čtvrtek 3. září 2015

Solární dobíjení autobaterie - fáze I

Letošní horké léto dalo slušně zabrat olověným akumulátorům v automobilech. Nedávno jsem, při hrátkách s napojením se na sběrnici automobilu (což je další zajímavý příběh), změřil napětí baterie a zjistil, že má sotva 11,8 V - to je už podpětí zkracující životnost akumulátoru. Musel jsem rychle jednat - otevřel jsem motorový prostor, našel akumulátor, odpojil ho, přinesl nabíječku, připojil jsem ji k autobaterii a začal rychle dobíjet. Po hodině jsem šel situaci zkontrolovat a našel (komerční) nabíječku mrtvou. Pochopil jsem, že tudy cesta nevede a rozhodl jsem se pro lepší řešení - místo občasného složitého dobíjení autobaterie velkou nabíječkou z elektrické sítě bude lepší trvale a průběžně dobíjet autobaterii energií solární.

Samozřejmě, že pro solární dobíjení existují hotová řešení. A samozřejmě, že jsem si žádné z nich nekoupil a raději zkusil postavit vlastní. Proč? No přece abych si pohrál, a hlavně abych to udělal lepší, než jsou na trhu nabízená řešení. Lepší znamená mít vevnitř Arduino. Ale to bude až ve druhé fázi, nejdřív předvedu fázi I.

Takže pro solární dobíjení potřebujeme solární panel. Na AliExpressu jsem si koupil krásný "Solar Panel Module for Light Battery Cell Phone Charger Portable 6V 2W 330MA DIY" za $3,36, tedy asi 84 Kč:



Bylo zrovna 1. září, půl páté odpoledne, když jsem k panelu připájel kabely a poprvé ho zkusil vystavit středoevropskému slunečnímu svitu:



7 voltů místo slibovaných 6, a skoro 300 miliampér ve zkratu? To jsou na tak pozdní odpoledne výborné hodnoty!

Teď jen potřebuju z těch až sedmi voltů vyrobit trvalých 14,40 V, což je prý takové rozumné napětí pro konečnou fázi nabíjení ("udržovací napětí") plně nabité 12V olověné baterie/akumulátoru. Na to použiji osvědčený "zvyšovač" napětí s čipem XL6009 - "1pcs XL6009 DC-DC Booster module Power supply module output is adjustable Super LM2577 step-up module" za krásných $0,90, tedy asi 22 Kč:


No a na výstup měniče napětí stačí připojit konektor do "cigaretového zapalovače", trimrem nastavit správné napětí, zastrčit do palubní desky a už nabíjíme! :-)

EDIT 4.září: podle první reakce pod článkem jsem zřejmě nenapsal, co přesně od solární dobíječky autobaterie očekávám, takže to sem doplňuji: Tento můj "vynález" nemá za úkol naplno dobít zcela "vytlučenou" baterii, ale má jen doplňovat ztráty způsobené samovybíjením baterie a odběrem stojícího vozidla. Pokud zvládne i víc (doplňovat odběry způsobené starty motoru, hlasitým poslechem autorádia či svícením světlomety bez běžícího alternátoru), bude to příjemný bonus.

Podle Wikipedie se samovybíjením olověného akumulátoru ztratí 3 - 20 % kapacity měsíčně. Mám novou 60 Ah baterii, tak dejme tomu 5 % za 30 dní, to jest 0,1 Ah za den.

Elektrosoustava stojícího vozidla (tj. jen alarm, rádio, blikající LED na palubovce) odebírá například 5 mA (to jsem neměřil, ale díval jsem se po fórech a může to být kolem 4 mA, nebo při více spotřebičích trochu víc) - tak potom je denní ztráta 0,12 Ah.

Dohromady tedy denně baterie stojícího automobilu zchudne o 0,22 Ah (velmi hrubým odhadem) . A toto množství energie tam potřebujeme doplnit. Moje sestava solárního panelu a měniče dokáže dodávat řekněme 100 mA (nezměřeno, jen tipuju) při opravdu pěkném slunečním svitu. To znamená, že za tři hodiny by měla denní ztráty pokrýt...

Samozřejmě v praxi budou všechna ta čísla u každého auta úplně jiná, podle stáří baterie, zapojení vozidla, nastavení panelu ke Slunci atd. Plus kdo denně 10x startuje, ale ujede dohromady jen 5 km, vybije baterii startérem. Ale čistě teoreticky by to mělo být schopno autobaterii aspoň trošku udržovat při životě... Praxe ukáže!

V plánované fázi II připojím k sestavě Arduino s displejem, které bude měřit napětí, proud, a počítat energii, kterou Slunce do akumulátoru vložilo. O tom napíšu zase příště, až budou fotky, schéma, plošný spoj a program hotový.

14 komentářů:

  1. 44Ah 12V baterie se tak dá nabít za krásných 264 hodin plného slunečního svitu (při 100% účinnosti převodníku). Teď už jen udělat v Arduinu výpočet, kde se nachází slunce (GPS+kompas - nebo kamera?) a pomocí 2 serv zajistit natáčení tak, aby paprsky dopadaly kolmo :-)

    Krásná slepá ulička :-)

    OdpovědětVymazat
    Odpovědi
    1. Doplnil jsem článek o informaci, co přesně od solární dobíječky očekávám, a pár výpočty podepřel naději, že to bude fungovat.

      Vymazat
  2. mě se to moc líbí, chystám se na to, inspirativní je i ten shop na těch odkazech.Dík, Roman

    OdpovědětVymazat
    Odpovědi
    1. Doporučuji rovnou zkusit koupit silnější panel (tj. víc než 330 mA), prostě s větší plochou. Anebo koupit dva a celé to prostě zdvojit, jak někdo navrhoval na mém G+ - tím by se daly dát panely na různá místa v autě a tak ideálně využít oslunění vozu.

      Vymazat
    2. Solární panel jsem takto v autě provozoval pod průhledným šíbrem (který stejně neotvírám), kdy pro běžné dokrmování akumulátoru nijak nevadilo, že panel nebyl natočen kolmo vůči slunci, ani to, že se nacházel v místě s nejvyšší teplotou (pozn: v létě pro proti přehřívání interieru auta používám solární ventilátory na oknech obou zadních dveří, něco takového http://www.4econ.cz/solarni-klimatizace/ ).

      Vymazat
  3. Nápad je to dobrý, horší je že některá auta mají spínání zapalovače přez klíček takže by se muselo udělat extra připojení k baterii

    OdpovědětVymazat
    Odpovědi
    1. Ano, to teďka řeším - CL zásuvka u palubovky jede pořád, ale solární panel jsem dal na zadní okno, takže by se to hodilo svést do kufru, kde je taky CL zásuvka, ale bohužel jen při zapnutém zapalování. Tohle bych potřeboval předělat, aby jela pořád. Anebo natáhnu speciální kabel celým autem až dopředu.
      Znám lidi, kteří se napíchli na náhodný drát vedoucí k zadním světlům, ale moc se mi to nelíbí.

      Vymazat
  4. Vyskúšal som to isté teraz pred chvíľou. Nie je úplne jasná obloha, je vo vzduchu mierny opar. Po zvýšení napätia meriam na batérii 100-120 mA (na plnom slnku by bolo asi maximum 150 mA pri tomto paneli). Len to má jednu vadu. Keď zájde slnko za mrak, vybíja sa to naopak zhruba -12 mA. Menič nie je úplne ten istý, má obvod LM2577. Chcelo by to ešte diódu. Aj ten XL6009 prepúšťa v tme opačný prúd?

    OdpovědětVymazat
    Odpovědi
    1. XL6009 bere 4 mA, když na vstupu nemá žádné napětí.
      A ty drobné převodníky, které jsem nedávno ukazoval na G+, berou jen 0,9 mA a to ještě jen do LEDky - až tu vypářu, tak to asi nebude brát nic. Asi přejdu na ně.

      Vymazat
  5. Funguje mi podobne reseni nekolik let, menic mam ale vlastni vyroby.
    Mam panel, ktery jako novy, daval na prazdno 22V, do skratu kolem 2A. po asi 5ti letech instalace, jiz dava mene, asi jen 1,6A, ale napeti ma porat stejne vysoke.
    Menic je Boost, blokovaci, ktery ma na vystupu schottky diodu a napeti ma stabilisovano na 14,2 i z ubytkem diody.
    Udrzelo to ne jednu, ale dve baterie, jednu motorovou 60Ah a jednu palubni,80Ah jiz 5 let v provozu. jednou rocne kontroluji k podzimu stav elektrolytu, nekolikrat rocne obcas zapinam voltmetr, ktery mam na prepinaci a mohu konrolovat jak jednu, tak druhou baterii. Mam vsak dva silove odpojovace, kterymi odpojuji obe baterie, kdyz vozidlo neni v provozu. Stavalo se mi v zime, ze mi alarm a klidova spotreba autoradia, vybili tu palubni baterii.
    Pak prestalo dobijet i tu motorovou. Nabijeni je rozdeleno jen dvema schottky diodami. Pro bezpecnost je u svorky kazde baterie na plus svorce pojistkove pouzdro, kudy jde pripojit mereni palubnim V metrem a stejne tak tudy jde i nabijeni ze solaru. Pojistky sou jen 10A
    Baterie palubni se nabiji pri behu motoru paralelne, pres rele ovladadane od kontrolky dobijeni alternatoru.

    OdpovědětVymazat
  6. Dobrý den.
    Řeším trochu jiný problém. Mám lednici, tech parametry pod textem. Chtěl bych vyřešit její napájení. Solární dobíjení přímo lednice nebo autobaterie a z ní do lednice. Radši bych přímo dobíjel lednici. Existuje nějaké rozumné řešení ?
    Kompresorová ledniceEngel
    Napětí: 12/24/230V
    Výkon: 42W/AC, 32W/DC

    Termostatická regulace: +5 až -18ºC
    Proudové odběry: od 0,5 do 2,75 A maximum

    Děkuji za radu.
    Kamil

    OdpovědětVymazat
    Odpovědi
    1. asi bude stačit velký panel (50+ Wp), běžný MPPT regulátor a 12V baterie, která udrží stabilní napětí při kolísání výkonu z panelu.

      Vymazat
  7. jaké označení má ta náhrada XL6009 co bere jen 0.9mA?

    OdpovědětVymazat