Solare Batterieunterstützung 12V

[Olav_888]

[Disclaimer]
Wie immer, alles was hier beschrieben wird stellt eine technische Möglichkeit dar. Weder der Autor noch der Betreiber des Forums übernimmt Haftungen beim Nachbau und Einsatz dieser Technik. Wer dies nach- und einbaut, übernimmt selbst die Haftung dafür.
[/Disclaimer]

Hallo,
der Olav hatte mal wieder eine doofe Idee und lieb wie er ist, möchte er euch daran teilhaben lassen. Ich bzw. mein Auris hat ein kleines Problem - ich fahre viel zu selten damit, irgendwie hat sich das ganze beruflich gerade so entwickelt, bin halt mehr im Homeoffice als unterwegs. Kleinere Strecken bis 50km im privaten Bereich fahre ich schon länger bevorzugt mit meinem Zweirad-Plugin-Hybrid (Pedelec), privat nehmen wir meistens das Hundeauto (Dacia Dokker) und so kann es schon mal passieren, dass der Auris 2-3-4-5 Wochen steht und nicht bewegt wird. Nachdem ich zweimal den 12V-Akku komplett leer genuckelt hatte dadurch waren die Überlegungen, was ich mache (außer einen neuen 12v-Akku rein setzen, da der erste dank Tiefentladung im Eimer war). Als Laternenparker ist das mit dem an das Ladegerät anschließen halt nicht ganz so einfach, außerdem will ich mich während der Standzeit nicht wirklich darum kümmern. Somit blieb eigentlich nur eine alternative Energiequelle, macht also eine Solarzelle am meisten Sinn.

Also mal so durch die Weiten der Bucht gestreift und eine Zelle gefunden, die mir zusagte - 18W dank 1A bei 18V Maximalleistung. Da die Installation hinter der Front-/Seitenscheibe erfolgt und der Sonnenwinkel zu 90% falsch ist, bin ich von einer 50-prozentigen Maximalleistung ausgegangen, spätere Messungen gaben mir da Recht. Das Solarpanel liefert im Leerlauf über 20V, auch wenn es mit allem Zubehör für den direkten Anschluss an die Bordelektrik geliefert wird sollte also ein Solarladeregler dazwischen geschaltet werden, also musste auch dieser noch besorgt werden. Somit hatte ich erst einmal alles zusammen:




Der Solarladeregler kam in Step 1 in das Handschuhfach, Masse an die Karosserie angeschlossen. Die +12V wollte ich eigentlich per Stromdieb in den Sicherungskasten unter dem Lenkrad anschließen, war mir dann aber viel zu eng und den Deckel hätte ich dann auch nicht mehr aufsetzen können. Somit habe ich es durch die Beifahrertür und dann im Kotflügel nach vorn verlegt und im Hautpsicherungskasten eingebunden. Dazu wurde der Stromdieb einfach in einen freien dauerhaft beschalteten Sicherungsanschluss eingesetzt. Der Sicherungskasten benötigte leider ein Loch zum Kabel durchführen, Kabel noch ein wenig gesichert und versteckt, fertig.







Das Solarpanel kann ich entweder in der Seitenscheibe aufstellen oder hinter der Windschutzscheibe per Saugnapf anbringen. Die Seitenscheibe zeigt bei meinem normalen Stellplatz direkt nach Süden, macht also im Winter bei niedriger Sonne Sinn, im Sommer bei hoher Sonne erhalte ich hinter der Windschutzscheibe mehr Energie.







Ich habe am Anfang mal hinter der Seitenscheibe gemessen, da kam ich auf einen Ladestrom bei voller Sonneneinstrahlung von ~450mA ohne Scheibe und bei senkrechter Ausrichtung zur Sonne hatte ich ~850mA zum selben Zeitpunkt erreicht, somit sind meine vermuteten 50% Verlust realistisch.

Ich hab mal 2 Datenlogger angebracht, um den Spannungsverlauf zu dokumentieren.

Ein bewölkter, leicht regnerischer Tag


Und ein sonniger Tag


Schön zu sehen ist, dass der Spannungsbegrenzer definitiv viel Sinn macht, ansonsten würde die Batterie wohl kochen. Allerdings ist mir auch dieser mit den dauerhaften 14,x Volt eigentlich ein wenig zu hoch, auch wenn das Auto selber die Batterie (im Winter) ebenfalls dauerhaft mit 14,4V beschießt. Evtl. ändere ich hier noch etwas, der Gedanke geht zu einem einfachen Step-Down-Modul, weiß aber nicht, wie das es aufnimmt, wenn am Ausgang mehr Spannung liegt als am Eingang.

Eine nächste dumme Idee ist, die Lüftung über den Solarregler zu schalten, hat ja noch einen Ausgang dran mit Spannungsüberwachung. Das kombiniert mit einem Thermoschalter und man könnte die Lüftung bei starkem Sonnenschein autark laufen lassen, was den Start dann erheblich komfortabler macht

Aber erst mal bleibt alles so wie es jetzt ist, interessant werden die Messwerte im Winter dann, wenn es kalt ist und die Sonne mal paar Tage nicht scheint. Da werde ich dann wieder berichten (wenn ich mich daran erinnere).

[Webbster]

Ja das mit dem längeren Rumstehen - kenn ich auch nur allzu gut. Mein Auris steht eigentlich auch wahnsinnig lang in der Garage. Fahr dem im Sommer jetzt wohl nur raus, wenn ich mal... Motorrad fahr. Und dann muss eben der Wagen raus - sonst komm ich mit dem Rausholen des Motorrads einfach nicht klar.

Aber bislang hatte ich (noch) keine Probleme. Kann aber noch kommen.
Von dem her - sag ich - eigentlich eine brennende tolle Idee.

Und du schließst das einfach mit einem "Sicherungsstecker" ans Bordnetz? Ich dachte, du klemmst das auf den Plus-Pol der "extra dafür eingebauten" Aufladungs-Klemme. Gut. Für Startprobleme mit der 12V-batterie hab ich vorgesorgt und mir so eine Jumpstarter-Akkupack geholt. Der sollte so viel Ladung bringen, damit die Batterie geladen wird um den Wagen starten / hochfahren zu können. Für den Notfall eben.

Aber sonst... eigentlich eine wunderbare Idee. Vielleicht kann man damit auch die Hybridbatterie "am Level" halten. Manchmal verliert die auch Ladung - nach längerer Stehzeit.

[Tim]

@olav: es gibt doch fertige Lösungen, die direkt an die 12V-Buchse geklemmt werden. Das nutzen etliche Autohändler. Wieso hast du dir den Aufwand mit Stromdieben gemacht?

Für Startprobleme mit der 12V-batterie hab ich vorgesorgt und mir so eine Jumpstarter-Akkupack geholt. Der sollte so viel Ladung bringen, damit die Batterie geladen wird um den Wagen starten / hochfahren zu können. Für den Notfall eben.

Diese "Jumpstarter" laden die Batterie nicht wirklich. Sie nutzen den recht kleinen Innenwiederstand der Akkus, um kurzzeitig hohe Ströme für den Anlasser bereitstellen zu können. Kurzzeitig heißt da aber wirklich im Bereich von ein paar Sekunden, weil sonst die kleinen Wunderkästen überlasten. Beim HSD aber kein Problem, da die Jumpstarter nur dafür benötigt werden, um das Hochvoltsystem freizuschalten. Das braucht keine hohen Ströme. Danach wird das 12V-System von diesem versorgt.

[Olav_888]

...... Vielleicht kann man damit auch die Hybridbatterie "am Level" halten. Manchmal verliert die auch Ladung - nach längerer Stehzeit.

Gibt es schon, beim Prius Plugin Solar.
Und ja, Gedanken dazu kreisen immer mal wieder bei mir im Kopf rum, auch mit Solarzellen auf dem Dach und einem 2-3-4kWh Pufferakku, aber:
- benötigt wird dann ein DC-DC-StepUp-Inverter auf gut 200V, da reden wir schon über andere Dimensionen von der Spannung
- Müsste ich dann irgendwie an den Hochvoltakku ran, und da hab ich Schiss um, 200V Gleichstrom ist nochmal um Unmengen gefährlicher als 240V Wechselstrom
- die 18W wären nur ein Tropfen auf den heißen Stein, zumal ja nur an richtig sonnigen Tagen überhaupt ein Überschuss da wäre
- ein größere Solaranlage mit Pufferakku und dem notwendigen StepUp-Inverter kommt ganz schnell an die 10.000€ ran
- selbst mit einem 4kWh Pufferakku hat man etwa eine Ersparnis von 1l, es rechnet sich einfach vorne und hinten nicht diesen Aufwand zu betreiben. Wenn ich mal ganz viel geld im Lotto, dann könnte mein Spieltrieb evtl gewinnen

Nee, mir reicht es erst mal, wenn das Auto anspringt, wenn ich nach paar Wochen vorbei komme. Und soviel Verlust ist erstaunlicher Weise gar nicht auf dem HV-Akku

@olav: es gibt doch fertige Lösungen, die direkt an die 12V-Buchse geklemmt werden. Das nutzen etliche Autohändler. Wieso hast du dir den Aufwand mit Stromdieben gemacht?

Dafür gibt es ein paar Gründe:
- Die 12V-Steckdose ist nur aktiv bzw mit der Batterie verbunden, wenn das System an ist. Ich will aber die Spannungshaltung in dem 12V-Teil autark haben, gerade wenn das System nicht aktiv ist.
- So ein Kabel auf 12V-Steckdose liegt auch dem Solarpanel bei, wie Du aber aus der letzten Graphik entnehmen kannst, kommt an sonnigen Tagen mehr an Leistung zusammen als das System und die 12-Batterie aufnehmen kann, muss also ein Laderegler dazwischen.
- Ich wollte ein ganzheitliches System, mit wenig späterem Aufwand.

Und du schließst das einfach mit einem "Sicherungsstecker" ans Bordnetz? Ich dachte, du klemmst das auf den Plus-Pol der "extra dafür eingebauten" Aufladungs-Klemme. ...

Ja, einfach in eine freien Sicherungsplatz. Der Starthilfepol im Sicherungskasten hat keine Schraubverbindung etc, womit man einen Dauerhafte Verbindung herstellen kann. Am Ende das selbe Problem wie mit der Steckdose, ich will das einfach nur nutzen und nicht ständig ein und aus stecken

[Chris1983]

Diese Überlegung hatte ich auch mal jedoch schnell wieder verworfen da ich keine passenden Solarzellen gefunden hatte.
Diese sollten auf den Sonnenblenden aufgebracht werden damit sie fest installiert und ohne extra umzubauen genutzt werden können.

Allerdings wollte ich damit nicht die Batterie laden sondern zwei separate Lüfter ansteuern die direkt vor die Entlüftungen im Kofferraum angebracht werden sollten um so im Hochsommer die Stauhitze zu minimieren. Im groben so wie es der Prius macht, aber nicht so effektiv.

Die Flächen der Sonnenblenden sind aber zu klein und passende Solarmodule zu schwach um Lüfter damit zu betreiben die einen entsprechenden Luftumsatz bieten.

Wenn man den Wagen selten nutzt so wie es bei dir ist, ist deine Lösung akzeptabel.
Habe aber auch schon Solarpanele gesehen die sich wie eine Folie direkt aufkleben lassen. Ob man sie auch an die Wölbung des Daches anpassen kann weiß ich nicht. Ich denke aber eher nein. Das wäre nämlich eine geniale Lösung

[Webbster]

Kommt drauf an, wie und welche Solarzellen man nimmt.
Beim Solarcar Sion Sono Motors - ist das alles irgendwie abgestimmt ins Autolein integriert.

Also muss man diese Solarzellen irgendwie "biegen" bzw. anpassen können. Wie und mit was... da bin ich leider überfragt.

(Mein Bruder hat den Wagen mal in Stuttgart - glaube ich - Probe gefahren. Ein eig. tolles Autolein)

[Olav_888]

Das Aufkleben der Thinfilm-Solarzellen ist kein Problem, Problem wird dann eher die Kabelführung in das Fahrzeug. Und natürlich ist dann ein evtl. Rückbau kaum möglich. DIe Thinfilm hatte ich im Blick bei dem Gedanken mit dem Solar-HV-Bereich.
Aber wie schon erwähnt, da ich nur aller paar Wochen fahre ist das auch egal, die eine Minute zum Wegräumen hab ich an der ersten Ampel auch noch

[Olav_888]

Beim Solarcar Sion Sono Motors - ist das alles irgendwie abgestimmt ins Autolein integriert.

Der Unterschied ist nur, die Solarzellen für den Sion werden direkt in der Fahrzeugform hergestellt/integriert und dann noch mit einem Spezialkunststoff versiegelt. Kein Vergleich mit dem nachträglichen Aufbringen der Zellen

[Tim]

Allerdings wollte ich damit nicht die Batterie laden sondern zwei separate Lüfter ansteuern die direkt vor die Entlüftungen im Kofferraum angebracht werden sollten um so im Hochsommer die Stauhitze zu minimieren. Im groben so wie es der Prius macht, aber nicht so effektiv.

Versuchs doch mal mit nem Standard-PC-Lüfter, z.B. http://www.blacknoise.com/datas/downloa ... _de_en.pdf

0,6W bei 30m³/h klingt doch gut. Bei größeren Modellen liegt das Verhältnis noch besser.

In Kombination mit sowas, wenn es denn unbedingt Solar sein soll: https://www.conrad.de/de/solar-batterie ... 53861.html

Ich würde das aber eher "bedarfsbezogen" machen. Wenn ich weiß, dass es heiß wird, schalte ich das Ding beim Aussteigen halt ein. Nach nem langen Arbeitstag wird nicht mehr Strom verbraucht wie 5 Minuten Lüftung über die Standheizung. Wenn man das Auto am Flughafen abstellt und dann nach 2 Wochen wiederkommt, dann ist das natürlich nichts.

[Chris1983]

Ein Schalter sollte da schon dran, aber keine Batterie. Das System sollte so einfach wie möglich sein und direkt bei Sonneneinstrahlung langsam anfangen zu laufen. Wenig Sonne = wenig Strom = langsamer Lüfter usw.

Also vollkommen autark zum Bordnetz und per Schalter einfach deaktivierbar für schlechte Tage oder den Winter.

Das jetzt noch bei mir einzubauen lohnt nicht mehr, der Auris geht Ende des Jahres weg.

An Pc Lüfter hatte ich auch gedacht doch die kleinen Panels die ich mir besorgt hatte, waren genauso groß wie die Sonnenblenden, haben die Lüfter nur langsam laufen lassen bei voller Sonne. Das hat leider nichts gebracht.

[meffigold]

Schönes Projekt.
Der Auris hat unter der Scheibe so viel Platz wegen der flachen Scheibe. Das bietet sich ja gerade zu an für solche Projekte. - gibts da nix in Richtung Dünnschicht/Folie, die man permanent fixieren könnte?

Habe dazu auch schon lange alles in der Schublade. Nehme mir leider nie die Zeit für sowas. Schade eigentlich. Ich habe ein kleines PV-Modul mit 20Vp, aber nur wenig Leistung - eben nur um der Entladung durch Selbstentladung, Spiegelklappen, Radiospielereien usw entgegen zu wirken.

[Olav_888]

Update:
Nach dem ich die Messwerte mir noch ein wenig durch den Kopf hab gehen lassen erschienen mir die 14,x V dauerhaft auf der Batterie dann doch zu viel. Ja, ich weiß, auch das System selber lädt die Batterie mit 14,4V, aber irgendwie erscheint es mir trotzdem falsch. Daher habe ich den (einfachen, preiswerten) Solarladeregler durch einen (einfachen, preiswerten) digitalen DC-DC-Stepdown (für die Nicht-Elektroniker, eine Schaltung welche aus einer höheren Spannung einen konstante Spannung erzeugt) ersetzt. Eigentlich wollte ich den für mein Mini-"Labor" nutzen und hatte mir daher einen analogen Stepdown bestellt, allerdings konnte mich der analoge nicht überzeugen, abhängig von Last und Eingangsspannung kam es hier trotz der Konstantspannungsreglung zu einer Differenz von ~0,3V.

Da ich ich dem Spannungsregler bezüglich Rückstrom nur bedingt vertraue, wurde von mir noch eine Schottky-Diode dazwischen geschaltet. Durch diese Lösung habe ich jetzt folgende Vorteile:
- ich kann die Spannung sauber einstellen und muss mich nicht auf die Ladekünste des Solarreglers verlassen
- durch die Diode kommt es zu keiner zusätzlichen Entladung der Batterie bei zu wenig Lichtenergie
- ich kann im Winter statt der Solarzelle auch einfach mal schnell meinen Fahrradakku anschließen und so autark vom Stromnetz die Batterie wieder aufladen (sollte es notwendig werden)

Speziell der letzte Punkt schwebte mir eigentlich vom Anfang an so vor, jetzt kann ich es einfach tun. Bei dem Solarregeler hatte ich zwar extra darauf geachtet, dass er 60V und 30A aushält, die Bemerkung in der Anleitung, dass ich nur Solarzellen anschließen darf, machte mich aber etwas feige.

Nun zurück zur Technik, zusammengefasst sieht die "Schaltung" jetzt so aus:


Solarpanel an den Eingang des DC-DC-Stepdown und dieser dann über eine Diode und eine Sicherung (im Stromdieb) an die ungeschalteten 12V angeschlossen.

Als DC-DC-Steüdown-Modul wird dieses benutzt:




Hat mich ~11€ in China gekostet und funktioniert sehr zuverlässig (soweit ich es nach ein paar Tagen Nutzung sagen kann). Einzig die Anschlüsse sind ein Problem, sind nur für 1,5mm² gedacht, im AUto habe ich aber zwischen dem Gerät und der Sicherungskasten 2,5mm² gelegt. Da ich aber eh noch die Diode mit anbringen muss, hab ich einfach eine Lüsterklemmenleiste hintne angeklebt:










Dann das ganze eingebaut und schon wird die Batterie geladen:










Jetzt bleibt die Spannung über der Batterie bei maximal 13,5V, schön zu sehen ist der Spannungsabfall von 0,3V über der Schottky-Diode und ebenso, wie die Spannung nach dem DC-DC-Modul durch die Diode komplett von der Battereie getrennt ist, sobald das Solarpanel keine Leistung mehr liefert.

[holger_s]

Hallo,

hast du für die "Chinaware" noch detaillierter Angaben bzw. Bestellquellen... habe ein SUNSEI SE-135 Modul und wollte dies an die 12V Batterie an"knüppern"...

Danke
Holger

[Olav_888]

Den DC-DC-StepDown weiß ich jetzte nicht, hab hier gerade auch keinen Zugriff auf die Bucht. Du solltest darauf achten, dass die Ausgangsspannung digital einstellbar ist, die ganz preiswerten mit Poti sind in der Ausgangsspannung nicht sehr stabil habe ich festgestellt. Das von mir verbaute Teil liegt bei etwa 10-15€, musst Du einfach mal in der Bucht schauen.

Zu Deinem Solarpanel: Ich empfinde es als zu schwach in den Werten. Du darfst nicht vergessen, dass es ja nicht direkt in der Sonne liegt, sondern hinter einer Glasscheibe mit Sun-protect. Bei meinem 18W Solarpanel habe ich bei direkter Sonneneinstrahlung hinter der Seitenscheibe ungefähr die Hälfte an Leistung abnehmen können, wie ohne die Scheibe (das waren damals 450 zu 900mA, also rund 5-10W). Dazu kommt, dass du nur sehr selten den perfekten Einstrahlwinkel hast, meistens kommt die Sonne eher von der Seite (oder du drehst ständig Dein Auto). Bleiben von Deinen 2W zum Schluß wohl noch 0,3-0,6W Ladeleistung übrig, wenn Du die noch über einen Regler und einer Sperrdiode in die Batterie bringst, kommen dann wohl noch 0,2 bis 0,4W an, also 15 bis 30 mA Ladestrom. Das ist in etwa Dein Entladestrom, damit hast Du den aufgefangen. Aber nur für die Zeit, wo die Sonne relativ günstig auf das Solarpanel scheint.
Mit den Leistungswerten könnte man das Panel wohl auch direkt anschließen, ohne das etwas passiert. Musst Du aber sicher stellen, dass kein Entladestrom in der Nacht darüber fließt.

[holger_s]

Danke für die ausführlichen Infos.

Das Panel hatte ich damals an meinen Avensis T22 dran, direkt über eine Sicherung an der 12V Dauerplus-Leitung. Liegt seit Auris-Beschaffung im Keller und wartet auf Einsatz irgendwo, daher die Idee, es dem Auris anzutun. Aber Du hast natürlich mit Deinen Aussagen Recht, am Avensis hatte ich auch keine getönten Scheiben. Eine Schutzdiode ist wohl integriert, so das eine zusätzliche unnötig ist. Ich werde mal mit Messgerät zum Auto wandern und ein paar Messungen machen... Alternativ wäre vielleicht ein Befestigen unten an der Frontscheibe möglich... oder unterm Glasdach (falls das ungetönt ist.. muss ich mal schauen). Frontscheibe bzw. Glasdach hat aber auch wieder Nachteile, wenn Schnee drauf liegt oder die Plane davor ist, ist es auch blöd... und grade im Winter würde es ja Sinn machen....

Na mal sehen, was die Messung bringt.

Schöne Grüße aus Potsdam