Jaká je efektivita nabíjeni z powerbanky při dobíjení baterie 3.7V solárem 6V?

[Tomáš Hrdlička]

Dejme tomu že mám powerbanku 3700mAH a budu s ní nabíjet telefon který má 4000mAH
Bude efektivnější když ji budu nabíjet klasicky 5v 2A USB protokolem, nebo zapnu (v telefonu) 9V protokol rychlého nabíjení tím pádem mě USB pustí 9v?

Mám doma totiž powerbanku na 18650 články. Pro test jsem tam nechal jen jeden článek který má kapacitu kolem těch 3700mAH (nevím přesně, není důležité) a se zapnutým rychlím nabíjením mě telefon nabil o cca 30% a pak se nabíjení odpojilo a powerbanka ukazovala 0%. Baterie teda horká jako prase... Po nějaké době na powerbance opět svítilo cca 5% kapacity, tak jsem opět připojil telefon ale tentokrát jsem přepnul na "pomalé" (5v) dobíjení. A k mému úžasu jsem z baterie dostal do telefonu ještě 15%! Vybitou baterii jsem pak změřil multimetrem a měla kolem 3.25V

Je tedy pomalé nabíjení efektivnější, nebo prostě powerbanka nedokáže z tak malého napětí udělat 9v ale 5v ještě ano, proto těch +15%?

Mám ještě jeden dotaz, ať nemusím zakládat dvě témata...

Teoreticky, mohu 3.7V baterii nabíjet na přímo bez controlleru solárem který má nominál max napětí/proud 6V 5W když si pohlídám abych nepřekročil maximální přípustné napětí plně nabité baterie 4.2V
Samozřejmě vím, že baterie se má dobíjet max 5V. Ale když bude na vstupu o 1V víc a velice nízký proud, jestli to baterce nějak výrazně neublíží.
V praxi bude solár připevněn na batohu takže nebude mít optimální sklon takže proud i napětí bude výrazně kolísat pod nominál 6V 5W který má panel...

[Emanuel Kocián]

Řešil jsem podobnou věc, i pokusy s přímým nabíjením powerbanek jsem dělal, ale nechovalo se to věrohodně. Nakonec mi jako nejsmysluplněj ší připadlo si koupit prostě plastový futrál na 4 ks NiMh seriově napojených článků (cca 4x 1,2 = 4,8 V),  k tomu jsem připájel USB socket a 5,5/2,1 mm zdířku, obojí přilepil na futrál.
FV panel (7-8 V naprázdno) jsem opatřil schotkyho diodou (aby se akubaterie nevybíjela do panelu) a 5,5/2,1 mm kolíkem.
Nabíjet klasickou typickou USB powerbanku přímo z FV panelu je o hubu, jelikož ta už může mít problém s napětím nad 6-7 V. Navíc se při tom uplatňují 3 perdele ztrát, protože se to uvnitř ní mění na 4,2 V pro nabíjení Li-Ion. Je lepší to prohánět přes toto.

VÝHODY:
1. velmi levné univerzální řešení, AA článků si můžete nabít dle libosti počtu.
2. Účinnost nabíjení je 100 %. Akubaterie vezme a zužitkuje prakticky jakýkoliv proud, pokud je napětí z panelu vyšší než napětí akubaterie naprázdno. Není tam žádný měnič z 5 V na 4,2 V jako u powerbanky.
3. nabíjení founa (třeba, nebo něčeho jiného z 5V/USB) probíhá tak, že FV panel je připojen přes kolík 5,5/2,1 mm, do USB socketu je vražen USB kablík pro nabíjení founa. Akubaterie z NiMh článků funguje jako vyrovnávací a stabilizační element.
4. do USB socketu lze bezprostředně vrazit USB reflektorek - malá improvizovaná svítilna.
5. v případě nouze můžete koupit klasické alkalické články (4x 1,5 V) a máte energii pro nouzové dobití founa.

[Tomáš Hrdlička]

Zajímavé řešení. Ale do použití Ni-Mh se mi moc hrnout nechce. Oproti lionkám mají spíš jen samé nevýhody a celé to bude zbytečně těžké. Každopádně, uplně jsi mě nepochopil. Já mám ten 6V panel připojený přímo na 3.7v baterku v powerbance. Neženu to přes elektroniku jen hlídám multimetrem abych nepřekročil maximální přípustné napětí baterie (4.2V) vzhledem k tomu že jeden panel má výkon v ideálních podmínkách 4-5w a tu jednu baterii s kapacitou cca 3500mAh to nabije možná za 10 hodin to vyšší napětí asi nebude nebezpečné.
Spíš je otázka jaký by to mělo teoretický vliv na životnost článku a jestli nabíjení vyšší napětím není míň efektivní. Na přímém slunci se každopádně napětí na baterii zvedne po připojení panelu o 0.03V a baterie je uplně studená...

Pravda že ztráty při boostu 3.7v baterie na 5V nejsou malé (až 30%). Napadlo mě, proč nevyužít třeba dvě lionky v sérii (8.4V) a step-down měničem který je mnohem účinější (cca 95%) převést na 5V a tím nabíjet. Takhle by ztráty byly mnohem nižší a z baterií by se teoreticky dalo dostat i více energie. 4.2V dvou lionek v sérii je totiž 2.1v na článek. Samozřejmě vybít ty baterky tak hluboko je extrém a znamenalo by to prakticky jejich zničení, ale v rámci teorie...

Co se týče solaru. Mám teď objednaný z ali docela zajímavý obvod na kterém je dokonce nastavitelné MPPT (jak přesně funguje nevím, každopádně je pro nabíjení pomocí soláru efektivnější až o 30% než klasicvký step up/step down). Jsem zvědavý jak to bude šlapat. Panely bych asi zapojil dva do série, protože 12V je vhodnější než 6V. (když je hodně pod mrakem jde napětí 6V panelu klidně i na 4.5V což desky co jsem měl neuměli využít a odpojovaly nabíjení, u 12v to ale nehrozí protože je tam rozsah prostě mnohem větší)
https://www.aliexpress.com/item/1005004678501067.html?spm=a2g0o.order_list.order_list_main.5.21041802KEqeGc

[Juraj Rojko]

Zkuste se zamyslet nad tím co píšete. Na jednu stranu máte obavy z nabíjení "vyšším" napětím a na druhou hlídáte, aby napětí nepřekročilo 4,2V. Není vám to divné?

[Tomáš Hrdlička]

Tak pokuď ten 6V panel připojím (při hezkém počasí) přímo na baterii která má např. 3.75V tak se napětí zvedne na 3.78V. a panel odpojuji po dosažení 4.2V (napětí na baterii s připojeným panelem, takže reálně je baterie nabita tak na 95% Ovšem netuším, jestli je to bezpečné nebo není když z panelu reálně jde 6V které baterie stabilizuje.

[Juraj Rojko]

Jak jste sám experimentálně zjistil, tak z panelu nejde 6V. 6V je jmenovité napětí naprázdno. Napětí zdroje při nabíjení vždy musí být větší, jinak by do akumulátoru netekl proud. (Představte si to jako hladiny spojených nádob.) Je úplně jedno, jaká je jeho hodnota naprázdno, pokud je tam nějaký prvek omezující proud (ve vašem případě je to přímo vlastnost panelu) a pokud včas dojde k ukončení nabíjení.

[Miroslav Minařík]

Trochu jsem zkrátil cestu této úvahy tímto pokusem :-)

[Emanuel Kocián]

Zajímavé řešení. Ale do použití Ni-Mh se mi moc hrnout nechce. Oproti lionkám mají spíš jen samé nevýhody a celé to bude zbytečně těžké.

Ty NiMh články v tom mém řešení fungují hlavně jako jakýsi vyrovnávací element. Není problém nabíjet z FV panelu 4 ks články NiMh do série a z nich hned souběžně nabíjet klasickou USB powerbanku. Mám to tak hlavně proto, že ne u všech věcí na 5 V lze zaručit, že vydrží větší napětí než 6 V (v elektronice na 5 V je celá řada integrovaných obvodů, které přežijí jen max. 6 V). FV ale panel musí mít totiž ideálně 7 V nebo klidně 8 V, pokud se považuje za pracovní napětí 5,25 V. Je nutné vzít v úvahu i to, že schotkyho dioda sama si vezme vezme cca 0,3 až 0,4 V - a ta by v obvodu být měla jako ochrana proti zpětnému toku proudu.

5,25 V x 1,25 + 0,4 V = 6,96 V

[Tomáš Hrdlička]

Jak jste sám experimentálně zjistil, tak z panelu nejde 6V. 6V je jmenovité napětí naprázdno. Napětí zdroje při nabíjení vždy musí být větší, jinak by do akumulátoru netekl proud. (Představte si to jako hladiny spojených nádob.) Je úplně jedno, jaká je jeho hodnota naprázdno, pokud je tam nějaký prvek omezující proud (ve vašem případě je to přímo vlastnost panelu) a pokud včas dojde k ukončení nabíjení.

Já samozřejmě vím ze napětí musí být vždy vyšší, to je jasné. Vysvětlete mi ale tohle:
Pokuď tedy připojím 6v panel přímo na 3.7V baterii, je vlastně přenos energie mezi panelem/baterií téměř 100% (když pominu ztráty kabelu apod.)
Proč tedy požívat desku s MPPT (link nahoře) kde uvadí v datasheetu
"Solar panel charge efficiency:: ~78%"
Tady je přece ztráta nezanedbatelný ch 22%,  tak co tím získám navíc, jaká je přidaná hodnota?


Emanuel Kocián:
Chápu jak to myslíte... Ale teoreticky lze použít na vaše řešení i lionku (jako vyrovnávací element). Byť by to tedy už znamenalo nutnost použití step-up menič na 5V. Vezmu-li ale v potaz že když srovnáme NiMH článek s kapacitou kolem 3000mAh s o něco málo větší li-ionkou 18650 3.7v která má kapacitu totožnou, ne-li vyšší tak se raději rozhodnu pro nějaké ty ztráty. Úspora místa, hmotnosti, vyšší počet cyklů, paměťový efekt... Příliš mnoho proti. Ale zase mít tu možnost nacpat tam v nouzi klasický tužkovky je fajn.

[Tomáš Hrdlička]

Trochu jsem zkrátil cestu této úvahy tímto pokusem :-)

Powerbanku s tak malým solárem dobiju tak možná za týden v ideálních podmínkách... No, spíš za dva týdny jestli to je 20 000mAh Já mám panely větší externí...

[Miroslav Minařík]

Powerbanku s tak malým solárem dobiju tak možná za týden v ideálních podmínkách... No, spíš za dva týdny jestli to je 20 000mAh Já mám panely větší externí...

Jasný! 
To je 10.000mAh a vůbec netuším zda a jak to dlouho bude funkční.

[Fuk Tomáš]

Pokuď tedy připojím 6v panel přímo na 3.7V baterii, je vlastně přenos energie mezi panelem/baterií téměř 100%

To je hrubý omyl. Nejvíc energie dostanete z FV panelu v kolenu zatěžovací VA charakteristik y, což je právě účelem toho MPPT regulátoru. Tím přímým připojením se dostanete někam k 70%.