การชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียม - ไอออนด้วยโซลาร์เซลล์: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

เป็นโครงการเกี่ยวกับการชาร์จแบตลิเธียม-ไอออนด้วยโซลาร์เซลล์

* ฉันแก้ไขบางอย่างเพื่อปรับปรุงการชาร์จในช่วงฤดูหนาว

** เซลล์แสงอาทิตย์ควรเป็น 6 V และกระแสไฟ (หรือกำลังไฟฟ้า) สามารถเปลี่ยนแปลงได้ เช่น 500 mAh หรือ 1Ah

*** ไดโอดเพื่อป้องกัน TP4056 จากกระแสย้อนกลับควรมีแรงดันตกต่ำ ("ดรอปเอาท์") ผมใช้ Bad ซึ่งได้ 0, 5-0, 6 V ซึ่งถือว่าเยอะ คุณสามารถใช้ไดโอด Schottky ซึ่งใช้เพียง 0, 1 - 0, 2 V.

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุ (ลิงก์เป็นพันธมิตร)

1 x โซลา เซลล์ 6V

ลิงค์:6V 1 W

ลิงค์: (เซลล์เพิ่มเติมที่มีวัตต์ต่างกัน)

ลิงค์: (เพิ่มเติมสำหรับการเลือก)

1 x Li - Ion charger board TP4056 (เลือกบอร์ดที่มีเอาต์พุต 4 - 2 สำหรับแบตเตอรี่ 2 สำหรับอุปกรณ์เชื่อมต่อ)

ลิงค์: (5 ชิ้น cca 0.20 $ / ชิ้น)

ลิงค์: (1 ชิ้น, 0.29 $ / ชิ้น)

1 x Schottky diode (ดีกว่า 0, 1 - 0, 2 แรงดันตกคร่อม) หรือ 1N4148 (แย่กว่านั้น, 0, 5 - 0, 6 แรงดันตกคร่อม)

ลิงค์:(ชุดไดโอด) (อัพเดท)

ลิงค์:(1N4148)

1 x แบตเตอรี่ลิเธียม - ไอออน (18650) ฉันซื้อ 1 ตัวที่แย่คุณสามารถเลือกได้ดีกว่าด้วยความจุประมาณ 2,000 mAh - 3000 mAh

ลิงค์:ลิเธียม - แบตเตอรี่ไอออน

1 x ลิเธียม - ที่ใส่แบตเตอรี่ไอออน

ลิงค์:ที่ใส่แบตเตอรี่

1 x สายเคเบิล ฉันใช้สายอินเทอร์เน็ตที่มี 6 สายภายในหรือ awg 22 wire kit

ลิงค์:

คุณภาพ: ชุดสายไฟ AWG 22

สายอีเธอร์เน็ต: สายอีเทอร์เน็ต (ต้องตัดสาย 6 เส้น)

1 x เครื่องมือบัดกรี (สถานี ดีบุก ขัดสน ฯลฯ.)

ขั้นตอนที่ 2: โซลาร์เซลล์ด้านขวา

* โซลาร์เซลล์ควรสูงสุด 6V เนื่องจาก TP4056 มีอินพุตสูงสุด 6V ดีกว่า 5V

* กระแสจากโซล่าเซลล์ (หรือไฟฟ้า) ผันแปรได้ เพราะ TP4056 "กิน" ได้มากเท่าที่ต้องการ ดังนั้นคุณสามารถเลือกเซลล์แสงอาทิตย์ขนาด 500 mAh หรือเซลล์แสงอาทิตย์ขนาด 1 Ah ได้

สำหรับแบตเตอรี่ Li - Ion ฉันเลือกโซล่าเซลล์ที่มี 5V และ 160 mA ในการเลือกโซลาร์เซลล์ คุณต้องเลือก:

1. แรงดันไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ 1.5 x แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ ดังนั้น 3.7V ถึง 4.2 V ของ Li-Ion เท่ากับ 5.55 V ถึง 6.3 V ของเซลล์แสงอาทิตย์

2. กระแสของโซลาร์เซลล์ควรมีแบตเตอรี่ความจุ 1 ใน 10 ลดลง 1 ชั่วโมง (สำหรับแบตเตอรี่ Ni Mh) ฉันใช้กฎเดียวกันสำหรับแบตเตอรี่ Li - Ion เรียกว่ากฎอัตรา C ถ้าผมมีแบตเตอรี่ 500 mAh ผมควรเลือกโซลาร์เซลล์ 50 mA แบตเตอรี่ Li-Ion ที่ดีมี 2000 mAh ดังนั้นกระแสไฟควรอยู่ที่ประมาณ 200 mAh หรือ 1.2 W

ฉันใช้แบตเตอรี่ Li - Ion ที่ไม่ดีโดยมีการวัดประมาณ 600 mAh ผมควรเลือกโซลาร์เซลล์สูงสุด 60 mA หรือ 0.360 W (POWER = CURRENT X VOLTAGE)

ขั้นตอนที่ 3: แบตเตอรี่ลิเธียม - ไอออน 18650

ฉันพบเว็บไซต์ที่ดีพร้อมการทดสอบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ส่วนใหญ่มีสูงสุด 3400 mAh

นี่คือ:

นี่คือทฤษฎีบางอย่างในการชาร์จพวกมัน:

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

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

ขั้นตอนที่ 4: วงจร

วงจรเป็นเรื่องง่าย แต่ฉันอธิบายไว้ที่นี่

ต่อขั้วบวกของโซล่าเซลล์กับแอโนดของไดโอด ต่อขั้วลบของไดโอดเข้ากับ IN+ (อินพุตบวก) ของ TP4056 ฉันใช้ไดโอดเพราะกระแสย้อนกลับ

ต่อขั้วลบของโซล่าเซลล์เข้ากับ IN- (อินพุทลบ) ของ TP4056 ด้วย สุดท้ายต่อแบตเตอรี่ขั้วบวกของแบตเตอรี่กับ BAT + ของ TP4056 ขั้วลบที่คล้ายกัน

ขั้นตอนที่ 5: ไดโอด LED บนบอร์ด TP

บนเครื่องมีไดโอด 2 ตัว ซึ่งกินไฟบางส่วนเช่นกัน ฉันเอามีดออก ตรวจสอบภาพ

ขั้นตอนที่ 6: การคำนวณประสิทธิภาพ

ทดสอบการชาร์จ คุณสามารถเชื่อมต่อมัลติมิเตอร์กับโซลาร์เซลล์หรือแบตเตอรี่ได้

ทดสอบ:

เมฆมาก มีแดดออกเล็กน้อย 10 mA (กระแสไฟขาออกจาก TP4056) 24 mA (จากเซลล์แสงอาทิตย์)

เมฆมาก ไม่ส่องแสงแดด 0.87 mA (TP4056), 5.1 mA (โซลาร์เซลล์)

แสงแดดส่องโดยตรง 26 mA (TP4056), 89 mA (โซลาร์เซลล์)

ตามเว็บไซต์ pveducation.org คุณสามารถคำนวณรังสีแสงอาทิตย์โดยตรงในหน่วยกิโลวัตต์ เพียงกรอกละติจูดและลองจิจูดที่บ้านของคุณ และจำเวลาได้เพราะการแผ่รังสีระหว่างวันแตกต่างกันไป ผมได้ประมาณ 1 กิโลวัตต์ต่อตารางเมตร

โซลาร์เซลล์ให้ 89 mA และ 5V ให้ฉัน ดังนั้นมันจึงให้ 445 mW หรือ 0.445 W พื้นผิวของเซลล์แสงอาทิตย์อยู่ที่ประมาณ 70 cm2 (โดยพื้นฐานแล้วมีเพียงเส้นขนาดเล็กเท่านั้นที่สร้างพลังงาน ดังนั้นประมาณ 30 cm2)

เอาต์พุตเซลล์แสงอาทิตย์ = 0.089A x 5 V = 0.445 W

เอาต์พุต TP4056 = 0.026 A x 4 V = 0.104 W

ในการคำนวณปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ตกบน 30 cm2 ตามเว็บไซต์การศึกษา pv เราต้องแปลงพื้นผิวเป็น m2 นั่นคือ 0.00 30 m2 การแผ่รังสีของเหตุการณ์คือ 1,000 x 0.003 = 3 W

รังสีอุบัติการณ์ = 3W

ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ = 0.445 W / 3 W = 0.1483 = 14.8%

ประสิทธิภาพของ TP4056 = 0.104 W / 0.445 W = 23.37 %

ประสิทธิภาพรวมของระบบ = 0.104 W / 3W = 0.034666 = 3.46 %

ประสิทธิภาพโดยรวมจึงไม่มาก แต่ช่วยได้ คุณจำ C-rate ได้ไหม? สำหรับโครงการนี้ จำเป็นต้องใช้โซลาร์เซลล์ที่ใหญ่กว่า ฉันสอบในเดือนกันยายน ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ยระหว่างฤดูหนาวและฤดูร้อน ฉันใช้แบตเตอรี่สำหรับตัวตัดไม้ esp ซึ่งต้องอยู่รอดในฤดูหนาว ฤดูร้อนก็ดี ฉันจะทดสอบเซลล์แสงอาทิตย์อื่น ๆ ในอนาคตและแสดงผลของฉัน

ขั้นตอนที่ 7: พิเศษ: Thingspeak Graph

ฉันทดสอบแรงดันแบตเตอรี่ด้วยตัวบันทึก esp ของฉัน ฉันได้กราฟของ Thingspeak ผลลัพธ์อยู่ในค่า ADC ไม่ใช่แรงดันไฟฟ้า ค่า 720 เทียบเท่ากับแบตเตอรี่ที่มี 4.07 V. ฉันใช้แบตเตอรี่ลิเธียม - ไอออน 600 mA ไม่ดี