cadute di tensione) o 1N4148 (peggio, 0, 5 - 0, 6 cadute di tensione)

Link: (set di diodi) (aggiornato)

Collegamento: (1N4148)

1 x Litio - Batteria agli ioni (18650), ne compro 1 scarsa, puoi scegliere di meglio con una capacità di circa 2000 mAh - 3000 mAh, Collegamento: batteria agli ioni di litio

1 x Litio - Portabatterie agli ioni

Link: portabatteria

1 x cavi, io uso cavi Internet con 6 fili all'interno o kit di cavi awg 22

Link:

qualità: set di cavi AWG 22

cavo ethernet: cavo ethernet (è necessario tagliare 6 fili)

1 x strumenti di saldatura (stazione, stagno, colofonia ecc.)

Passaggio 2: cella solare destra

* la cella solare dovrebbe essere al massimo 6V, perché TP4056 ha un ingresso massimo di 6V. È meglio di 5V.

* la corrente da cella solare (o potenza) può essere variabile, perché TP4056 "mangia" quanto serve. Quindi puoi scegliere una cella solare da 500 mAh o una cella solare da 1 Ah.

Per la batteria agli ioni di litio scelgo la cella solare con 5V e 160 mA. Per la scelta della cella solare, è necessario scegliere:

1. voltaggio della cella solare 1,5 x voltaggio della batteria, quindi da 3,7 V a 4,2 V di ioni di litio equivalgono a 5,55 V a 6,3 V di cella solare.

2. la corrente della cella solare dovrebbe avere 1/10 di capacità della batteria ridotta di 1 ora (per batterie Ni Mh). Uso la stessa regola per la batteria agli ioni di litio. Si chiama C - rate rule. Quindi, se ho una batteria da 500 mAh, dovrei scegliere una cella solare da 50 mA. Le buone batterie agli ioni di litio hanno 2000 mAh, quindi la corrente dovrebbe essere di circa 200 mAh o 1,2 W.

Uso una batteria agli ioni di litio scadente con una misurazione di circa 600 mAh. Per questo, dovrei scegliere una cella solare con 60 mA di picco o 0,360 W (POTENZA = CORRENTE X TENSIONE).

Passaggio 3: batterie agli ioni di litio 18650

Trovo un buon sito web con test batterie agli ioni di litio. Per lo più ci sono 3400 mAh massimi.

Ecco:

Ecco qualche teoria per caricarli:

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

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

Passaggio 4: circuito

Il circuito è semplice, ma lo descrivo qui.

Collegare il terminale positivo della cella solare all'anodo del diodo. Collegare il terminale negativo del diodo a IN+ (ingresso positivo) di TP4056. Uso il diodo a causa della corrente inversa.

Collegare anche il terminale negativo della cella solare a IN- (ingresso negativo) di TP4056. Infine collegare la batteria, terminale positivo della batteria a BAT + di TP4056, terminale negativo simile.

Passaggio 5: diodi LED sulla scheda TP

A bordo ci sono 2 diodi, che consumano anche un po' di energia. Li tolgo con il coltello. Controlla l'immagine.

Passaggio 6: calcolo dell'efficienza

Metti alla prova la tua ricarica, puoi collegare il tuo multimetro alla cella solare o alla batteria.

Test:

nuvoloso, con un po' di sole 10 mA (corrente di uscita da TP4056), 24 mA (da cella solare)

nuvoloso, non diretto al sole 0,87 mA (TP4056), 5,1 mA (cella solare)

sole, sole diretto 26 mA (TP4056), 89 mA (cella solare)

Secondo il sito web pveducation.org, è possibile calcolare la radiazione solare diretta in kW. Basta compilare la latitudine e la longitudine di casa. E ricorda il tempo, perché le radiazioni durante il giorno variano. Ho ottenuto circa 1 kW/m2.

Quindi, la cella solare mi dà 89 mA e 5 V, quindi dà 445 mW o 0,445 W. La superficie della cella solare è di circa 70 cm2 (in pratica solo piccole linee producono energia, quindi circa 30 cm2).

Uscita cella solare = 0,089 A x 5 V = 0,445 W

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

Per calcolare la quantità di radiazione solare che cade su 30 cm2 secondo il sito Web di educazione solare, dobbiamo convertire la superficie in m2, è 0, 00 30 m2. La radiazione incidente è 1000 x 0,003 = 3 W.

Radiazione incidente = 3W

Efficienza della cella solare = 0,445 W / 3 W = 0,1483 = 14,8 %.

Efficienza di TP4056 = 0,104 W / 0,445 W = 23,37 %

Efficienza totale del sistema = 0,104 W / 3W = 0,034666 = 3,46 %.

Quindi l'efficienza totale non è molto, ma aiuta. Ricordi C-rate? Per questo progetto è necessaria la cella solare più grande. Faccio il test a settembre, che è nella media tra l'inverno e l'estate. Uso la batteria per il mio registratore esp, che deve sopravvivere durante l'inverno, l'estate è buona. Testerò altre celle solari, in futuro, e mostrerò i miei risultati.

Passaggio 7: Extra: Grafico di Thingspeak

Provo la tensione della batteria con il mio registratore esp. Ho un grafico su Thingspeak. I risultati sono in valori ADC, non in tensione. I valori 720 sono equivalenti a una batteria con 4,07 V. Uso una batteria scadente agli ioni di litio da 600 mA.