Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Großes Akkupack (15-19V input) mit Solarpanel (5V USB output) laden


von Sebastian _. (Firma: keine) (s3sebastian)


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Hallo,

meine Schwester möchte eine Zeit lang nach Afrika fahren, da es dort wo 
sie hin möchte wohl keinen Strom gibt, sie aber dennoch ihr Smartphone 
und Notebook betreiben will, muss sie auf Akkus und Solarzellen 
ausweichen. Um auch das Notebook mobil zu laden hat sie ein großes 
Akkupack mit 24.000mAh gekauft, das neben USB auch 12-19V liefern kann.
Außerdem hat sie ein Solarpanel mit einer Leistung von 7W und 
USB-Ausgang gekauft, das Handy kann man damit direkt laden.
Der Akkupack kann laut Aufschrift mit 15-19V bei bis zu 1300mA geladen 
werden, aber nicht wie die kleineren Akkupacks per USB mit 5V.

Nun wollte ich gerne etwas basteln, damit der große Akkupack auch mit 
dem Solarpanel geladen werden kann. Ohne Verluste gerechnet sollte das 
Solarpanel es in etwa schaffen den Akkupack von morgens bis abends voll 
zu laden.
Ich habe aus China ein paar DC-DC Step-up Konverter XL6009 bestellt, die 
auch faszinierend gut funktionieren und die Ausgangsspannung sehr gut 
halten, wenn man sie z.B. mit einem USB-Netzteil betreibt. Als heute 
nach mehreren Tagen Regen die Sonne herauskam habe ich es auch mit dem 
Solarpanel probiert, um nicht das Akkupack kaputt zu machen habe ich zum 
Testen einen 10 Ohm Hochleistungswiderstand und ein Multimeter zur 
Messung des Stroms in Reihe geschaltet und das ganze an den XL6009 
angeschlossen, der wiederum von dem Solarpanel gespeist wurde. Die 
Spannung hatte ich zuvor am XL6009 auf 18V eingestellt, ohne Last war 
das auch die Spannung die an den Ausgängen des XL6009 zu messen war. 
Unter Last mit dem 10 Ohm Widerstand habe ich dann aber mit einem 
weiteren Multimeter gesehen, dass die Spannung auf knapp 3V einbricht 
(der Strom war gemäß ohmsche Gesetz dann auch tatsächlich ca. 300mA).
Ich hoffe das ist ein sinnvoller Test und vergleichbar mit dem 
Anschließen des Akkupacks, wenn man die min. 15V und 1300mA zu Grunde 
legt ergibt sich ja eine sehr ähnliche Ladeleistung wie der 10 Ohm 
Hochleistungswiderstand verbrät.

Jetzt die Frage: Kann ich irgendwie den Strom so regulieren, dass die 
Spannung nicht zusammenbricht? Bzw. gibt es eine andere Lösung um die 
Ladespannung zu halten? Ich bin Informatiker und kein Elektrotechniker, 
das einzige was mir eingefallen wäre, ist einen weiteren, größeren 
Widerstand vor zu schalten und so die Spannung hoch zu halten, aber das 
ist natürlich ziemlich ineffizient.
Wenn das dann nur 150mA oder 100mA am Ausgang sind auch egal, mit dem 
halben Akkupack kann man das Notebook fast schon einmal volladen.

Hier noch einmal die Zahlen übersichtlich zusammengeschrieben:

Solarpanel:
5V, 7W, 1400mA

Akkupack:
Kapazität - 24.000mAh (afaik bezogen auf die internen 3.7V des Akkus, 
also 88,8Wh)
Input - 15-19V, 1300mA

XL6009:
Effizienz bis zu 94%
Input - 3-32V, am besten >=5V, max 4A
Output - 5,5-35V, max 3A



Danke schon einmal für Antworten!

von stefanus (Gast)


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Da brauchst Du einen speziellen Schaltregler, der den Punkt der 
optimalen Leistung der Solarzelle nutzt. Ich weiss gar ncht, wo man 
sowas kaufen kan.

Viel einfacher (und auch effizienter) wäre, eine 19V Solarzelle zu 
verwenden.

von Rainer U. (r-u)


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Nur mal so angemerkt: Es gibt da auch ganz viel "kein Netz". Strom 
bekommt man schon - meist aus mobilen (Benzin)-Generatoren.

von Düsendieb (Gast)


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neue Solarzelle oder die Spannung vor dem 5v Regler für den USB Lader 
abgreifen. Die wird da bestimmt größer sein

von MaWin (Gast)


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Sebastian _ schrieb:
> Kann ich irgendwie den Strom so regulieren, dass die
> Spannung nicht zusammenbricht?

Das machen sogenannte MPP maximumpower point regler.

Der http://www.linear.com/product/LTC3105 bringt leider nicht deine 
Spannung (ich weiss auch nicht, warum heute alle Chips mit so 
eingeschränktem Anwendungsbereich produzert werden, daß sie praktisch 
nutzlos sind).

Ein normaler Schaltregler funktioniert an Solarpanels nicht, das hast du 
schon bemerkt.

Du wirst dir das MPP Verhalten also mit einem uC selber bauen müssen. 
Theoretisch bekommt man es auch mit ein paar normalen Chips hin.

von Carsten R. (kaffeetante)


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Sebastian _ schrieb:
> Ohne Verluste gerechnet sollte das
> Solarpanel es in etwa schaffen den Akkupack von morgens bis abends voll
> zu laden.

Nicht wirklich, es sei denn du gibst dem Panel ca. eine Woche Zeit dafür 
ohne Strom zu verbrauchen. Bei der Dauer, was machen da schon ein paar 
Tage mehr oder noch mehr?

Die Rechnung ist völlig verkehrt. Bei der Spannung werden das 5 
Zellen(Packs) in Reihe sein, vorausgesetz es sind gängige Lithiumzellen. 
Aber der interne Aufbau ist irrelevant.

Richtig: Die einzelne Zelle hat diese Kapazität. Das Pack hat auch diese 
Kapazität, aber bei höherer Spannung. Mit 18,5 Volt Nennspannung 
gerechnet ergibt das 444 Wh. Selbst bei 100% Wirkungsgrad und immer 100% 
Sonnenschein bei 7 Watt wären das ca 63,5 Sonnenstunden. Das sind alles 
nur die Nennwerte. In der Reallität sehen die Parameter in der Regel 
deutlich schlechter aus.

Diese Kombinaton ist nicht sinnvoll wenn das Akku täglich geleert wird, 
was je nach Nutzung der Geräte durchaus realistisch wäre. Das Akku paßt 
einigermaßen wenn man mit den Geräten viel macht. Es wird ein deutlich 
größeres Panel benötigt.

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