Komme mit 50wp nicht über 13,35v

  • Schönen Guten Vormittag!


    Mein Name ist Harald, und ich habe mich hier registriert, weil ich mittlerweile etwas anstehe.


    Ich habe eine kleine Zusammenstellung gebaut, um auf Radreisen Handy, Navi und Mini-Laptop (mit USB 5V) laden zu können.


    Das sieht wie folgt aus :


    Lifepo4 Akku, 4s, 6000mAh mit BMS 7A

    Solarpanel mit (angeblich) 50Wp


    Auch wenn das Panel nur 30W hergibt, soll es mir recht sein.


    Mein Problem ist nun, dass ich zu Beginn einen kleinen Laderegler verwendet habe, mit dem ich nie über 13,2 Volt hinaus gekommen bin. Dabei war der Akku aber nicht einmal halb voll. Der Ladestrom war dabei nie größer als 0,4A. Das hat also ewig gedauert. Meine Vermutung- Laderegler Schrott. Also bin ich dazu übergegangen, das Panel direkt anzuhängen. Siehe da, der Ladestrom ist plötzlich bei 1,4A. Die Freude war groß, aber nur solange, bis ich festgestellt habe, dass so der Akku zwar schneller, aber trotzdem nicht mehr als bis 13,36V aufgeladen wird.


    Liegt das jetzt daran, dass sich die Spannung des Panels an den Akku angleicht, und deswegen stagniert, oder liegt es am BMS, das zu früh abdreht?

    Ich habe versucht, das BMS zu umgehen, und den Akku direkt zu laden, mit dem selben Ergebnis. 13,36V. Die Platine ist aber immer noch verlötet, was allerdings egal sein müsste, wenn ich mich direkt an Plus /Minus des Akkus hänge.


    Ich messe bei voller Sonne, bei stagnierenden 13,36V immer noch 0,9A in der Plus Leitung zum Akku. Das müsste doch den Akku weiter laden? Meine Elektronikkenntnisse stammen halt aus meiner HTL Maschinenbau Zeit im Nebenfach, deshalb bin ich da nicht so firm bis ins Detail. So Themen gab es ja damals noch gar nicht....


    Testweise lade ich gerade einen Tolino über USB. Dabei bleibt der Akku auf 13,36V. Der Tolino wird also direkt aus dem Panel geladen, was ja schon einmal gut ist. Trotzdem wäre es schön, wenn ich den Akku voll bekäme bis zu den 14,4V, falls einmal keine Sonne ist auf Reise, oder ein Regentag.


    Anbei zwei Bilder zur Verdeutlichung.


    Vielleicht hat jemand eine Idee, bzw kann mir das Mysterium auflösen?


    Danke, Grüße

    Harald

  • Als erstes solltest Du einmal die Leerlaufspannung des Panels bei Sonneneinstrahlung messen. Wenn die Spannung dann nicht mal den gewünschten Bereich erreicht, weißt Du immerhin Bescheid.


    Ich habe mir das Bild mit dem Panel mal genau angeschaut: Bei oberflächlicher Betrachtung scheint es aus acht einzelnen Solar-Wafers zu bestehen. Das kann aber nicht sein, weil jeder einzelne Wafer nur ca. 0,5V Spannung abgibt und man dann ja nur auf 4V Panelspannung käme. Also werden es wohl eher 32 einzelne Streifen sein, die dann in Reihe geschaltet eine Leerlaufspannung von etwa 16V abgeben müssten. Das ist zwar relativ wenig, um eine 12V-Batterie zu laden, sollte aber trotzdem klappen. Allerdings wird sicherlich noch eine Rücklaufschutzdiode mit im Stromzweig liegen, die ihrerseits eine gewisse Vorwärtsspannung benötigt, um welche sich die Panelspannung dann natürlich vermindert. Wenn es sich um eine gute Schottkydiode handelt, wären das 0,3 bis 0,4V weniger.


    Grüße, Tom

  • Hi Tom!


    Danke für Deine Rückmeldung. Die Leerlaufspannung beträgt 18,76V. Das sollte eigentlich vollauf reichen, um auf die 14,4V zu kommen?

    Bei Verwendung des Ladereglers war die Spannung am Paneel bei 16,8V. Also selbst, wenn der Regler einiges kostet an Energie die heraus kommt, sollte selbst das reichen 🤔


    LG Harald

  • Das habe ich schon verstanden. Aber wenn das Panel 16,8V schafft, dann sollte es wohl nur eine Frage der Zeit sein, bis die Akkus voll sind und die Spannung steigt. Was sagt denn das BMS zum fließenden Ladestrom? Fließt denn da was nennenswertes, wenn 13,36V erreicht sind, oder bricht der Ladestrom dann zusammen? Das müsste ja der Fall sein, wenn das Panel einen Fehler hätte. Und: Wo misst Du die Spannung? Vor oder hinter dem BMS?


    Grüße, Tom

  • Das BMS ist ja nur eine Platine, die 14€ gekostet hat. Ich glaube nicht, dass ich da etwas auslesen oder mitloggen kann.


    Die 13,36 sind sowohl vor, als auch hinter dem BMS zu messen. Ist der Akku bei dieser Spannung angekommen, dann fließen zwar immer noch fast 1 Ampere von Paneel zu Akku, aber die Spannung steigt nicht weiter.


    Ich werde am Nachmittag einmal die Plusleitung am Akku frei legen, um dort den Strom messen zu können, der nach dem BMS zum Akku geht.


    Melde mich wieder.

    Liebe Grüße

    Harald

  • Schönen Guten Abend,


    Ich habe, nach dem Ausschlussverfahren, den Fehler offenbar gefunden. Ich habe heute zuerst das Paneel getestet, indem ich zwei Verbraucher angehängt habe. Fazit: über 16V bei voller Sonneneinstrahlung.
    Danach habe ich noch einmal den Akku an das Paneel gehängt. Heute stagnierte es bei 13,44V, nachdem es zuvor zügig gestiegen ist. An der Plusleitung lagen dabei, trotz stagnierender Spannung, 0,87A an. Auf einem der Balancerkabel 0,25A, was mich sehr verwundert hat.


    Somit kam ich auf die Idee, den Akku an mein Modellbau - Ladegerät zu hängen. Es wird mir wahrscheinlich keiner glauben, aber die Spannung fiel sogar ab, obwohl mA hineingeladen wurden 😵


    Hier meine Bilddoku:


    Nach ein paar Stunden sah es dann so aus : (sorry für die schlechte Qualität, es war schon dunkel)



    Also sollte die Spannung, trotz mehr als 1600mAh, um nur 0,15V gestiegen sein, ist nur um so wenig gestiegen. Da verbrät also irgendetwas gleich wieder was hineingeladen wurde.


    Deshalb habe ich alle Kabel von BMS getrennt, und den Stecker direkt mit dem Akku verbunden, und den Akku, nach kurzem Entladen, wieder ans Ladegerät gehängt.


    Und siehe da, schon nach nur knappen 200mAh war die Spannung bei fast den 13,55 angekommen.



    Morgen hänge ich den "BMS - befreiten" Akku noch einmal an das Solarpaneel und es wird dann ziemlich sicher kein Stagnieren mehr geben.


    LG Harald

  • Dann nehme ich mal an, dass auch Du ein "Opfer" des Spannungsverlaufs eines Lithium-Akkus wurdest, der sich dadurch auszeichnet, dass die Spannung sich im mittleren Bereich über weite Teile des Ladezustandes kaum ändert. Und schon wieder kommt meine Lieblingsgrafik zur Erklärung von Lithium-Akkus zum Einsatz:

    Daran erkennt man, dass man eine Lithium-Batterie im Ladezustand zwischen 10 und 95% aufladen (oder auch entladen) kann, ohne dass sich die Spannung merklich verändert. Da fragt man sich als Bleiakku-geprägter Mensch natürlich, was da los ist und wo der Fehler liegt. :P


    Grüße, Tom

  • Das ist mir geläufig, da erzählst Du mir nichts Neues. Nur dass Deine Grafik, so schön sie ist, nichts mit meinem Problem zu tun hat.

    Wie schon im Detail erläutert, steigt die Spannung, wenn das Paneel in voller Sonne liegt, langsam aber stetig an. Bis zu einer gewissen Spannung, die dann, trotzdem das Paneel in der Sonne liegt, über mehrere Stunden genau auf dem Wert bleibt. Dafür hätte ich eine Erklärung gesucht.


    Dass etwas nicht stimmt, habe ich auch so verifiziert, dass ich, nachdem der Akku über den ganzen Tag am Solar hing, bei stagnierender Spannung über mehrere Stunden, den Akku dann entladen habe. Und dabei hat sich herausgestellt, dass nur 3080mAh herausgekommen sind, obwohl der Akku 6000mAh hat. Somit hat es da etwas.


    Ein weiteres Indiz, wie ich oben angeführt habe ist, dass ich bei stagnierender Spannung (über mehrere Stunden) mit diesem System meinen Tolino geladen habe. Solarenergie war also ausreichend vorhanden, nur geht eben nicht mehr in den Akku rein. Auffällig ist auch, dass, ohne den Akku anzugreifen, am nächsten Tag wieder angesteckt, die stagnierende Spannung am Folgetag etwas höher liegt. Die Spannung also langsam steigt, und dann plötzlich hängen bleibt, und sich wieder über viele Stunden nicht bewegt. Das ist irgendwie nicht normal. Oder kannst Du mir das erklären?


    Eigentlich müsste ja, bei den ca. 1A Ladestrom, der Akku in ca. 6h komplett voll sein. Ist er aber, auch nach einem ganzen Tag, nicht.


    Das war die Frage, warum.


    LG Harald

  • OK, die Batterie wird also nicht voll, obwohl Ladestrom länger fließt, als es zur vollständigen Aufladung erforderlich ist.


    Dann muss also an irgendeiner Stelle Ladeleistung in Wärme umgewandelt werden, denn irgendwo muss die elektrische Leistung ja hin, wenn sie nicht in Ladung umgewandelt wird. Daher solltest Du prüfen, wo es genau warm wird. 13,4V x 1A ist ja so viel P, dass es da an irgendeiner Stelle sogar anständig heiß wird, besonders dann, wenn diese Leistung über Stunden in eine so kleine Batterie strömt. Um diese Stelle zu finden benötigt man vermutlich noch keine Infrarot-Kamera...



    Grüße, Tom

  • Ich habe jetzt über mehrere Tage verschiedene Tests gemacht.


    Batterie ohne BMS, Solarpanel direkt - 5 Stunden in voller Sonne, danach entladen = 5980mAh


    Batterie ohne BMS, mit Laderegler - 5 Stunden in voller Sonne, danach entladen = 3120mAh


    Batterie mit BMS, mit Laderegler - 5 Stunden in voller Sonne, danach entladen = 2400mAh


    Batterie mit BMS, Solarpanel direkt - 5 Stunden in voller Sonne, danach entladen = 3600mAh


    Also sowohl der Laderegler, als auch das BMS kosten viel Energie, die nicht in die Batterie gehen. Eine Erwärmung konnte ich nicht feststellen. Es ist ein Rätsel.


    Da ich ohne BMS mehrfach die Einzelzellen verglichen habe, und praktisch keine Abweichung festzustellen war (0,02 V), werde ich das BMS weg lassen, und auch den Laderegler, und mir eine einfache Schaltung bauen, die bei 14,4V die Ladung unterbricht. So hole ich am meisten Energie in der kürzesten Zeit aus dem Panel.

    Wenn ich wieder zuhause bin von einer Reise, hänge ich den Akku an einen externen Balancer, um etwaige Zellunterschiede wieder anzugleichen. Zum Glück hat man als Modellbauer diese Möglichkeiten.


    Danke für die Antworten bzw. Reaktionen. Es hat mir zwar nicht meine Frage beantwortet, aber ich bin dadurch immerhin zu einer Lösung gekommen


    Grüße Harald

  • Ich bin der Meinung, dass die Analyse nicht schlüssig ist, weil die empfangene Energiemenge von "5 Stunden in voller Sonne" nicht ausreichend genau bestimmbar ist (Diesigkeit, Bewölkung bzw. Wolkenzug, Sonnenstand, Neigung sowie Verschmutzungsgrad des Solarpanels). Statt dessen würde ich Messungen bevorzugen. Das ist technisch überhaupt kein Problem und auch nicht mal teuer. Alles andere ist eher Kaffeesatzleserei.


    Natürlich MUSS man kein BMS verwenden (es kann natürlich eine Mordssauerei geben, wenn einzelne Zellen Überladen werden), aber wenn man nicht gerade minderwertige oder defekte BMS verwendet, wüsste ich auch nicht, weshalb daran so viel Energie hängen bleiben sollte. Auffallend große Verluste kann man im Betrieb übrigens wiederum sehr leicht durch Messungen der Oberflächentemperaturen von Regler und BMS feststellen. Wenn sich Teile davon bei länger andauernder und voller Sonneneinstahlung über 20°C oberhalb Umgebungstemperatur erhitzen, ist vermutlich etwas faul.


    Übrigens ist der Ertrag von Solarpanelen in Verbindung mit MPPT-Ladereglern deutlich höher, als wenn man den Laderegler weg lässt und das Solarmodul direkt an die Batterie anschließt. Wenn der Ertrag mit Regler aber, wie im Beispiel, extrem geringer ausfällt als ohne, handelt es sich entweder um einen richtig schlechten PWM-Regler, oder der Regler ist einfach kaputt.


    Grüße, Tom

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