Carregar bateria de íon de lítio com célula solar: 7 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Este é um projeto sobre como carregar bateria de íon-lítio com célula de sollar.

* algumas correções que fiz para melhorar o carregamento durante o inverno.

** a célula solar deve ser de 6 V e a corrente (ou potência) pode ser variável, como 500 mAh ou 1Ah.

*** diodo para proteger TP4056 da corrente reversa deve ter baixa tensão de queda ("queda"). Eu uso ruim, que leva 0, 5-0, 6 V, que é muito. Você pode usar o diodo Schottky, que leva apenas 0, 1 - 0, 2 V.

Etapa 1: Material (links são afiliados)

1 x célula solar 6V

Link: 6V 1 W

Link: (mais células com watts diferentes)

Link: (mais para escolher)

1 x placa do carregador de íons de lítio TP4056 (escolha a placa com 4 saídas - 2 para bateria, 2 para conectar o dispositivo)

Link: (5 peças, cca 0,20 $ / peça)

Link: (1 peça, 0,29 $ / peça)

1 x diodo Schottky (melhor, 0, 1 - 0, 2 queda de tensão) ou 1N4148 (pior, 0, 5 - 0, 6 queda de tensão)

Link: (conjunto de diodos) (atualizado)

Link: (1N4148)

1 x bateria de íon-lítio (18650), eu compro 1 pobre, você pode escolher melhor com capacidade em torno de 2.000 mAh - 3.000 mAh, Link: bateria de íon de lítio

1 x lítio - suporte de bateria de íon

Link: suporte da bateria

1 x cabos, eu uso cabos de internet com 6 fios internos ou kit awg 22

Links:

qualidade: conjunto de cabos AWG 22

cabo ethernet: cabo ethernet (é necessário cortar 6 fios)

1 x ferramentas de solda (estação, estanho, resina etc.)

Etapa 2: célula solar direita

* a célula solar deve ter no máximo 6 V, porque o TP4056 tem entrada máxima de 6 V. É melhor que 5V.

* a corrente da célula solar (ou energia) pode ser variável, porque o TP4056 "come" o quanto precisa. Portanto, você pode escolher célula solar de 500 mAh ou célula solar de 1 Ah.

Para bateria de íons de lítio eu escolho célula solar com 5V e 160 mA. Para escolher a célula solar, você deve escolher:

1. Tensão da célula solar 1,5 x tensão da bateria, então 3,7 V a 4,2 V de Li-Ion é equivalente a 5,55 V a 6,3 V da célula solar.

2. a corrente da célula solar deve ter 1/10 da capacidade da bateria mergulhada em 1 hora (para baterias Ni Mh). Eu uso a mesma regra para baterias de íons de lítio. É chamada de regra da taxa C. Portanto, se eu tiver uma bateria de 500 mAh, devo escolher uma célula de sollar de 50 mA. Boas baterias de íon-li têm 2.000 mAh, então a corrente deve ser em torno de 200 mAh ou 1,2 W.

Eu uso uma bateria de íons de lítio ruim com cerca de 600 mAh medida. Para isso, devo escolher célula solar com pico de 60 mA, ou 0,360 W (POTÊNCIA = CORRENTE X VOLTAGEM).

Etapa 3: baterias de íon - lítio 18650

Acho um bom site com testes de baterias de íon-lítio. Geralmente, há um máximo de 3400 mAh.

Aqui está:

Aqui está uma teoria sobre como cobrar deles:

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

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

Etapa 4: circuito

O circuito é simples, mas eu o descrevo aqui.

Conecte o terminal positivo da célula solar ao ânodo do diodo. Conecte o terminal negativo do diodo a IN + (entrada positiva) do TP4056. Eu uso diodo por causa da corrente reversa.

Também conecte o terminal negativo da célula solar a IN- (entrada negativa) do TP4056. Por fim, conecte a bateria, terminal positivo da bateria ao BAT + do TP4056, terminal negativo semelhante.

Etapa 5: Diodos LED na placa TP

A bordo, há 2 diodos, que também consomem alguma energia. Eu os removo com uma faca. Verifique a imagem.

Etapa 6: Cálculo de Eficiência

Teste seu carregamento, você pode conectar seu multímetro a uma célula solar ou bateria.

Teste:

nublado, com um pouco de sol 10 mA (corrente de saída do TP4056), 24 mA (da célula solar)

turvo, não direto ao sol 0,87 mA (TP4056), 5,1 mA (célula solar)

sol, sol direto 26 mA (TP4056), 89 mA (célula solar)

De acordo com o site pveducation.org, você pode calcular a radiação solar direta em kW. Basta preencher a latitude e longitude de sua casa. E lembre-se do tempo, porque a radiação durante o dia varia. Consegui cerca de 1 kW / m2.

Então, a célula solar me dá 89 mA e 5 V, então dá 445 mW, ou 0,445 W. A superfície da célula solar é cerca de 70 cm2 (basicamente apenas pequenas linhas produzem energia, então cerca de 30 cm2).

Saída da célula solar = 0,089A x 5 V = 0,445 W

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

Para calcular quanta radiação solar cai em 30 cm2 de acordo com o site de educação pv, devemos converter a superfície em m2, que é 0. 00 30 m2. A radiação incidente é 1000 x 0,003 = 3 W.

Radiação incidente = 3W

Eficiência da célula solar = 0,445 W / 3 W = 0,1483 = 14,8%.

Eficiência do TP4056 = 0,104 W / 0,445 W = 23,37%

Eficiência total do sistema = 0,104 W / 3W = 0,034666 = 3,46%.

Portanto, a eficiência total não é muito, mas ajuda. Você se lembra do C-rate? Para este projeto, a célula solar maior é necessária. Eu testo em setembro, que é a média entre o inverno e o verão. Eu uso bateria no meu esp logger, que deve sobreviver durante o inverno, o verão é bom. Vou testar outras células solares, no futuro, e mostrar meus resultados.

Etapa 7: Extra: Gráfico do Thingspeak

Testo a voltagem da bateria com meu logger esp. Eu tenho um gráfico sobre as coisaspeak. Os resultados estão em valores ADC, não em tensão. Valores 720 é equivalente a bateria com 4,07 V. Eu uso uma bateria ruim de lítio-íon de 600 mA.