Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Li-Ion als Puffer, Solar Energy Harvesting


von Alex F. (alex86)


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Hallo zusammen,

ich habe eine Schaltung die durchschnittlich 0.5 mA verbraucht, max. 2mA 
(einmal in der Minute).

Meine Energy erhalte ich (am Tag) durch eine Solarzelle. Nachts soll ein 
Akku die notwendige Energie liefern. Meine Vorstellung ist, dass das 
System mehrere Jahre ohne Wartung läuft (8-10 Jahre).

Kann ich einen Li-Ion Akku als Pufferung nehmen, obwohl er nie ganz 
entladen wird? Gibt es alternativen außer einen Goldcap? Sind NiMH 
besser geeignet, trotz Memory Effekt?

Es kommen auf grund des Platzbedarfes nur Knopfzellen in Frage.
Ich bin Leider im Internet auf wiedersprüchliche Aussagen bezüglich des 
Li-Ions Akku und dessen Pufferverhalten gestoßen.

Vorraussetzung ist natürlich er wird richtig geladen. Dafür würde ich 
den LTC 4071 nehmen.

Schonmal Danke für Eure Hilfe!

Gruß
Alex

: Verschoben durch Admin
von Micha H. (mlh) Benutzerseite


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Alex F. schrieb:
> mehrere Jahre ohne Wartung läuft (8-10 Jahre).

Dann würde ich definitiv keine LiIon einsetzen. Bei der heute üblichen 
"Qualität" sind die oft bereits nach 3 Jahren weit unter 50% 
Restkapazität.
NiMH-Akkus kannst Du gleich vergessen, NiCds gibt es nicht mehr neu.

Bei dem geringen Energiebedarf sind Supercaps die richtige Lösung.

von Alex F. (alex86)


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Hi Micha,
danke für deine Antwort.
Super Caps sind schon eine schöne Idee, allerdings können die ja nicht 
max. 12-14 h (Nacht) mit ca. 0.5 mA überbrücken. Vorausgesetzt natürlich 
einen SMD Super Caps mit 0,22 (war der größte den ich gefunden habe). 
Mehrer Parallel ist vom Platzbedarf eher schlecht.

Wenn ich ein normale Batterie nehme, welche von der Kapazität ausreicht, 
würde diese dann 8-10 Jahre halten? Auch eher nicht oder?

Gruß
Alex

von MaWin (Gast)


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Weder - noch.

LiIon hält 3 bis 5 Jahre,
GoldCaps auch keine 10, wie Reparaturbetriebe von Radios in denen sie 
als Pufferbatterie oder auch von Uhren (GC920) leidvoll berichten 
müssen,
MT920/VL2020/MS621 ist der aktuelle 1.5V Lithium Ersatz solcher 
Pufferbatterien, exra auf lange Lebesdauer gezüchtet, aber ob die 10 
Jahre schaffen werden ?

Früher war alles besser, Nickel-Eisen Akkus (von Edison erfunden) oder 
offene Nickel-Cadmium hielten problemlos 50 Jahre.

von Michelle K. (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite


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Hallo Alex,

ich teste seit über Oktober 2009 Jahren einen 12 Ah LiPoly Akku und er 
lebt immer noch.  Entladung und Ladung mit 0,25C und das permanent auf 
dem Fensterbrett (im Sommer Sonnenhitze und im Winter Strahlungskälte).

Es sind mittlerweile weit über 2800 Zyclen und die Kapazität liegt immer 
noch bei guten 70%.

Also ich kann die nur eine LiPolymer Akku empfehlen.

Allerdings sollte er bei Deiner Belastung gut 50-100mAh haben und die 
Solarzellen entsprechend 5-10mAh haben.

Die LiPoly Zellen halten heute mindestens 500 Zyclen aus, was Du bei 
Deiner Belastung und einer 100mAh Zelle nicht in 8 Jahren schaffen 
wirst.

Also ich wüde Dir auf alle fälle raten, einen guten Lade-IC zu 
verwenden, wovon es bei Linear, Analog und Maxim perfecte Typen gibt, 
die eine Eigenstomaufnahme im µA Bereich haben.

Grüße
Michelle

von Alex F. (alex86)


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danke für Eure Antworten!:)

@MaWin :
MT920/VL2020/MS621 müssen die wie LiIon geladen werden oder wie 
Goldcaps, da ja Ersatz?

@Michelle:
LiPoly Akkus hab ich mir auch schon überlegt. Ich wüsste aber nie, wie 
ich die Ladezyklen interpretieren soll, da ja mein Akku eventuell nie 
ganz entladen wird. Meine Logik: jeden Tag ein Ladezyklus würde ja 
bedeuten, dass ich nach ca. 1.5 Jahren einen neuen Akku brauche oder? 
Kennst du zufällig einen Link für kleine und flache LiPOs?

von Micha H. (mlh) Benutzerseite


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Alex F. schrieb:
> Ich wüsste aber nie, wie
> ich die Ladezyklen interpretieren soll, da ja mein Akku eventuell nie
> ganz entladen wird.

Das ist eher von Vorteil, Teilentladung verlängert die Lebensdauer. 
Außerdem mußt Du sowieso überdimensionieren, da die Kapazität mit den 
Jahren erheblich sinkt. Ich würde nicht mit mehr als 5-6 Jahren 
Nutzungsdauer rechnen, auch bei großzügiger Überdimensionierung.

> Kennst du zufällig einen Link für kleine und flache LiPOs?

Gibts bei jedem besser sortierten Modellbauhändler.


Nachtrag: Reduzierung der Ladeendspannung hilft für die Lebensdauer.

von Michelle K. (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite


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Elektro-Auto Hersteller die mit LiPoly Batterien arbeiten, laden die 
Batterien zu 80% auf und entladen sie nur zu 30%, was also nur 50% der 
normalen Kapazität entspricht.

Die Lebensdauer dadurch vervielfacht sich.

Also wenn Du den Protection- und Lade-Chip auf 2,9V bzw 4,1V einstellst, 
wird die LiPoly Zelle SEHR lange leben, vorausgeseztzt die Kapazität ist 
20mal höher als der Stromverbrauch.

Achja, wie Micha schrieb, die LiPoly Zellen bekommst Du in jedem besser 
sortirtem Modellbaugeschäft.

Grüße
Michelle

von MaWin (Gast)


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> MT920/VL2020/MS621 müssen die wie LiIon geladen werden oder wie
> Goldcaps, da ja Ersatz?

Alle werden gleich geladen: Eine Maximalspannung darf nicht 
überschritten werden, der Ladestrom auch nicht. Letztes bringt die 
schwache Solarzelle, das andere ein Shunt-Regler. Nur wie halt die 
genauen Grenzen sind, das müsste man im Dateblatt nahcschlagen, Die 
genannten sind aus Uhren, also eher für weniger als 2mA, und werden 
aufgeladen durch Solar oder Automatikgenerator.

von Alex F. (alex86)


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ok, nochmal danke, habt mir schon sehr geholfen
nur noch eine Frage bzw. um auf Nummer sicher zu gehen:
Könnte ich den LIPO neben der Solarzelle plazieren, d.h. er würd im 
Sommer
die volle Sonneneinstrahlung abbekommen?
Das Alu-Gehäuse musste doch gering schützen, oder?
http://www.mikromodellbau.de/Shop/artikeldetails.php?aid=535
Gruß
Alex

von Michelle K. (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite


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Also 50°C sollte die LiPoly Zelle weder durch Sonneneinstrahlung,
noch durch Aufladen oder exzessives Entladen erreichen.

Du solltest also sicherstellen, das die Zelle unter keinen Umständen
diese Temepratur erreicht

Grüße
Michelle

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