Régulateur de charge de batterie solaire : schéma, principe de fonctionnement, méthodes de connexion

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Si vous avez réfléchi à une autre façon d'obtenir de l'énergie et que vous avez décidé d'installer des panneaux solaires, vous souhaitez probablement économiser de l'argent. L'une des opportunités d'économies est faire votre propre contrôleur de charge. Lors de l'installation de générateurs solaires - panneaux, de nombreux équipements supplémentaires sont nécessaires: contrôleurs de charge, batteries, pour transférer le courant aux normes techniques.

Envisager la fabrication contrôleur de charge de batterie solaire à faire soi-même.

Il s'agit d'un dispositif qui contrôle le niveau de charge des batteries plomb-acide, les empêchant d'être complètement déchargées et rechargées.Si la batterie commence à se décharger en mode d'urgence, l'appareil réduira la charge et empêchera la décharge complète.

Il convient de noter qu'un contrôleur fabriqué par ses soins ne peut être comparé en qualité et en fonctionnalité à un contrôleur industriel, mais il sera tout à fait suffisant pour le fonctionnement du réseau électrique. En vente, rencontrez des produits fabriqués au sous-sol, qui ont un niveau de fiabilité très faible. Si vous n'avez pas assez d'argent pour une unité coûteuse, il est préférable de l'assembler vous-même.

Contrôleur de charge de batterie solaire DIY

Même un produit fait maison doit remplir les conditions suivantes :

• 1.2P
• La tension d'entrée maximale autorisée doit être égale à la tension totale de toutes les batteries sans charge.

Dans l'image ci-dessous, vous verrez un schéma d'un tel équipement électrique. Afin de l'assembler, il vous faudra un peu de connaissances en électronique et un peu de patience. La conception a été légèrement modifiée et maintenant un transistor à effet de champ est installé à la place d'une diode, qui est régulée par un comparateur.
Un tel contrôleur de charge sera suffisant pour une utilisation dans des réseaux de faible puissance, en utilisant uniquement. Diffère dans la simplicité de production et le faible coût des matériaux.

Régulateur de charge solaire Cela fonctionne selon un principe simple: lorsque la tension sur le périphérique de stockage atteint la valeur spécifiée, il arrête de se charger et seule une chute de charge se poursuit. Si la tension de l'indicateur chute en dessous du seuil défini, l'alimentation en courant de la batterie est rétablie. L'utilisation des batteries est désactivée par le contrôleur lorsque leur charge est inférieure à 11 V. Grâce au fonctionnement d'un tel régulateur, la batterie ne se déchargera pas spontanément en l'absence de soleil.

Caractéristiques principales circuit contrôleur de charge:

• Tension de charge V=13,8V (configurable), mesuré lorsqu'il y a un courant de charge ;
• Délestage se produit lorsque Vbat est inférieur à 11 V (configurable) ;
• Allumer la charge lorsque Vbat=12,5V ;
• Compensation de température du mode de charge ;
• Le comparateur économique TLC339 peut être remplacé par le plus courant TL393 ou TL339 ;
• La chute de tension sur les touches est inférieure à 20mV lors de la charge avec un courant de 0,5A.

Contrôleur de charge solaire avancé

Si vous avez confiance en votre connaissance des équipements électroniques, vous pouvez essayer d'assembler un circuit de contrôleur de charge plus complexe. Il est plus fiable et peut fonctionner à la fois sur des panneaux solaires et sur une éolienne qui vous aidera à obtenir de la lumière le soir.

Ci-dessus se trouve un circuit de contrôleur de charge amélioré à faire soi-même. Pour modifier les valeurs de seuil, des résistances de réglage sont utilisées, avec lesquelles vous ajusterez les paramètres de fonctionnement. Le courant provenant de la source est commuté par le relais. Le relais lui-même est contrôlé par une clé à transistor à effet de champ.

Tout circuit contrôleur de charge testés dans la pratique et ont fait leurs preuves depuis plusieurs années.

Pour les chalets d'été et autres objets où une grande consommation de ressources n'est pas nécessaire, cela n'a aucun sens de dépenser de l'argent pour des éléments coûteux. Si vous avez les connaissances nécessaires, vous pouvez modifier les conceptions proposées ou ajouter les fonctionnalités nécessaires.

Ainsi, vous pouvez créer un contrôleur de charge de vos propres mains lorsque vous utilisez des appareils à énergie alternative. Ne désespérez pas si la première crêpe est sortie grumeleuse. Après tout, personne n'est à l'abri des erreurs. Un peu de patience, de diligence et d'expérimentation mettra fin à l'affaire. Mais une alimentation en état de marche sera un excellent motif de fierté.

Le contrôleur de charge est une partie très importante du système dans lequel le courant électrique est généré par des panneaux solaires. L'appareil contrôle la charge et la décharge des batteries. C'est grâce à lui que les batteries ne peuvent pas être rechargées et déchargées à tel point qu'il sera impossible de rétablir leur état de fonctionnement.

De tels contrôleurs peuvent être fabriqués à la main.

Principe d'opération

S'il n'y a pas de courant de la batterie solaire, le contrôleur est en mode veille. Il n'utilise aucun des watts de la batterie. Une fois que la lumière du soleil a atteint le panneau, le courant électrique commence à circuler vers le contrôleur. Il doit s'allumer. Cependant, le voyant LED, associé à 2 transistors faibles, ne s'allume que lorsque la tension atteint 10 V.

Après avoir atteint cette tension, le courant traversera la diode Schottky jusqu'à la batterie. Si la tension monte à 14V, l'amplificateur U1 commencera à fonctionner, ce qui allumera le transistor MOSFET. En conséquence, la LED s'éteindra et deux transistors non puissants se fermeront. La batterie ne se charge pas. À ce moment, C2 sera déchargé. En moyenne, cela prend 3 secondes. Une fois le condensateur C2 déchargé, l'hystérésis U1 sera surmontée, le MOSFET se fermera et la batterie commencera à se charger. La charge se poursuivra jusqu'à ce que la tension atteigne le niveau de commutation.

Auto-fabrication

Si une personne possède certaines connaissances dans le domaine de l'électronique et de l'électrotechnique, vous pouvez essayer d'assembler de vos propres mains un circuit de commande pour panneaux solaires et une éolienne.Une telle unité sera bien inférieure en termes de fonctionnalité et d'efficacité aux échantillons série industriels, mais dans les réseaux à faible puissance, cela peut suffire.

Le module de commande artisanal doit remplir les conditions de base :

• 1.2P ≤ I × U. Cette équation utilise la notation de la puissance totale de toutes les sources (P), le courant de sortie du contrôleur (I), la tension dans le système avec une batterie complètement déchargée (U),
• La tension d'entrée maximale du contrôleur doit correspondre à la tension totale des batteries sans charge.

Le schéma le plus simple d'un tel module ressemblera à ceci:

L'appareil, assemblé à la main, fonctionne avec les caractéristiques suivantes :

• Tension de charge - 13,8 V (peut varier en fonction du courant nominal),
• Tension de coupure - 11 V (configurable),
• Tension d'activation - 12,5 V,
• La chute de tension aux bornes est de 20 mV à une valeur de courant de 0,5 A.

Les contrôleurs de charge de type PWM ou MPPT font partie intégrante de tout système solaire ou hybride basé sur des générateurs solaires et éoliens. Ils fournissent un mode de charge normal de la batterie, augmentent l'efficacité et préviennent l'usure prématurée, et peuvent être entièrement assemblés à la main.

Schéma de connexion des modules

Cliquez pour agrandir le schéma

Après avoir retiré la paroi arrière, vous pouvez accéder au circuit imprimé de l'appareil.

Une batterie 12 V d'une capacité de 1,2 A / h a été choisie comme batterie, car l'auteur l'avait. En fait, par une journée claire et ensoleillée, le panneau pourra charger 2 à 3 batteries de ce type. Un fusible est inclus dans le circuit de la batterie pour réduire le risque de court-circuit.Pour éviter que la batterie ne se décharge à travers le panneau solaire en cas de faible luminosité, une diode Schottky de type IN5817 est connectée en série avec le panneau. Lorsque la batterie est complètement chargée, le courant tiré du panneau solaire est d'environ 50mA à 19V.

En tant que charge de test, une phytolampe à LED fabriquée par nos soins a été utilisée sur 4 phyto-LED connectées en série avec une puissance de 1 W, une résistance de type MLT-2 avec une résistance de 30 Ohm a été connectée en série avec les LED. À une tension de 12,6 V, le courant consommé par la lampe sera d'environ 60 mA. Ainsi, une batterie de 1,2 Ah permet d'alimenter cette lampe pendant environ 20 heures.

En général, la structure autonome assemblée s'est avérée assez efficace d'un point de vue technique. Mais d'un point de vue économique, compte tenu du coût de la batterie solaire, de la batterie et de l'unité de contrôle, le tableau est sombre. Une batterie solaire coûte 2700 roubles, une batterie 12 V 1,2 Ah coûte environ 500 roubles, une unité de contrôle coûte 400 roubles. L'auteur a également essayé d'utiliser deux batteries 6 V 12 A / h connectées en série (elles coûteront environ 3000 r), l'auteur charge une telle batterie en 3-4 jours ensoleillés, alors que le courant de charge atteint 270 mA.

Le coût total de l'équipement utilisé dans la configuration minimale est de 3600 roubles. Comme vous pouvez le constater, cette phytolampe consomme environ 0,8 watts. À un taux de 3,5 r/kWh, la lampe doit être alimentée par le secteur à 50 % d'efficacité de l'alimentation électrique, environ 640 000 heures ou 73 ans, juste pour justifier le coût de l'équipement. En même temps, pendant une telle période, sans aucun doute, il faudra changer complètement l'équipement plusieurs fois, personne n'a annulé la dégradation de la batterie et des photocellules.

Schéma de l'appareil

Ces cartes deviennent très chaudes, nous allons donc les souder un peu sur le PCB. Pour cela, nous utiliserons un fil de cuivre rigide pour fabriquer les pattes du PCB. Nous aurons 4 morceaux de fil de cuivre pour faire 4 pattes pour le circuit imprimé. Vous pouvez également utiliser des en-têtes de broches au lieu de fil de cuivre pour cela.

La cellule solaire est connectée respectivement aux bornes IN+ et IN- de la carte de charge TP4056. Une diode est insérée dans l'extrémité positive pour la protection contre les inversions de tension. Les cartes BAT+ et BAT- sont ensuite connectées aux extrémités +ve et -ve de la batterie. C'est tout ce dont nous avons besoin pour charger la batterie.

Maintenant, pour alimenter la carte Arduino, nous devons augmenter la sortie à 5V. Nous ajoutons donc un amplificateur de tension 5V à ce circuit. Connectez les piles -ve à IN- de l'amplificateur et ve+ à IN+ en ajoutant un interrupteur entre elles. Nous avons connecté la carte booster directement au chargeur, mais nous recommandons d'y installer un interrupteur SPDT. Par conséquent, lorsque l'appareil charge la batterie, celle-ci est chargée et non utilisée.

Les cellules solaires sont connectées à l'entrée d'un chargeur de batterie au lithium (TP4056), dont la sortie est connectée à une batterie au lithium 18560. Un amplificateur de tension 5V est également connecté à la batterie et est utilisé pour convertir de 3,7VDC à 5VDC.

La tension de charge est généralement d'environ 4,2 V. L'entrée de l'amplificateur de tension varie de 0,9 V à 5,0 V. Ainsi, il verra environ 3,7 V à son entrée lorsque la batterie se décharge et 4,2 V lorsqu'elle se recharge. La sortie de l'amplificateur vers le reste du circuit le maintiendra à 5V.

Ce projet sera très utile pour alimenter l'enregistreur de données à distance. Comme vous le savez, l'alimentation électrique est toujours un problème pour l'enregistreur à distance et, dans la plupart des cas, il n'y a pas de prise disponible.

Une situation similaire vous oblige à utiliser des piles pour alimenter votre circuit. Mais finalement, la batterie va mourir. Notre projet pas cher chargeur solaire serait une excellente solution pour cette situation.

Besoin

À la charge maximale de la batterie, le contrôleur régulera l'alimentation en courant de celle-ci, en la réduisant à la quantité requise pour compenser l'autodécharge de l'appareil. Si la batterie est complètement déchargée, le contrôleur éteindra toute charge entrante sur l'appareil.

La nécessité de cet appareil peut être réduite aux points suivants :

1. La charge de la batterie est en plusieurs étapes ;
2. Réglage de la batterie marche/arrêt lors de la charge/décharge de l'appareil ;
3. Connexion de la batterie à charge maximale ;
4. Connexion de la charge des photocellules en mode automatique.

Le contrôleur de charge de batterie pour appareils solaires est important car la performance de toutes ses fonctions en bon état augmente considérablement la durée de vie de la batterie intégrée.

Schémas de câblage

Il existe 3 schémas possibles pour connecter les panneaux solaires entre eux, à savoir : connexion série, parallèle et série-parallèle. Maintenant plus à leur sujet.

connexion série

Dans ce circuit, la borne négative du premier panneau est connectée à la borne positive du second, le négatif du second à la troisième borne, et ainsi de suite. Ce qui donne une telle connexion - la tension de tous les panneaux sera ajoutée. En d'autres termes, si vous souhaitez obtenir, par exemple, 220V tout de suite, ce circuit vous aidera à le faire.mais il est rarement utilisé.

Prenons un exemple. Nous avons 4 panneaux avec une puissance nominale de 12V chacun, Voc : 22.48V (c'est la tension en circuit ouvert), nous obtenons 48V en sortie. Tension en circuit ouvert \u003d 22,48V * 4 \u003d 89,92V. tandis que la puissance de courant maximale, Imp, reste inchangée.

Dans ce schéma, il n'est pas recommandé d'utiliser des panneaux avec des valeurs Imp différentes, car l'efficacité du système sera faible.

Connexion parallèle

Ce schéma permet, sans élever la tension des panneaux, d'augmenter le courant. Prenons un exemple. Nous avons 4 panneaux avec une puissance nominale de 12 V chacun, une tension en circuit ouvert de 22,48 V, un courant au point de puissance maximale de 5,42 A. A la sortie du circuit, la tension nominale et la tension en circuit ouvert restent inchangées, mais la puissance maximale sera de 5,42A * 4 = 21,68A.

Connexion série-parallèle

• Tension nominale du panneau solaire : 12 V. • Tension à vide Voc : 22,48 V. • Courant au point de puissance maximale Imp : 5,42 A.

En connectant 2 panneaux solaires en série et 2 en parallèle en sortie, on obtient une tension de 24V, une tension en circuit ouvert de 44.96V, et le courant sera de 5.42A * 2 = 10.84A.

Cela permet d'avoir un système équilibré et d'économiser sur des équipements comme un contrôleur de charge de batterie, puisque l'emu n'aura pas besoin de supporter beaucoup de tension à son pic. Le circuit permet également d'utiliser des panneaux de puissance différente, par exemple, 2 à 12V, pour convertir en 24V. L'option de réseau la plus pratique pour la maison.

Les meilleurs panneaux solaires fixes

Les appareils fixes se caractérisent par de grandes dimensions et une puissance accrue. Ils sont installés en grand nombre sur les toits des bâtiments et autres espaces libres.Conçu pour une utilisation toute l'année.

Sunway FSM-370M

4.9

★★★★★
note éditoriale

98%
les acheteurs recommandent ce produit

Le modèle est fabriqué à l'aide de la technologie PERC, grâce à laquelle il est stable dans des conditions météorologiques défavorables. Le cadre en aluminium anodisé n'a pas peur des chocs violents et des déformations. Le verre trempé à haute résistance avec une faible absorption des UV assure la sécurité du panneau.

La puissance nominale est de 370 W, la tension est de 24 V. La batterie peut fonctionner à une température extérieure de -40 à +85 °С. L'assemblage de diodes le protège des surcharges et des courants inverses, réduit les pertes d'efficacité avec un ombrage partiel de la surface.

Avantages :

• cadre durable résistant à la corrosion;
• verre de protection épais;
• fonctionnement stable dans toutes les conditions ;
• longue durée de vie.

Défauts:

grand poids.

Sunways FSM-370M est recommandé pour l'alimentation électrique permanente de grandes installations. Un excellent choix pour le placement sur le toit d'un immeuble résidentiel ou d'un immeuble de bureaux.

Delta BST 200-24M

4.9

★★★★★
note éditoriale

96%
les acheteurs recommandent ce produit

Une caractéristique de Delta BST est la structure hétérogène des modules monocristallins. Cela a amélioré la capacité du panneau à absorber le rayonnement solaire diffusé et assure son fonctionnement efficace même dans des conditions nuageuses.

La puissance de crête de la batterie est de 200 watts avec des dimensions de 1580x808x35 mm. La construction rigide résiste aux conditions difficiles et un cadre renforcé avec des trous de drainage assure un fonctionnement stable du panneau par mauvais temps. La couche de protection est en verre trempé antireflet de 3,2 mm d'épaisseur.

Avantages :

• fonctionnement stable dans des conditions météorologiques difficiles ;
• construction renforcée;
• résistance à la chaleur;
• cadre en inox.

Défauts:

mise en place complexe.

Le Delta BST est conçu pour fournir une alimentation constante tout au long de l'année et fournira une alimentation fiable pendant de nombreuses années à venir.

Féron PS0301

4.8

★★★★★
note éditoriale

90%
les acheteurs recommandent ce produit

Le panneau solaire Feron n'a pas peur des conditions difficiles et fonctionne de manière stable à une température de -40..+85 °C. Le boîtier en métal est résistant aux dommages et ne se corrode pas. La puissance de la batterie est de 60 W, les dimensions sous forme prête à l'emploi sont de 35x1680x664 millimètres.

Si nécessaire, le transport de la structure peut être facilement plié. Pour un transport pratique et sûr, un étui spécial en matière synthétique durable est fourni. Le kit comprend également deux supports, un câble avec des clips et un contrôleur, ce qui vous permet de mettre immédiatement le panneau en service.

Avantages :

• résistance à la chaleur;
• fonctionnement stable dans toutes les conditions météorologiques ;
• étui résistant;
• mise en place rapide ;
• conception pliante pratique.

Défauts:

prix élevé.

Feron peut être utilisé par tous les temps. Un bon choix pour une installation dans une maison privée, mais vous aurez besoin de plusieurs de ces panneaux pour obtenir suffisamment de puissance.

Maison de soleil Woodland 120W

4.7

★★★★★
note éditoriale

85%
les acheteurs recommandent ce produit

Le modèle est composé de tranches de silicium polycristallin. Les photocellules sont recouvertes d'une épaisse couche de verre trempé, ce qui élimine le risque de dommages mécaniques et de facteurs externes. Leur durée de vie est d'environ 25 ans.

La puissance de la batterie est de 120 W, les dimensions à l'état prêt à l'emploi sont de 128x4x67 centimètres.Le kit comprend un sac pratique en matériau résistant à l'usure qui simplifie le stockage et le transport du panneau. Pour faciliter l'installation sur une surface plane, des pieds spéciaux sont fournis.

Avantages :

• revêtement de protection;
• mise en place rapide ;
• taille compacte et facile à transporter ;
• longue durée de vie;
• sac résistant inclus.

Défauts:

le cadre est fragile.

Woodland Sun House est capable de charger des batteries de 12 volts. Une excellente solution pour une installation dans une maison de campagne, une base de chasse et dans d'autres endroits éloignés de la civilisation.

Possibilités de connexion solaire

Les panneaux solaires sont composés de plusieurs panneaux individuels. Pour augmenter les paramètres de sortie du système sous forme de puissance, de tension et de courant, les éléments sont connectés les uns aux autres, en appliquant les lois de la physique.

La connexion de plusieurs panneaux entre eux peut être réalisée à l'aide de l'un des trois schémas de montage des panneaux solaires :

• parallèle;
• cohérent;
• mixte.

Le circuit parallèle consiste à connecter des bornes du même nom les unes aux autres, dans lesquelles les éléments ont deux nœuds communs de convergence des conducteurs et leur ramification.

Avec un circuit parallèle, les plus sont connectés aux plus et les moins aux moins, à la suite de quoi le courant de sortie augmente et la tension de sortie reste à moins de 12 volts

La valeur du courant de sortie maximal possible dans un circuit parallèle est directement proportionnelle au nombre d'éléments connectés. Les principes de calcul de la quantité sont donnés dans l'article que nous recommandons.

Le circuit série implique la connexion de pôles opposés : le "plus" du premier panneau au "moins" du second. Le "plus" inutilisé restant du deuxième panneau et le "moins" de la première batterie sont connectés au contrôleur situé plus loin le long du circuit.

Ce type de connexion crée des conditions pour la circulation du courant électrique, dans lesquelles il n'y a qu'une seule façon de transférer le vecteur énergétique de la source au consommateur.

Avec une connexion série, la tension de sortie augmente et atteint 24 volts, ce qui est suffisant pour alimenter des équipements portables, des lampes LED et certains récepteurs électriques

Un circuit série-parallèle ou mixte est le plus souvent utilisé lorsqu'il est nécessaire de connecter plusieurs groupes de batteries. En appliquant ce circuit, la tension et le courant peuvent être augmentés à la sortie.

Avec un schéma de connexion série-parallèle, la tension de sortie atteint une marque dont les caractéristiques sont les plus appropriées pour résoudre l'essentiel des tâches ménagères

Cette option est également intéressante dans le sens où en cas de défaillance d'un des éléments structuraux du système, les autres chaînes de liaison continuent à fonctionner. Cela augmente considérablement la fiabilité de l'ensemble du système.

Le principe d'assemblage d'un circuit combiné repose sur le fait que les appareils de chaque groupe sont connectés en parallèle. Et la connexion de tous les groupes dans un circuit est effectuée séquentiellement.

En combinant différents types de connexions, il ne sera pas difficile d'assembler une batterie avec les paramètres nécessaires. L'essentiel est que le nombre de cellules connectées soit tel que la tension de fonctionnement fournie aux batteries, compte tenu de sa chute dans le circuit de charge, dépasse la tension des batteries elles-mêmes et le courant de charge de la batterie en même temps le temps fournit la quantité requise de courant de charge.

Besoin

À la charge maximale de la batterie, le contrôleur régulera l'alimentation en courant de celle-ci, en la réduisant à la quantité requise pour compenser l'autodécharge de l'appareil. Si la batterie est complètement déchargée, le contrôleur éteindra toute charge entrante sur l'appareil.

La nécessité de cet appareil peut être réduite aux points suivants :

1. La charge de la batterie est en plusieurs étapes ;
2. Réglage de la batterie marche/arrêt lors de la charge/décharge de l'appareil ;
3. Connexion de la batterie à charge maximale ;
4. Connexion de la charge des photocellules en mode automatique.

Le contrôleur de charge de batterie pour appareils solaires est important car la performance de toutes ses fonctions en bon état augmente considérablement la durée de vie de la batterie intégrée.