Circuito alimentado por energía solar con batería de ión de litio

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Actualmente estoy trabajando en un proyecto con energía solar, pero me cuesta mucho hacerlo funcionar:

Tengo un PCB con un Arduino y un sensor, este circuito consume 250 mA durante aproximadamente 2 segundos cada 10 minutos y el tiempo restante consume menos de 1 mA. Estoy usando un simple interruptor BJT TIP31 para apagar el sensor y dormir. El arduino para lograrlo.

Para alimentar este circuito, estoy usando una batería de iones de litio de 6300mAh 4.2V conectada a una placa de conexión TP4056 configurada a 1000mA y a una celda solar de 1W 6V para cargar la batería.

El objetivo es mantener la batería funcionando infinitamente (o al menos darle una buena vida útil, quizás un año) cargándola con el Sol

La batería va en paralelo a un regulador AMS1117 y luego al PCB arduino.

Por lo general, el sistema funciona durante un par de días como máximo (nunca visto más de 5) y muere.

Estoy seguro de que me falta algo en este diseño. Mis apuestas son que la célula solar no es suficiente en absoluto, pero también hay circuitos completos que se ejecutan en un solo Moneda de batería durante mucho tiempo (años) y tiene un mayor consumo de energía que este. ¿Cómo pueden lograr esto?

¿Qué crees que está mal con este sistema?

Cualquier puntero en la dirección correcta sería extremadamente útil. (Documentos, trabajos similares anteriores, investigaciones, tal vez cambiando algunos componentes ... lo que sea)

En la parte superior de mi cabeza, algunas sugerencias que he estado considerando son:

Más potencia en la celda solar (no es ideal debido al tamaño)

Cambiando el regulador

Tal vez cambiar el diseño de la batería a dos celdas en serie para proporcionar más energía

Cambiar a un cargador “inteligente”. Tengo esto a la mano, pero dice que es para LiPO, así que no estoy seguro de si esto funcionará con Li Ion

Gracias de antemano.

    
pregunta Eddie Vazquez

1 respuesta

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  1. Mida su carga y la corriente de carga con precisión.

La eficiencia de almacenamiento de la batería depende de la pérdida de calor y la coincidencia de impedancia o la adaptación de MPT V = 72 ~ 82% de Voc. (cct abierto) De lo contrario, la eficiencia de PV es pobre.

  1. Ahora su cargador está demandando demasiada corriente de la energía fotovoltaica, ya que no puede obtener 1A de una fotovoltaica de 1W 6V (matriz fotovoltaica) NO se utiliza un cargador óptimo, por lo que es posible que solo obtenga el < 50% de la capacidad nominal. potencia ideal fuera. La corriente de carga programable no debe exceder el suministro o, de lo contrario, las caídas de voltaje y, por lo tanto, la potencia disponible es inferior a la ideal. Cuando una batería es de 3V y la fotovoltaica tiene 6V, su cargador reduce la energía fotovoltaica a un 50% de voltaje mientras que la carga no puede entregar 1W.

  2. El cargador solo es "inteligente" cuando el suministro es mayor que la carga de 1A. De lo contrario, es lento y de baja eficiencia.

  3. Supongo que 6V PV es la tensión nominal para una batería de 6V @ 1W, por lo tanto, 160 mA máximo solo a pleno sol. En teoría, su carga es aproximadamente 5.2mA promedio. 250mA * 2s / 120 = 4.17mA + 1mA = 5.2mA. Muestra las especificaciones reales del producto para todo.

  4. Entonces, si sus cargas fotovoltaicas dicen 180mA el 10% del tiempo y 60mA el 33% del día y la corriente baja de lo contrario, eso es un promedio de 18 mA y 20 mA o 19 mA promedio. por lo que puede ser suficiente si la eficiencia de almacenamiento en la batería es del 50%. Pero es marginal y eso era hipotético.

idea

Puede usar un sensor de corriente y un amplificador operacional para hacer un convertidor de V a f con un contador para acumular cargas como conteos binarios y luego hacer lo mismo con la descarga de corriente usando LEDs para mostrar el conteo o los contadores de Coulomb más sofisticados.

comprobación de la realidad

Pero algo dice que su carga actual excede el almacenamiento del PV o la capacidad de la batería es menor de lo que espera. Francamente, un Li-Ion de 6300 mA suena alrededor de un 200 ~ 300% sobreinflado y puede ser especificaciones falsas.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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