Charger une batterie au gel avec un panneau photovoltaïque

[inviteb6d3588e]

Bonjour,

J'ai un panneau photovoltaïque de puissance 75W qui délivre une tension entre 1,5V et 22V. J'ai une batterie au gel de 12V (13.7V) au repos. A l'aide d'une alimentation de labo, j'ai mesuré la charge de cette batterie en direct: 3.05A. La batterie en 1ère approximation est assimilable à une résistance de 4.5 ohm.
Pour que la batterie se charge, il faut que la tension de charge soit supérieur à sa tension (logique..).
Problème: la plupart du temps, mon panneau photovoltaïque ne donne que du 5V (je vis en Belgique - je sais j'aurais dû récupérer l'énergie avec la pluie LOL).
Ma solution: créer un step-up converter qui va monter ma tension au-dessus de 13.7V. Si le panneau délivre une tension supérieure à la charge de la batterie, mon dispositif sera by-passé.

Première observation, la batterie clampe automatiquement la tension. Est-ce mauvais pour la batterie?

Je pourrais créer un dispositif qui mesure en temps réel le MPPT (le rapport cyclique pour lequel la puissance transmise à la batterie est maximum) mais pour cela il faut que je sache mesurer le courant de charge. Comment réaliser un ampèremètre qui ne détériore pas mon rendement?

Pour le design de mon step-up converter, je me base sur plusieurs notes dont celles-ci principalement:
http://www.ti.com/lit/an/slva372b/slva372b.pdf
http://works.bepress.com/cgi/viewcon...text=dr_adel72
http://roboturk.googlecode.com/files...Conversion.pdf

J'ai réalisé plusieurs essais au laboratoire, une fiche de calcul sur Mathcad et des simulations sur Isis. J'en ai conclu que le gain maximum pour un rapport cyclique de 100% (abbération) était de (cf. doc en annexe - dérivé d'une formule plus complète du calcul du rapport cyclique).Dès lors ma tension minimum à amplifier ne peut plus être que de 4.35V (peut-être que mon résultat est faux mais ça a l'air de coller avec la pratique).

Dans mes simulations, j'assimile ma batterie à une résistance de 10 ohm, cela me donne une puissance de charge de 18.8W ce qui me semble déjà élevé pour le panneau car je l'ai plutôt mesurer dans la plage des 6-10W (alors que c'est un 75W je sais). J'aurais besoin d'un modèle plus crédible pour ma batterie au gel.

Pourriez-vous m'aider pour le calcul de mes condensateurs, self, fréquence PWM, etc. J'essaye de maximiser mon rendement mais pour l'instant, il n'a jamais été supérieur à 60% (Pout/Pin).

Merci beaucoup!
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[inviteb6d3588e]

Voici mes calculs et le résultat de ma simulation (j'ai mis une résistance de 100 ohm car sinon la tension n'est plus augmentée et/ou le rendement chute à 20%).
Merci pour votre aide ;o)

Je ne suis pas contre le fait de changer de solution (pompe de charge, etc. - mais je ne sais pas si la puissance prélevée sera grande, de plus l'amplification ne peut se faire que sur des fractions: 2,3/2, etc.)

boost.pdf

alim découpage.pdf

[invitee05a3fcc]

Avant de faire des calculs ....
Ta batterie est de combien de Ah ?

j'ai mesuré la charge de cette batterie en direct: 3.05A

si ta batterie fait moins de 30 Ah ... tu es en train de la faire mourru !

[invite7a39c3be]

Heuuu j'ai lu mais j'ai vraiment l'impression que tu ne sais absolument pas ce que tu fais.

Tu ne connais pas les caractéristique de ta batterie, tu la modélises de façon erronée et tu ne sais pas comment charger une batterie (courant constant puis tension constante).
Tu ne connais rien au panneau solaire car la tension ne dépend pas que du soleil, elle dépend surtout du courant(U-I, P-I, Curve). Pour utiliser correctement un panneau solaire il te faut obligatoirement un MPPT. Ce qui implique la réalisation d'un contrôleur (uC, IC spécialisée ou électronique de commande (AOP, logique).
Tu parles de convertisseur DC/DC mais j'ai l'impression que tu ne sais pas comment ça fonctionne (tu demande quel fréquence tu as besoin) en plus dans ton cas il te faudrait plutôt un Buck-Converter, eventuellement un Inverter ou mieux un SEPIC/Cuk ou encore Flyback mais il sont plus compliqué à réaliser.

La seul chose que je peux te donner c'est ça : http://www.linear.com/product/LT3652 si tu suis a la lettre la datascheet ça va fonctionner, il y a même un exemple pour les accus au plomb, tu es juste limiter a 2A, soit 30W en sortie, ton panneau sera un peux sur-dimensionner mais c'est pas plus mal.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteb6d3588e]

Ma batterie, même déchargée, garde une tension constante entre 12 et 13.7V. La capacité de la batterie est de 45AH/20Hr.
Je ne me connecte pas en direct dessus: j'ai placé un chargeur de batterie spécialisé mais celui-ci ne charge la batterie que si je lui met en entrée une tension supérieure à la tension de celle-ci (+/- 1V) d'où l'idée de créer un élévateur de tension pour récupérer cette énergie non-exploitée... Est-ce une mauvaise idée?

D'après les datasheets du LT3652:

VIN (Pin 1): Charger Input Supply. VIN operating range 
is 4.95V to 32V. VIN must be 3.3V greater than the programmed output battery fl oat voltage (VBAT(FLT)
) for reliable start-up. (VIN – VBAT(FLT)
) ≥ 0.75V is the minimum 
operating voltage, provided (VBOOST – VSW) ≥ 2V. IVIN ~ 
85μA after charge termination.

Donc, je pense que j'aurai le même phénomène qu'avec mon chargeur de batterie actuel?

J'ai parlé de la fréquence du PWM car tout est lié... si je choisis une trop haute fréquence, il faudra que je passe par un chip spécialisé et plus par µC PIC, ma capa diminue mais je n'arrive plus à amplifier mon signal, etc.

Il est vrai que ce n'est pas évident de créer un step-up converter mais bon, aidez-moi à

[bobflux]

Relis le post de Lytharan, tu n'as surtout pas besoin d'un step-up mais de comprendre le fonctionnement d'un panneau solaire...

La tension du panneau s'effondre parce que ton chargeur n'est pas au courant que son alimentation est un panneau solaire. Ce chargeur ne convient donc pas et ne peut pas être utilisé dans ton cas.

Et tu n'as pas besoin d'un step-up mais d'un step-down (buck) capable de gérer un MPPT de panneau solaire comme celui donné par Lytharan...

[inviteb6d3588e]

Merci beaucoup pour vos réponses. Je comprends mieux le problème.

Comment pourrais-je modéliser un panneau solaire (source de courant?) ainsi que la batterie, svp, avec des éléments simples?

[bobflux]

Grosso modo une source de courant en parallèle avec des diodes, plus quelques résistances...

http://www.intusoft.com/nlhtm/nl78.h...ll_SPICE_Model

Paramètres du modèle à adapter en fonction des mesures sur le panneau.

[invite7a39c3be]

Une cellule solaire ce modélise par une source de courant avec une diode en parallèle (en négligent les résistance parallèle et série). La valeur de la source de courant représente l'ensoleillement. On utilise également cette technique en laboratoire pour simuler un panneau solaire sans devoir investir dans des simulateurs très couteux.

Une batterie se modélise par une source de tension avec une résistance en série. La valeur de la source de tension représente la FEM (donc l'état de charge de la batterie = SOC).

[invite5637435c]

Bonjour,

cherche pas à modeliser, quand on tatonne comme tu semble le faire le mieux est encore de comprendre le principe d'une recharge par MPPT, la simulation ne t'expliquera rien.
Pour faire du MPPT il faut que tu travailles sur une mesure de courant sans perte, tant qu'à faire les choses autant les faire bien, ça ne coûte pas forcément plus cher.
Donc pour faire une mesure de courant sans perte tu as le choix entre une mesure faisant appel aux propriétés électro-magnétiques, et rien d'autre... bref tu n'as pas le choix

Soit tu utilises un capteur Hall, en fait deux en différentiel pour réduire la susceptibilité aux champs externes (l'environnement de ta carte), soit tu utilises un capteur de courant intégré de type magnéto-résistif genre KMZ51 (là encore 2 en différentiel si tu veux faire les choses bien).
Là tu auras bien zéro perte.
Si cette techno te semble trop complexe, tu peux te rabattre sur une mesure par shunt avec par exemple l'utilisation de l'INA168A, là il ne t'en faudra qu'un.
Selon tes données tu peux espérer une perte < 50mW ce qui est tout à fait raisonnable, même si pas totalement nulle, avec un shunt de 1mOhm.

Une fois ta mesure de courant au point, le reste est assez simple, deux solutions encore:

-solution analogique, simple à mettre en oeuvre, mais nécessite des réglages souvent fastidieux si tu n'es pas trop bien équipé.
-solution numérique, simple dès lors que l'on sait (bien) programmer.

Incontournablement il te faut connaitre le principe du hacheur série et en particulier de la mise en oeuvre d'une structure abaisseuse de tension (step-down) comme il a déjà été indiqué plus haut.
Le MPPT utilise conjointement deux asservissements pour réaliser le travail qui consiste à fournir à une charge (ici ta batterie) la puissance maximale que le panneau solaire peut délivrer.

Donc oublie les simulateurs qui sont des outils très utiles dès l'instant que l'on sait ce que l'on fait.

[inviteb6d3588e]

C'est vrai que c'est (très) compliqué à réaliser from scratch. Je suis déjà content, je comprends mieux comment modéliser tout cela. Je m'attendais à devoir utiliser un capteur à effet hall mais je voulais la confirmation. Je suis très bon en programmation (électronique numérique: µC, FPGA,etc.) par contre en analogique je considère posséder juste les bases (bipolaire, mosfet, AOP, etc). Avec les années, ça va venir D (J'espère...).
On est très vite stopper lorsqu'il faut analyser un circuit step-up ou step-down. Je pourrais tout modéliser avec des transformées de Laplace mais bon, je sais bien qu'au final, je serai loin de la vérité LOL.

Je vais partir sur la solution du LT3652 car ça m'intéresse d'en faire un moi-même (je suis curieux - en plus j'apprends des choses donc...)
mais comme je dois avancer, je vais également acquérir un autre chargeur pour mon panneau.
Lequel choisiriez-vous parmi ces choix, svp?
http://www.solarwebstore.fr/regulate...c-6a-p-74.html
http://www.solarwebstore.fr/regulate...10a-p-270.html
http://www.solarwebstore.fr/regulate...mm-p-1190.html
http://www.solarwebstore.fr/regulate...c-8a-p-75.html

Il me semble qu'il n'y a qu'un seul qui soit MPPT (le plus cher)? Je suis également preneur si vous connaissez une autre modèle.

Je rappelle les caractéristiques de mon "installation".
Batterie 12V 45AH/20Hr
Panneau 24V 75W

Un tout grand merci pour votre aide.

[invite7a39c3be]

En théorie il l'on tous, au pire tu demande au fabricant plus d'informations. Par exemple le PHOCOS on ne sais pas la tension du panneau solaire a vide maximum.
Le STECA semble pas mal.

[bobflux]

> http://www.solarwebstore.fr/regulate...c-6a-p-74.html
> http://www.solarwebstore.fr/regulate...c-8a-p-75.html

La datasheet est écrite dans une langue inconnue, mais la tension d'entrée max est clairement spécifiée à 12V, ton panneau fait 22V, donc non. Ou alors j'ai mal interprété le klingon.

> http://www.solarwebstore.fr/regulate...mm-p-1190.html

La datasheet semble écrite en français, mais par un stagiaire en histoire de l'art ("une puissance de 24V...") et n'indique pas si le truc supporte le MPPT, probablement pas dans ce cas ton panneau sera limité à 50% de sa puissance. Sinon les features ont l'air complètes.

> http://www.solarwebstore.fr/regulate...10a-p-270.html

La datasheet semble traduite de l'anglais dans un dérivé du français mais largement plus détaillée que les autres. Aucun mot sur le MPPT cependant, on espère qu'il est dans la boîte et pas seulement dans le libellé produit... d'ailleurs c'est qui le fabricant ? Y a même pas de marque ni de logo dans la datasheet ni de site web ? lol.

J'ai du mal à voir la relation entre le prix et une "datasheet" dans ce style... OK je tape "MPPT" dans ebay, le premier lien :

http://cgi.ebay.fr/Regulateur-de-cha...ht_5902wt_1167

Le même à moitié prix, petit scarabée ... moralité : ne JAMAIS rien acheter dans les magasins écolos !

Quoique la photo de la datasheet ne correspond pas du tout à la photo sur le site écolo ! Alors est-ce que c'est le même produit ? Ou pas ? Mystère et boule de shit ! mais de toutes façons, ne JAMAIS rien acheter dans les magasins écolos !

Ce qui m'inquière avec ce modèle est qu'ils disent que le truc chauffe, ne pas placer sur une surface inflammable... et le boîtier est métallique (ou pas suivant la photo)...

Celui qui est en photo dans la datasheet (d'ailleurs on sait pas quel modèle c'est) a un énorme dissipateur, magnifiquement positionné à l'arrière du boîtier, donc le côté qui est destiné à être boulonné sur le mur, lol. Pauvre dissipateur, il ne verra jamais un courant d'air. Bonne conception !

Sinon, des chinois allemands :

http://shop.ebay.fr/i.html?rt=nc&_so...MPPT&cmd=Blend

Fabricant :

http://www.wellsee.cc/goods-173-WELL...5A+12V24V.html

Eux sont honnêtes sur le prix Et ils ont un site, avec des datasheets, et des chinois qui répondent aux questions en anglais dans la page du produit ! Classe.

Moralité : je n'aurais pas vraiment plus confiance dans aucun de ces produits que dans une merde de chez casto genre transfo d'halogène "105VA" qui prend feu si tu branches plus de 3 lampes de 10W dessus...

Mais au moins le chinois à 30€... t'es sûr de ce que tu achètes

[inviteb6d3588e]

Bonsoir.

Que pensez-vous de ce modèle: http://www.befr.ebay.be/itm/Wellsee-...-/150766495084 ?
Le prix a l'air raisonnable: 55€ avec les frais de port. Je ne sais jamais si l'option 24V est pour le panneau ou pour la batterie (peut-être 2 batteries en série)? Pour rappel, je possède un panneau 24V. En comparaison un LT3652 coûte à la pièce 10.38€ sur farnell (5,7€ à partir de 250p.).

Tout ce que je souhaite c'est que le contrôleur ne coupe pas ma charge lorsque la tension aux bornes du panneau est inférieure à la tension de ma batterie même si celle-ci est encore complètement chargée! C'est assez énervant comme comportement.

Merci )

[bobflux]

Si la batterie est complètement chargée il vaut mieux couper la charge, sinon elle va se charger trop et vieillir en accéléré...

[invite7a39c3be]

Conclusion, rien ne vaut un bon MPPT fait maison Moi j'adore ces produits made in china que tu trouve sur des site web traduit avec google avec des datascheet toute a fait complètes... Ça vaudrais la peine de la tester a fond ces truc savoir s'il tiennent encore 50% de leur charge nominale :P

Si non j'ai trouver ça sur Distrelec (un fournisseur sérieux) : Kemo M174 https://www.distrelec.ch/r%C3%A9gula...y-&-loisirs/fr
ou ces modèle mais plus chère : https://www.distrelec.ch/r%C3%A9gula...tar/prostar/fr
Les prix sont en CHF mais tu peux les diviser par 1.3 pour avoir une idée en €.

Et tu as intérêt a ce que ton contrôleur coupe la charge si non ton panneau solaire va se comporter comment une belle série de diodes en série, c'est a dire chauffée (et même chauffer beaucoup) et décharger ta batterie et même cassé ton panneau solaire.

[inviteb6d3588e]

Salut bobfuck, en fait ce n'est pas ça que j'ai dit. Le contrôleur, que j'ai pour le moment, coupe la charge lorsque mon panneau n'a pas assez de puissance pour charger la batterie! Alors que la batterie est chargée... Je sais c'est de la m*rde.

Sinon, avez-vous un petit avis sur:
http://www.befr.ebay.be/itm/Wellsee-...-/150766495084

Est-ce qu'il accepte un panneau 24V? C'est la propriété Low voltage cut qui m'interpelle.

• Model WS-MPPT15 15A
• Rated Voltage 12V / 24V
• Max Load current 15A
• Input voltage range 12V~20V / 24V~40V
• Length≤1m
• Charge loop drop 0.25V
• Length≤1m
• Discharge loop drop 0.05V
• Over voltage protection 17V / 34V
• Full charge cut 13.7V / 27.4V
• Low voltage cut 10.5V~11V /21V~22V
• Temperature compensation -3mv/°C /cell
• No load loss ≤10mA
• Max wire area 2.5 mm2 2.5mm2
• Ambient temperature --25°C----+55°C

[bobflux]

> Est-ce qu'il accepte un panneau 24V?

Pose la question sur le site du fabricant dont j'ai mis le lien plus haut.

> Low voltage cut

Une batterie au plomb a une sainte horreur des décharge profonde, ça les extermine vite fait. Donc le régulateur coupe les consommateurs de courant quand la batterie n'en peut plus.

> Le contrôleur, que j'ai pour le moment, coupe la charge lorsque mon panneau n'a pas assez de
> puissance pour charger la batterie! Alors que la batterie est chargée

OK, "la charge" c'est les consommateurs de courant, par la charge de la batterie donc ?
Donc ton chargeur coupe les consommateurs si le panneau solaire est dans le noir même si la batterie est chargée ???
Donc ton chargeur est idiot

[invite7a39c3be]

Alors tu as tester ce MPPT ? Donne nous un feeback !
Ca m’intéresse, je suis emmerder et je n'ai pas envie de faire mon propre MPPT (pas le temps de développer).