¿Qué pasará si conecto un panel solar y baterías en paralelo?

¿Qué pasaría si conecto un panel solar de 9 V en paralelo con una batería compuesta por 6 x AA 2300 mAh NiMH a 7,2 V en serie?

Panel:

Voc - 11,25 V
Vmp - 9 V
Isc - 0,41 A
Imp - 0,38 A
Wmp - 3,5 W

Batería:

6 pilas NiMH de 2300 mAh

Habrá un diodo Schottky, por supuesto.

Se dice que si desea conectar dos fuentes de alimentación de diferentes voltajes en paralelo, ¿ambas deben ser CC/CV? No estoy muy seguro de si el panel solar proporciona CC/CV. Por favor, aclare.

¿Necesita alguna regulación?

Mi propósito es proporcionar una carga de 5V, 2A usando un convertidor reductor.

Gracias.

Eventualmente sobrecargará y destruirá las baterías, eso es lo que sucederá.
Probablemente desee ver algo como el LTC3130 (o similar) de la tecnología lineal. Tiene una aplicación similar a lo que quieres hacer.
¿Te refieres a 6 NiMH? 4 de ellos a 7,2 V ya están sobrecargados hasta el punto de destrucción.
Mi respuesta se actualizó para que coincida con sus especificaciones agregadas. Construí productos de energía solar con celdas NimH. El control de carga es un compromiso molesto en esta aplicación. LiIon son mucho más fáciles de administrar con tasas de carga variables.
TODAVÍA no ha proporcionado suficiente información para permitir una respuesta con buenas probabilidades de ser correcta . Dices carga de 5V 2A. ¿Por qué no decirnos cuál es realmente la carga, si siempre consume 2A o si es máxima, típica, promedio u octarina? ¿Funciona cuando el panel está funcionando o solo de noche o ? ¿Es LED, cargador de teléfono, motor,...? ¿Necesita 5V a decir +/- 5% o más apretado o mucho más flojo o?? | Si desea la mejor eficiencia del panel, es posible que desee DOS convertidores: panel a batería y batería para cargar. Pero, tal vez no, pero conocer la pregunta real ayudará.

Respuestas (1)

Un panel fotovoltaico (solar) actúa como una buena aproximación a una fuente de corriente constante cuando se carga por debajo de su voltaje óptimo.

Actualizado: con el panel fotovoltaico agregado y las especificaciones de la batería, se puede ver que:

El panel cargará completamente la batería en aproximadamente mAh_battery / Imp
= 2300 mAh / 380 mA ~= 6 horas de pleno sol.
Las horas de sol (pleno sol a 1 kW/m^2) varían según la ubicación, la estación y las condiciones climáticas, pero generalmente varían de aproximadamente 2 SSH en pleno invierno a 6 SSH en pleno verano. SSH para muchas ubicaciones en todo el mundo se puede encontrar en el fabuloso sitio de Gaisma .
Con 2 SSH/día tardará ~= 3 días en cargar completamente la batería, y con 6 SSH se cargará completamente en 1 día.
Como Voc es >> Vbatería y como el panel entregará corriente útil por encima de Vmp, entonces el panel entregará ~= Imp en las celdas completamente cargadas y las celdas modernas de 2300 mAh sin readsorción de gas generado se destruirán rápidamente. Por lo tanto, se necesita un regulador.
Como se menciona a continuación, probablemente sea aceptable un regulador de abrazadera ajustado a unos 8,7 V. Se debe verificar la corriente cuando está completamente cargada y, si es necesario, es posible que se deba ajustar Vclamp. Una alternativa es dejar que Vbattery suba un poco por encima de 8,7 V, lo que indica que la carga está completa y luego cortar la carga hasta el día siguiente o hasta que se inicie la descarga.

NimH generalmente se regula mediante la detección de delta V negativo a carga completa o tasa de temperatura de la batería delta o temperatura absoluta de la batería, pero ninguno de estos es confiable en la mayoría de las aplicaciones solares debido a la tasa de carga variable con la insolación y el calentamiento solar. La temperatura absoluta de la carga y el calentamiento solar combinados es una buena indicación de que se debe detener la carga, pero no de que la carga esté completa si el calentamiento solar es significativo.

Más viejo:

Las celdas NimH necesitan alrededor de 1,45 V cada una para una carga completa con una corriente muy por debajo de C (por ejemplo, muy por debajo de 2 A para celdas de 2000 mAh). Este voltaje varía un poco según la marca y el modelo de la celda, pero 1,45 V es un buen punto de partida
. = 5,8 V para carga completa (antes de que se permitan los diodos Schottky) y
6 celdas necesitan 6 x 1,45 V = 8,7 V.

Por lo tanto, es posible que un panel con una clasificación de 9 V Vmp (voltaje a máxima potencia) no trate tan mal a 6 x NimH, pero seguirá cargando 4 celdas de NimH con una corriente de panel casi completa, incluso cuando las celdas estén completamente cargadas. Entonces, si tiene 4 o 6 celdas, importa, y el panel Imp mA y la batería mAh también importan.

El NimH más antiguo con, digamos, <= aproximadamente 1800 mAh para una celda AA, podría cargarse lentamente a <= C/10 indefinidamente. Las celdas más modernas de >=2000 mAh de capacidad para AA NO DEBEN cargarse gradualmente después de alcanzar el estado de carga completa. Si bien las celdas más antiguas tenían sistemas de recombinación de gases para recombinar el hidrógeno y el oxígeno generados por electrólisis, estos sistemas no están incluidos en las celdas de mayor capacidad (ya que la sala se usa para materiales de batería activos adicionales. Las celdas de mayor capacidad con carga lenta las secarán rápidamente y conducirán a fracaso temprano.

Si es probable que un panel fotovoltaico cargue por completo las celdas de NimH con frecuencia, se puede evitar la sobrecarga agregando una "abrazadera" o un regulador de derivación ajustado a 1,45 V/celda. Para paneles de muy baja capacidad, se puede usar directamente un zener activo ajustable TL431 (regulador de abrazadera) para paneles fotovoltaicos con más salida de mA de la que puede manejar un TL431, se puede usar un transistor de derivación controlado por un TL431. Un zener convencional tiene una "rodilla" VI demasiado blanda para ser utilizada en esta aplicación.

También es posible usar un regulador en serie, pero esto requiere cuidado debido a la caída de voltaje de la batería cuando se quita la carga.

Voc - 11,25 V, Vmp - 9 V, Isc - 0,41 A, Imp - 0,38 A, 6 baterías NiMH de 2300 mAh cada una
Potencia máxima (Pmáx) - 3,5 W
@royc, habría deshecho la edición EXCEPTO que la hiciste tú :-0.
Había eliminado mi respuesta, la tuya era mucho más detallada. Ref para mí no tenía sentido en ese contexto.
¿No sería mejor un convertidor reductor si planeo cambiar el panel solar con diferentes clasificaciones? ¿O los reguladores lineales son mejores con poca corriente?
¿Qué debo agregar para que deje de cargar cuando llegue a - delta V?
@Stannis La carga debe detenerse en Vabsolute (alrededor de 8,7 V como se indica arriba). Cualquier circuito que pueda evitar que la corriente del panel cargue la batería cuando Vbat sea >= 8.7V será suficiente. Como Vbat caerá cuando se elimine Vcharge, necesita histéresis o un circuito que mantenga Vchagre AT 8.7V. | El delta V negativo ocurre cuando una celda de NimH se carga en CC (corriente constante). En un sistema solar, Vchjarge puede "ondularse" con los cambios en la insolación solar, por lo que, en la práctica, un detector delta-V negativo se dispararía en falso con demasiada frecuencia.
El regulador de conmutación LTC3130 es un dispositivo extremadamente capaz que puede hacer buck o buck boost u otra conversión. Es una exageración para esta tarea, pero podría usarse, PERO aún debe decidir cómo administrarla. Puede controlar Vpanel ~= 9V con un ligero aumento en el voltaje del panel a medida que aumenta la corriente; esto tiende a optimizar la transferencia de energía (~~= MPPT). Todavía necesita tomar decisiones de fin de carga. | En el peor de los casos, el regulador pasivo o el panel con abrazaderas son 6 V/9 V....
... ~= 66% de eficiencia cuando la batería está "descargada" y aproximadamente (8.7V+ 0.3V VSchottky) = 9V cuando la batería está completamente cargada = 100% de eficiencia. Como se busca la mejor eficiencia cuando Vbat es bajo, un convertidor reductor ayudará a mejorar la tasa de carga.
Cuando hay una carga, ¿no se convertirían las células fotovoltaicas en la fuente? Cuando pasa una nube y el voltaje de las células fotovoltaicas cae por debajo del voltaje de la batería, ¿no se convierte la batería en la fuente? ¿No pasa por alto la batería?
Sí. ¿Y? El diodo Schottky significa que la batería no retroalimentará al panel. Su pregunta es sobre la carga y el funcionamiento de la carga no se menciona específicamente. El panel fotovoltaico solo puede suministrar la potencia que puede generar en un momento dado y la batería debe suministrar el equilibrio si es necesario. La pregunta es algo ligera en detalles (este suele ser el caso) PERO como Wpmax = 3.5W y como Wload max = 2A x 5V = 10W, entonces si la carga del convertidor supera el 35% del máximo, la batería debe compensar la diferencia. PERO no es obvio cuál es el punto de la pregunta.
Pensé que el convertidor reductor aumentaría la corriente mientras bajaba el voltaje. ¿Cómo se calcula la corriente de salida?
Un convertidor MPPT, que es un convertidor reductor diseñado para optimizar la transferencia de energía, ajustará la carga del panel para que funcione con una salida de potencia óptima para dar niveles de "insolación" (luz solar) y luego envíe la energía adquirida a la carga, con una pérdida. de energía debido a las ineficiencias del convertidor. Entonces, el Panel opera en Wmp para el nivel de insolación y la salida es Wmp x eficiencia. La corriente de salida es entonces Power_out/Load_voltage. A pleno sol, la salida del panel es de 3,5 W, por lo que la salida del convertidor es de 3,5 W x, digamos, 90 % ~~= 3,15 W. Casi seguro que menos en la práctica....
... Si la salida es de 3 W, entonces SI el voltaje de carga deseado es de 5 V, el convertidor puede suministrar I = P/V = 3,0 W/5 V = 0,6 A. Si su carga de 5 V necesita más de 0,6 A, la batería DEBE proporcionar el equilibrio; en este caso, si la carga es de 2 A, la batería debe proporcionar 2,0-0,6 A = 1,4 A a 5 V o energía equivalente si está en el potencial del panel.
La respuesta más útil necesita que la pregunta sea más detallada que en la actualidad. Hay demasiadas incertidumbres. Véase más arriba. Hoy en día, los paneles fotovoltaicos tienen un costo relativamente bajo en comparación con otras partes del sistema y una mejor solución puede ser un panel más grande en lugar de optimizar la transferencia de energía del panel a la batería y de la batería a la carga. Sin más información, el mejor enfoque es desconocido.
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