我可以用一对 12v 太阳能电池板安全地为 24v 车库执行器电池涓流充电吗?

电器工程 电池充电 太阳能电池
2022-01-18 22:48:15

我有一个Hormann Promatic Akku 车库门执行器,因为我的车库没有电源。一般来说,我对它的运行效果印象深刻。不幸的是,虽然它在两次充电之间持续了大约两个月,但它几乎没有通知电池电量何时变低。

我希望它在两次充电之间持续更长时间,所以不久前我买了一些低功率太阳能充电器。我担心的是,我可能以天真的方式错过了一些东西,我打算将它们连接起来。

背景

Hormann 电池单元(图片右下方)有一对 XLR 插座,因此您可以将执行器电源线插入其中一个。我认为 Hormanns 拥有(非常昂贵且在英国不可用)太阳能充电器插入另一个插座。在内部,有几个串联的深度放电 12v 电池。

Hormann Promatic Akku 车库门执行器,未经许可使用,但注明出处 属性。霍曼

充满电后,电池模块测量为 26.3v,当电压降至 23.3v 时执行器拒绝工作。

我拥有的太阳能电池板只有 1w,但有一个集成二极管。它们作为太阳能 12v 电池充电器出售,我当时所做的研究表明,这么小的瓦数应该算作涓流充电,所以过度充电应该不是问题。我注意到虽然在明亮的阳光下开路电压可以达到 18v。

在其中一个面板上,二极管被烧断,因此任何有关更换它的建议也很有用(我移除了旧二极管,但它被热粘在面板上,移除它会刮掉一些 ID,我猜它是虽然1N4007 )。

我打算如何将它们连接起来

所以,天真地,我只是将两个面板串联起来,就像电池连接起来一样,通过 XLR 插头让它们永久连接。

我还在考虑是否最好将二极管从第二个面板上取下,然后将两个面板连接在一起,并在它们之间使用一个二极管。

我的担忧

假设一个罕见的英国夏日,我知道只有 1w @ 18v 意味着电池的电流非常低,但是一对面板的 36v 是否会损坏执行器电路?我猜想连接到电池会将该电压降至略高于电池电压,但很高兴知道这一点。

此外,当执行器实际消耗电流时,它会在 20-30 秒内消耗相当多的功率。太阳能电池会以任何方式损坏吗?查看二极管数据表,看起来每个二极管都能够应对我们正在谈论的电流和电压。


我已经查看了相关的太阳能电池标签电池充电问题,但我找不到的似乎解决了我的担忧。

2个回答

但是一对面板的 36v 电压是否会损坏执行器电路?

所以这是交易。铅酸电池在电气上看起来像一个具有小串联电阻的电压源/接收器,其电压水平是充电状态的函数。2V/cell(12V 电池中有 6 个串联电池)是标称的,如果我没记错的话,它们的开路电压大约是 1.9V 空,2.1V 满。这涵盖了他们 90% 的行为。

考虑到这一点,太阳能电池板的“1W@18V”规格将无法“战胜”电池,太阳能电池板的电压将被拉低至电池电压,提供大概 0.055A (=1W/ 18V)无论电池电压是多少。

然而,当电池完全充满时,其串联电阻会急剧上升,电压也会上升,直到有足够的电压开始电解液体,并且在端子处产生 H2 和 O2 并损失电解质。铅酸电池,取决于类型+制造商,具有一定的H2 + O2 =>它可以处理的电解质的复合率;如果您以高于此的电流进行电解,则会导致永久性电解质损失(+因此容量损失)

因此,有一个安全电流可以连续输送到铅酸电池,在该电池中,由于电解而产生的自放电平衡了充电电流。这取决于制造+施工。我不会担心 C/10 或 C/20 的充电率(其中 C = 1 小时内使电池放电所需的电流)。车库门电池的容量可能 > 1Ah,因此 55mA 充电电流应该是安全的。

但是——我可能会在每个电池上并联一个(齐纳二极管和电阻器串联),齐纳二极管约为 14V,电阻器约为 10 欧姆左右,这样可以防止电池端子充电太远。

另外:如果可以的话,将每个太阳能电池板连接到每个电池(并保留二极管),而不是将一对串联的电池板串联到串联的电池上——即尝试连接中心抽头。通过这样做,您将独立为每个电池充电。否则,可能会破坏电池寿命的是电池电压是否存在差异——电压较高的一个往往会过度充电,而另一个往往会过度放电且未完全充电。

概括:

  • 当在英国牛津运行时,充电器将在一年中 6 个月以上的充电之间提供有用的收益。

  • 充电器可以按原样安全使用(两个串联直接跨接 24V 电池)。在每个电池之间连接一个是可行的,但充电速率太小,因此这样做的电池平衡增益不太可能有用。

  • 1N400x 二极管可以正常工作(对于小于 10 瓦的面板)。

  • 如果您串联使用两个面板,则只需要一个二极管 - 如果您愿意,可以绕过第二个面板上的二极管。

  • 电池不应深度放电,即使它们是“深度放电额定值”,如果您想要最长的电池寿命。现有的 23.3V 断路器可能就是为了满足这一需要而设置的。

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电池的 AH 尺寸未知 - 假设 2 x 7AH“砖” - 可能更大。
PV 面板尺寸 = 2 x 1 瓦额定值。

如果每个电池大于或小于 7 Ah,请相应调整以下结果。

停止新闻:这个网站提供了一个

  • “可充电交换电池 WA 24、10 Ah用于 Promatic - Akku 配有支架”

“仅仅” 213 欧元!
假设原来也是10Ah那么下面的数字需要增加大约1.5的容量。1W 光伏面板的充电率更不容易造成危害。我会考虑在适当的时候根据这种“知识”来修改这个答案。


非常棒的Gaisma 站点提供了来自全球数千个站点的大量有关日照(日照水平、降雨量、风速等)的有用信息,建议英国牛津 1 月至 12 月的平均每日日照时数为:

日照,千瓦时/平方米/天 = “日照时数”

  • 月/日平均日照时数
    一月 0.67
    二月 1.23
    三月 2.23
    四月 3.39
    五月 4.39
    六月 4.64
    七月 4.66
    八月 3.99
    九月 2.76
    十月 1.59
    十一月 0.82
    十二月 0.50

即 7 月为 4.66,12 月为 0.5。

这就是您在最佳状态下每瓦光伏板所获得的每日平均瓦时。

12V 电池名义上每安培小时的容量约为 12 瓦时。因此,7AH“砖”将提供 84 瓦时。

在 7 月的好日子里,1 W 面板将为您提供 4.66 Wh 输出或超过 24 小时,平均为 0.2 瓦。因此,以这种速率(假设效率为 100%)为 84 Wh 电池充满电需要 84/0.2 = 420 小时。即在牛津英语仲夏期间,面板方向良好的平均充电率为 C/420。即使在白天以全功率充电,速率也是 1 瓦/84 瓦时 = C/84。

C/100 对于铅酸电池来说是一个非常适度的涓流充电,因此假设每个 7Ah 电池(2 个电池,2 个面板)有 1 个 1 瓦面板,可以毫无问题地留在原位。

好消息是您说目前电池“两次充电之间可以使用大约 2 个月”。60 天 x 24 小时 = 1440 小时。所以平均值电池放电率将超过 7 月份面板的输出。事实上,要使平均日照率下降到 C/1200(允许一些低效率),平均日日照率需要下降到 4.66 x 420/1200 ~= 1.6 kWh/天(或 1.6 个日照小时/天)。从 3 月到 10 月(含)的 9 个月都超过了这个比率。和以前一样,这假设 1 W 状况良好的面板和 7Ah 12V 电池。实际有效充电率会更低,因为面板的额定功率为 1 瓦或最佳功率点。Murphy 表示面板 Vmp 和电池电压通常会有所不同。还有转换效率损失,但铅酸具有相当好的电流效率(电流输出/电流输入) - 可能为 80% - 90%。在低充电率(像这样)下,能源效率也相当不错。(在较高的充电速率下,由于内部电阻上的电压降,终端电压会上升)。假设您获得 80% 的转换效率进行计算。

以上所有内容都应该能够用于计算出其他 Ah 电池和其他瓦数面板在任何给定月份的工作方式。


注意:即使您的电池是深度循环的,也要在深度循环之前给它充电。寿命会提高。太阳能充电器也将对此有所帮助。


使用齐纳二极管作为过压保护的建议很好,但如果需要,您可以轻松构建一个更清晰的截止设备。一个 TL431 并联稳压器、4 个电阻器和一个 P 沟道 MOSFET 或 PNP 晶体管将构成一个具有可设计电压的钳位稳压器,晶体管允许的功耗和非常尖锐的电压“拐点”。如果需要,请提供更多信息。


我很想知道:

每个电池的ah等级?
每面板瓦数。
面板类型(非晶硅或晶体硅或...?)


每次打开的能量?
电机工作电流
电机功率?

仅猜测 - 请参阅下面的假设。

认为:

  • 24V x 10 安时。

  • 由于深度放电保护,可提供 80% 的容量。

  • 每天 3 次(开盘 + 收盘)。这允许全天 2 次和周末几次等。

  • 30 秒打开或关闭时间。

  • 充电间隔 60 天

10 安 x 80% = 8 安。

每次充电的操作时间 = 1/2 分钟 x 2 次操作 x 3 每天 x 60 天 = 180 分钟。
说200分钟。

电流消耗 = 8 Ah x 60 分钟/小时 / 200 分钟 = 2.4A

2.4A x 24V ~= 100 瓦或 ~~= 1/8 HP 电机

每次打开的能量~~~= 2.4A x 24V x 30 秒 =~ 1800 瓦秒 = 1800 焦耳
= 0.5 瓦时。

完整性检查:

电池容量 = 8Ah x 24 V =~ 200 Wh
所以操作 = 200 / 0.5 = 400
~= 6/天
= 3 x(打开+关闭)
所以完整性检查OK :-)

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牛津的 Gaisma 信息:

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用户信息:

已删除的用户回答提供了一些有关使用相同或类似产品的“真实世界”体验的信息。他们说:

  • 我使用了 2 个 5W 太阳能电池板和一个 5W 调节器来为我自己的 Hormann 车库门供电。太阳能电池板安装在平坦的车库屋顶上。整个夏天都让我的电池充满电。在安装之前,我必须作为 OP 每 2 个月充电一次。

  • 使用 eBay 采购的面板/调节器、安装有机玻璃等的总成本约为 40 英镑。非常值得自己做