Cellules solaires : recharge batterie pendant son fonctionnement nominal
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Cellules solaires : recharge batterie pendant son fonctionnement nominal



  1. #1
    Solar8

    Cellules solaires : recharge batterie pendant son fonctionnement nominal


    ------

    Bonjour,

    Je suis actuellement en stage en électronique et un des aspects de mon projet est, entre autres, de concevoir un montage permettant la recharge d'une batterie par des cellules solaires tout en assurant le fonctionnement nominal d'une charge (moteur à courant continu de Faulhaber, AOP et circuits intégrés divers...).

    La charge doit être alimentée continuellement par le panneau solaire et la batterie par temps ensoleillé ; par la batterie seulement si l'ensoleillement est insuffisant (donc elle doit être chargéee et prête à être sollicitée). Dans ce dernier cas, aucun microcontrôleur ou transistor n'intervient pour éviter que le panneau ne devienne récepteur de la batterie (sa tension ayant chutée) : il est simplement équipé d'une diode Schottky empêchant un retour du courant "inverse". Pour être plus précis, je l'ai conçu avec des cellules individuelles placées en groupements série et parallèle (6 cellules en série donc environ 3,6 V de tension à leurs bornes et 20 groupements parallèles) et chaque groupement parallèle possède sa propre diode Schottky (là encore, pour qu'un groupement série ne ramasse pas le courant du voisin dont la tension serait légèrement supérieure...).

    Avec mon maître de stage, nous nous sommes pour l'instant orientés vers le montage suivant : panneau solaire (comportant diodes Schottky) ; immédiatement en parallèle (eh oui, c'est cela qui m'ennuie...), la batterie juste séparée par un shunt dont la tension aux bornes est mesurée à chaque instant et dont les potentiels sont envoyés vers les entrées d'un ampli d'instrumentation (AMP04). Après amplification, je compare (LMC6482) la sortie avec une tension de référence constante (pour l'instant 1 V, pour mes tests). Enfin la sortie du comparateur est reliée à la base d'un bipolaire (2N2222, reliée entre le panneau et la masse et possédant une résistance entre collecteur et masse) qui s'ouvre pour décharger le courant "excédent". Enfin, en parallèle de cela, la charge à proprement parler (celle qui consomme vraiment en plus des alimentations des CI).

    Vous l'aurez compris, le 2N2222 s'ouvre quand le courant délivré par le panneau est trop important (et le redirige vers une résistance) pour ne pas abîmer la batterie, et se referme dans le cas inverse (d'où une comparaison de la tension du shunt, qui est image du courant traversant la batterie).

    J'ai un montage (alimenté par panneau + batterie) qui me délivre du 5 V pour mes CI. Pas de souci de ce côté-là.

    Batterie : 2*1,2 V = 2,4 V (ce sont des accus ; 1700 mAh ; 16 h de recharge théoriques)
    Panneau : 3,6 V théoriques ; pour vous éclairer, 180 mA à vide (mais àa ne veut pas dire grand chose)

    Mon problème est le suivant : je ne sais pas vraiment si ce modèle est viable, et s'il est autorisé de placer le panneau en parallèle avec une batterie+shunt en série sachant que l'un délivre 3,6 V (à vide) et l'autre 2,4 V. Avec ces deux générateurs, on remarque que c'est la pile qui impose sa tension (environ 2,6 V cependant) au point où se joignent panneau et batterie (il y a le shunt mais vu sa valeur le potentiel par rapport à la masse est idem).
    Dès qu'il s'agit d'utiliser la batterie et de la recharger pendant ce temps, ça devient assez délicat... Je souffre un peu pour savoir ce qu'il se passe au niveau du courant de recharge/courant débité par la batterie. Lorsque la tension du panneau est faible, la batterie débite, c'est sûr (j'ai fait quelques tests avec 3 ampèremètres) ; mais après avec le panneau actif ça se complique, et le courant devient négatif ou positif (soit pile débite et pile se recharge respectivement, j'ai placé mon ampèremètre dans ce sens)...

    Voilà, tout ça n'est pas très clair dans la tête, d'autant plus que j'ai l'impression de ne pas respecter certains principes (mise en commun de deux potentiels différents... )... Si quelques âmes charitables ont déjà acquis une expérience dans ce domaine...

    Voilà, désolé pour le roman...

    Merci pour vos réponses.

    -----

  2. #2
    DAUDET78

    Re : Cellules solaires : recharge batterie pendant son fonctionnement nominal

    Un schéma vaut mieux qu'un long roman .....
    Mettre ton panneau en direct sur la batterie ne pose aucun problème car il débite au maximum 180mA (c'est un générateur de courant) et ta batterie (1700mAH NiMh ?????) peut être chargée à 170mA. Il n'y aura jamais de surcharge en courant.

    Par contre, il faut éviter une surcharge en tension. Un régulateur shunt, directement en parallèle sur la batterie, capable d'absorber 200mA et qui clampe à 2,8V la tension max de la batterie est parfait
    J'aime pas le Grec

  3. #3
    Solar8

    Re : Cellules solaires : recharge batterie pendant son fonctionnement nominal

    Le schéma était prévu pour plus tard, j'ai oublié de mentionner que je le fera

  4. #4
    Solar8

    Re : Cellules solaires : recharge batterie pendant son fonctionnement nominal

    Le schéma était prévu pour plus tard, j'ai oublié de mentionner que je le mettrai ensuite. :S Le schéma c'est pour la vue globale, le roman pour les menues explications.

    Dire que le panneau solaire est un générateur de courant, je suis d'accord. Mais à la condition que la charge ne soit pas trop élevée, selon mes essais. L'intensité reste constante jusqu'à une certaine valeur de charge avant de se mettre complètement à genoux (courbe qui ne m'étonne pas, l'ayant déjà vue sur d'autres représentations). Le panneau solaire ne semble pas vraiment être exclusivement un générateur de courant, ni exclusivement un générateur de tension (même si, je suppose, un générateur de courant conventionnel ne peut pas délivrer un courant constant vers une charge tendant vers l'infini, conservation de l'énergie oblige...).

    Concernant le shunt en parallèle de la batterie, nous avions commencé à nous intéresser à cette idée (tests avec une résistance de quelques dizaines d'ohms... je vais bientôt tester tout ça).

    Mais pourquoi 2,8 V ? Est-ce une sorte de compromis entre la tension de la batterie (2,4 V théoriques, 2,6 V dans le montage en pratique) et celle du panneau ? Comment le shunt peut-il imposer la tension aux bornes de la batterie ? Est-ce parce que le panneau impose un courant constant, donc que la tension aux bornes du shunt obéit à celui-ci ? J'ai un peu de mal entre l'une et l'autre source qui impose soit une tension, soit un courant... Car j'avais jusqu'ici l'impression que la batterie imposait malgré tout sa propre tension, grosso modo.

    De plus, pourquoi le shunt doit-il absorber 200 mA ? En demandant plus que ce que peut fournir le panneau, on va le mettre à genoux (tension nulle)...

    Et oui, les accus sont bien des NiMH à 1700 mAh (c'est en tout cas le chigffre "commercial" inscrit dessus).

    Merci !

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    DAUDET78

    Re : Cellules solaires : recharge batterie pendant son fonctionnement nominal

    2,8V, c'est la tension max d'une batterie NiMh chargé

    Je n'ai pas parlé d'un shunt ... mais d'un régulateur shunt qui consomme du courant si sa tension d'alimentation est plus grande que 2,79999V. Et qui doit pouvoir absorber 200 mA (le courant du panneau et la batterie ne doit plus en absorber)
    J'aime pas le Grec

  7. #6
    Solar8

    Re : Cellules solaires : recharge batterie pendant son fonctionnement nominal

    D'accord, si j'ai bien compris, une fois que la tension atteint 2,8 V (soit lorsque la batterie est complètement rechargée), on balance le courant dans le régulateur shunt... On tire 200 mA pour être sûr que la batterie ne recevra plus de courant de la part du générateur... Mais dans ce cas, la charge (moteur...) n'est plus alimentée.

  8. #7
    PA5CAL

    Re : Cellules solaires : recharge batterie pendant son fonctionnement nominal

    Citation Envoyé par Solar8 Voir le message
    D'accord, si j'ai bien compris, une fois que la tension atteint 2,8 V (soit lorsque la batterie est complètement rechargée), on balance le courant dans le régulateur shunt... On tire 200 mA pour être sûr que la batterie ne recevra plus de courant de la part du générateur... Mais dans ce cas, la charge (moteur...) n'est plus alimentée.
    Non. On limite la tension de la batterie à 2,8V en faisant absorber au régulateur shunt le courant nécessaire. Les 200mA ne sont qu'une indication de dimensionnement.

    La charge continue d'être normalement alimentée.

    Ainsi, dans le cas où la tension de la batterie atteint la limite de 2,8V :
    - si le panneau solaire délivre 150mA et si la charge consomme 50mA, alors le régulateur shunt absorbe 100mA, et la batterie n'est plus rechargée ;
    - si le panneau solaire délivre 100mA et si la charge consomme 150mA, alors la batterie débite 50mA (ce qui fait légèrement chuter sa tension au-dessous de 2,8V) et le régulateur shunt est coupé.

  9. #8
    DAUDET78

    Re : Cellules solaires : recharge batterie pendant son fonctionnement nominal

    Citation Envoyé par Solar8 Voir le message
    on balance le courant dans le régulateur shunt...
    Le régulateur shunt, c'est comme une Zener parfaite :
    A 2,79999V aucun courant ne le traverse
    A 2,80000V courant maximum
    Donc tout le courant du panneau, quelque soit sa valeur (inférieur à 200mA) passe dans le régulateur
    Mais dans ce cas, la charge (moteur...) n'est plus alimentée.
    Non, car si la charge consomme, la tension batterie va légèrement baissée et c'est la batterie+panneau qui donnent le courant

    Exemple:
    Icharge=50mA Ipanneau=100mA Ishunt=50mA Ibatterie=0mA
    Icharge=150mA Ipanneau=100mA Ishunt=0mA Ibatterie=50mA
    J'aime pas le Grec

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