Panneau Solaire: augmenter courant et diminuer tension

[Rogers77]

Bonjour,


Je dispose d'un panneau solaire. Elle délivre une tension de 19V et un courant max de 125mA. J'aimerais recharger une batterie d'une tension de 7.5V avec un courant minimum de recharge de 100mA.

J'ai essayé de mettre un régulateur de tension un LM317 (avec résistances) pour avoir une tension minimum de recharge de 8.5V malheureusement le courant est devenu trop faible pour la recharge.

J'aimerais savoir s'il existe une autre méthode ou un composant qui permettrait de diminuer la tension tant en stabilisant le courant autour de 100mA (voir augmenter le courant).


Merci d'avance.
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[Zenertransil]

Bonjour,

Un régulateur linéaire comme le LM317 ne modifie pas le courant disponible, il ne fait que chuter la tension, comme une "résistance intelligente" qui va se débrouiller pour avoir toujours la bonne tension de sortie (celle programmée par les résistances) quel que soit le courant de sortie. Problème: le rendement est très mauvais, il vaut en fait Us/Ue. Pour une entrée à 19V et une sortie à 8,5V, il vaut à peine 45%: plus de la moitié de l'énergie produite par le panneau solaire est perdue en chaleur dans le régulateur!

Pour y remédier, c'est à dire réduire la tension sans dégrader le rendement (et récupérer en courant ce que l'on perd en tension, comme on le ferait avec un transformateur en courant alternatif), il faut utiliser un convertisseur à découpage. Cela peut se fabriquer, à base de LM2575 par exemple, c'est légèrement plus complexe qu'une régulation à base de LM317 et consorts mais pas insurmontable (en revanche, c'est plus capricieux) ; mais ça s'achète aussi tout fait, sur EBay, pour une somme dérisoire. Il faut s'assurer que les paramètres coïncident à ce que l'on désire!

Et là, en divisant la tension par deux, on ne multipliera pas le courant par deux mais presque (le rendement ne vaut pas 1 non plus), c'est bien plus performant. Il faut un convertisseur Buck, ou hacheur abaisseur, ou convertisseur step-down, tout ça c'est pareil!

[Zenertransil]

Mais pour revenir sur ce que tu as dit, le fait que le courant disponible soit INFÉRIEUR en branchant le LM317 en série avec la charge est... Curieux. Il ne faut pas oublier qu'un panneau solaire se comporte plutôt en source de courant qu'en source de tension: je me demande si une régulation parallèle (shunt) ne serait pas mieux appropriée! Tu as la caractéristique courant/tension du panneau solaire?

[DAUDET78]

J'aimerais recharger une batterie d'une tension de 7.5V avec un courant minimum de recharge de 100mA.

C'est quoi comme technologie de batterie ? NiMh ? Plomb? Lithium ?
Capacité en Ah?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Rogers77]

Bonjour,

Merci pour vos réponse, je vous joins les caractéristiques du panneau solaire et de la batterie.

Cordialement,

[DAUDET78]

C'est plus simple de mettre le lien WEB : http://www.all-batteries.es/media/pdf/MGL2807_UK.pdf
C'est du Lithium ..... Attention, danger en cas de surcharge !
Sinon

je me demande si une régulation parallèle (shunt) ne serait pas mieux appropriée

C'est une solution possible (avec une diode anti-retour)

[Rogers77]

Re.

Il semblerait qu'il faut attendre la validation des pièces jointes. En attendant, voici les caractéristiques:

Pour la pile:

Technology:Rechargeable Lithium Ion Battery Pack
Nominal Voltage: 7.5 V
Nominal Capacity:2.2 Ah
Charge Current Nominal: 1.0 Amps
Charge Current Maximum: 2.0 Amps
Charge Current Minimum:0.1 Amps
Charge Voltage Nominal: 8.4 Volts
Charge Voltage Maximum:8.5 Volts
Charge Voltage Minimum 8.3 Volts
Charge Termination (Current): 100mA
Charge Termination (Time):3 Hours At Nom Charge Rate

Pour le panneau solaire:

Puissance max: 2.1Watts
Tension Max: 16.8 Volts
Courant max: 0.125 mA
Tension circuit ouvert: 22.8 Volts
Courant court-circuit: 0.168 A


Cordialement,

[Rogers77]

Et le lien vers la datasheet du panneau est : https://drive.google.com/file/d/0Bww...it?usp=sharing

[Rogers77]

Je vous remercie de vos réponses. Je vais chercher le principe de fonctionnement des convertisseurs Buck et je vais le tester.

Cependant, j'ai vu que ces composants doivent être alimentés et le problème est le suivant: Je suis en train de réaliser un robot solaire autonome c'est-à-dire un robot qui se recharge uniquement avec un panneau solaire, donc il faut gérer la consommation d'énergie.

Par conséquent: avez-une une (ou des) méthode(s) qui permettrait(aient) de recharger la batterie grâce au panneau solaire?


Merci d'avance,

Cordialement,

[DAUDET78]

Voir ma réponse #6

[Zenertransil]

Voici une piste, éventuellement à améliorer:

Régulateur solaire.PNG

C'est une régulation shunt à base de TL431, qui offre des performances très honorables pour un bas coût. Le transistor est assez courant, mais on peut mettre autre chose, à condition qu'il supporte le courant maximal du panneau solaire, la tension de la batterie et une puissance correspondant au produit des deux. La diode, très courante aussi, empêche la batterie de débiter dans le panneau, mais n'introduit pas de chute de tension, car la contre-réaction est placée après-elle (en fait, elle induit une chute de tension de 0,6-0,7V, mais le régulateur la compense). Elle supporte 200mA, et convient dans l'hypothèse d'un courant de 100-125mA. Bon, si on est perfectionniste, on peut aussi mettre une Schottky... Mais c'est moins courant, tout le monde n'en a pas toujours dans ses tiroirs.

Le principe est simple: le panneau fonctionne en source de courant, et on peut considérer qu'il débite, si les conditions d'ensoleillement ne changent pas, toujours la même chose. Tant que la batterie présente une tension inférieure à 8,5V à ses bornes, tout le courant traverse la diode et vient la charger. La tension à la cathode du TL431 est très petite, le transistor est bloqué. Lorsque la tension dépasse ce seuil, c'est à dire lorsque la batterie est chargée, le régulateur le voit et augmente la tension présent sur sa cathode: le transistor se met à conduire et dévie partie ou totalité du courant fourni par le panneau solaire à la masse. Il dissipe toute la puissance en chaleur, mais ce n'est pas grave puisqu'on ne l'aurait de toutes façons pas récupérée et que c'est gratuit. C'est graduel: lorsque la charge est presque terminée, le transistor dévie de plus en plus de courant, jusqu'à en dévier la totalité lorsqu'elle est totalement terminée.


Voilà!

[Antoane]

Bonjour,
Ton schéma post 11 (http://forums.futura-sciences.com/at...ur-solaire.png) est incorrect : lorsque la tension sur le collecteur du NPN croît, il faudrait accroître le courant de collecteur, donc le courant de base. Or, lorsque la tension sur le collecteur du NPN croît, celle sur la ref de la 431 croit aussi, donc son courant de cathode croît, donc le courant de base du NPN décroit.

Par ailleurs, la TL431 est incapable de correctement réguler avec ~0,8V de Vak. Il faut employer un PNP (ou un NMOS à Vth>2.5V et inverser la commande).
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl431.pdf


Une batterie au lithium demande des cycles de charge précis, une simple limitation de la tension de charge max est insuffisante. Utilise des batteries plus complaisantes (Ni-Cd, Ni-MH à la rigueur) si tu ne veux pas intégrer le régulateur de charge ad hoc.

[Zenertransil]

L'erreur est bien là, ça devrait être un BD140 (pnp). Merci pour la correction! Sinon ça fonctionne, après, savoir si c'est compatible avec les batteries, ce n'est plus vraiment le sujet, qui consistait à obtenir 8,5V avec une source de courant de 100mA ou un peu plus! Il existe d'ailleurs des modules tous faits, qui intègrent à la fois le caractère particulier du panneau solaire (source de courant) et celui de le l'accu lithium.

[Rogers77]

Bonsoir à tous,

Merci tout d'abord pour vos contributions.

Demain, je vais essayer vos méthodes et je vous tiendrais "au courant".

Cordialement,

[trebor]

Bonsoir,

Il me semble que la diode D1 devrait se trouver entre le collecteur de Q1 et le + de la batterie, afin que Q1 ne décharge pas la batterie ?

Bonne nuit

[Zenertransil]

Tu as tout à fait raison, je me suis rendu compte de mon erreur avant de publier! Mais j'ai du cafouiller, et si tu regardes, le schéma qui est publié en gros n'est pas le même que celui qui est en petit en haut de mon message! En bas, c'est le bon, avec la diode après le transistor, et le feedback après la diode. Tu fais bien de le signaler, je ne l'avais pas remarqué! Bonne nuit

[Antoane]

Bonjour.
La batterie ne sera jamais chargée à plus de 8.5V donc les deux schémas conviennent.

L un permet néanmoins de ne p pas consommer le courant de polarisation de la zener et du pnp lorsque le pourra panneau ne débite pas.