Salut les Geektimes! La
partie précédente a brièvement parlé des composants nécessaires pour stocker l'énergie du panneau solaire, passons maintenant aux tests des composants. Je voulais tester les deux parties principales - le contrôleur de panneau solaire (contrôleur de charge solaire) et BMS (Battery Management System), mais la vitesse du courrier a fait quelques ajustements. Par conséquent, nous ne commencerons que par BMS, et le reste des détails devait être repris de ceux qui étaient à portée de main.
Ce qui s'est passé, des détails sous la coupe.
Charge de la batterie
Comme mentionné précédemment, le système de gestion de la batterie est utilisé pour fonctionner avec la batterie - il s'agit d'une carte qui remplit plusieurs fonctions utiles à la fois:
- fournit des cellules de charge uniformes,
- protège la batterie contre les surcharges, ce qui est extrêmement dangereux et même un risque d'incendie pour les batteries au lithium,
- Il protège la batterie contre les décharges excessives, ce qui est également nocif pour la batterie, mais pas un risque d'incendie.
Dans mon cas, la 18650 Protection Balance Board a été commandée (il est encore important de noter la présence de composants de protection et d'équilibrage sur la carte, il y a des cartes où il y a une chose), qui ressemble à ceci:
Les frais sont de 8 $, et certains lecteurs ont mis en doute la qualité de son travail. Nous allons également vérifier cela. Il y avait des questions dans la partie précédente, donc je vais expliquer une fois de plus que 3 "batteries" dans le diagramme sont représentées de manière conditionnelle, chaque cellule dans la vie réelle peut être constituée de plusieurs cellules parallèles (cela se fait en fait dans les ordinateurs portables).
Composants
Des composants manquants ont été trouvés pour connecter le BMS dans les anciens stocks.
1) Batterie Li-ion 3S1P avec Hobbyking 2.1Ah:
Ce n'est pas un facteur de forme 18650, mais la chimie des cellules est la même, il n'y a donc essentiellement aucune différence.
2) Convertisseur DC-DC abaisseur:
À l'aide de ce convertisseur, une tension sera appliquée au BMS. La puissance du convertisseur est de 15W, donc dans l'ensemble, il ne convient pas à un panneau de 100 watts. Cependant, le temps était nuageux, donc ça va faire pour le test. La valeur maximale pour LiPo 4.2 * 3 = 12.6V a été définie sur le convertisseur.
L'algorithme de charge LiPo correct ressemble à ceci:
Dans la première phase, la batterie est chargée avec un courant constant (CC, courant constant) jusqu'à ce qu'une tension de 4,2 V par cellule soit atteinte. Cette tension est ensuite maintenue par le chargeur (mode CV, tension constante) jusqu'à ce que le courant de charge tombe à la valeur minimale.
Notre algorithme de charge sera "légèrement" plus simplifié. Il ne reste que la première phase du SS, dans laquelle le courant ne sera que conditionnellement constant, car la force actuelle des panneaux solaires est en constante évolution. Cependant, il n'y a rien de mal à cela, au contraire, une charge avec des courants inférieurs prolonge la durée de vie de la batterie. L'absence de la deuxième phase du CV ne conduira qu'au fait que la batterie sera chargée à environ 80%, cependant, elle n'aggravera pas les autres paramètres de la batterie. Il n'y a pas non plus de mal à la batterie de sous-charger, plutôt le contraire.
Charge
Pour les tests, nous avons pris une batterie lithium-ion, la tension sur les cellules était différente et s'élevait respectivement à 3,13, 3,47 et 3,44V. «Sur le genou», tous les composants ci-dessus ont été assemblés et connectés ensemble.
La nébulosité était variable, et même avec de faibles pluies. La puissance reçue du panneau solaire variait de 2 à 18W. Il y avait des inquiétudes concernant le fonctionnement du convertisseur, qui était très chaud au toucher, mais sa température était en fait assez basse.
Le BMS n'était pas chauffé du tout, les éléments étaient seulement 1-2 degrés plus chauds que l'arrière-plan. La batterie était également froide.
Enfin, après environ 3,5 heures, la tension sur l'indicateur a atteint 12,5 V, et la consommation de courant est devenue nulle - BMS a déconnecté la batterie de la charge. Pour ceux qui ne croyaient pas à la possibilité d'un fonctionnement BMS pour 8 $ - la tension mesurée sur les cellules avec un multimètre était de 4,18, 4,18 et 4,18 V. Ceci est légèrement inférieur à 4,2 V, mais correspond à la tolérance déclarée de LiPo +/- 50 mV / cellule.
Décharge
Pour la décharge, un morceau de bande LED a été connecté à la batterie, également via BMS, comme un éclairage «du soir»:
Bien sûr, une lampe LED 12V serait plus pratique, mais je ne l’ai pas. La bande a brillé pendant environ 2,5 heures le soir, comme lumière de fond. Le matin, un smartphone avec une sortie USB intégrée a été connecté à la batterie via dc-dc pour charger le smartphone:
La charge restante dans la batterie était suffisante pour charger le smartphone de 15% à 75%, puis BMS a déconnecté la batterie. La tension restante sur les cellules de la batterie après la déconnexion était de 3,18, 3,51 et 3,45 V, respectivement, ce qui correspond à nouveau à la norme. Comme vous pouvez le voir, BMS a éteint la batterie dès que la tension dans au moins une cellule est tombée en dessous de la normale.
Conclusion
Nous pouvons dire que le BMS fonctionne comme prévu - il égalise la tension des cellules pendant la charge et ne permet pas une décharge profonde. Cependant, compte tenu des paramètres déclarés par le fabricant "3S 12.6V 25A", il serait étrange que cela ne fonctionne pas - le courant des panneaux solaires est sensiblement moins important (même en tenant compte de la commercialisation probable et des "watts chinois").
Même sous cette forme de «test», le système fonctionne déjà, lui permettant d'accumuler de l'énergie solaire pendant la journée et de l'utiliser le soir. La puissance de crête du wattmètre était d'environ 30 W avec une intensité de courant d'environ 2 A, vous pouvez approximativement estimer qu'en une demi-journée, vous pouvez charger une batterie de 12 Ah, c'est-à-dire Les batteries de 20 Ah seront suffisantes avec une certaine réserve (encore une fois, il n'y a pas beaucoup de batteries, les jours nuageux, il y a moins de production). Cela suffit pour l'éclairage du soir avec une lampe LED 1-3W et pour charger tous les gadgets.
La batterie des modèles rc avec Hobbyking a été fournie comme solution temporaire, exclusivement pour le test. Ces batteries n'ont pas été testées en mode continu, je ne peux donc pas le recommander pour un achat d'une telle qualité. Dans le même temps, il n'y avait pas non plus de problèmes dans son fonctionnement - les courants de décharge de 1-2A pour ces batteries sont juste ridicules (à titre de comparaison, dans un quadcopter, en vol, le courant est de 20-25A).
La
prochaine partie parlera du contrôleur de charge solaire et de la façon dont tout cela fonctionne ensemble. Restez à l'écoute.