Réalisation d'un MPPT
Objectifs de cette étape :
- Réaliser et tester un MPPT pour augmenter le rendement de notre voiture
Explication sur les MPPT :
Pourquoi réaliser un MPPT (Maximum Power Point Tracking system) ?
Un panneaux solaires se comporte comme un générateur de courant. Cela signifie qu'il délivrera un courant (dépendant de l'ensoleillement) et s'adaptera à la tension du circuit (imposée par la batterie lithium fer). Cependant, si on demande une tension trop élevée à un panneau solaire, son intensité s'écroule brutalement.
Les courbes ci dessous montrent, pour différents ensoleillements, le courant fourni en fonction de la tension imposée. On observe que la puissance fournie par les panneaux augmente avec la tension demandée jusqu'à atteindre un maximum puis s'effondre rapidement.
La tension où l'on obtient la plus grande puissance pour un ensoleillement donné est appelé MPP (Maximum Power Point).
Le MPP dépend de l'ensoleillement et il est préférable d'être en dessous du MPP qu'au dessus car la puissance chute très brutalement si l'on se situe au dessus du MPP. Pour cela, nous avons donc choisi un batterie avec deux éléments lithium fer et ainsi imposé une tension entre 6.6 et 7.2 V selon la charge de la batterie. Nous étions ainsi toujours en dessous du MPP, qui se situe, pour nos panneaux solaires, entre 8.5 et 10.5 V.
Un tel choix de batterie nous assure un fonctionnement correct même en cas d'ensoleillement faible. Cependant, nous n'utilisons pas environ 20% de la puissance maximale des panneaux. Le MMPT nous permettra d'utiliser cette puissance disponible !
Comment marche un MMPT ?
Un MPPT est un montage électronique ayant deux fonctions :
– Mesure de la puissance fournie par les panneaux solaires et de la tension de la batterie
– Hachage du courant pour baisser une tension en conservant la puissance. L'intensité sera donc augmentée.
Le MPPT impose une tension au panneaux et mesure à intervalle régulier (toutes les 10s) la puissance fournie par les panneaux solaires. Il hache ensuite le courant pour adapter la puissance fournie à la tension de la batterie.
Le MPPT change régulièrement la tension imposée aux panneaux solaires et trouve par itération la tension où les panneaux solaires délivrent la plus grande puissance. Il adapte alors le rapport cyclique du hachage et la tension imposée aux panneaux.
Ce circuit est effectué à l'aide d'une carte Arduino, qui permet de programmer un microcontrôleur associé à un circuit de mesure (MAX4173H) et un circuit de hachage (IR2104).
Le schéma électronique est disponible ci-dessous. Nous avons suivi un tuto rédigé par un certain Timnolan et adapté le programme à notre utilisation. Son tuto est disponible à :
http://www.timnolan.com/index.php?page=arduino-ppt-solar-charger
Merci à lui !
Voici une photo de notre montage où l'on peut observer
– la carte arduino (en bleu à gauche). Permettant de piloter l'ensemble du circuit
– La partie mesure en faible courant (partie blanche, au centre)
– La partie puissance (partie rouge, à droite)
Réalisations :
Notre MPPT est fonctionnel ! Nous obtenons bien environ 15-20% de puissance en plus de nos panneaux solaires. Cependant, nous avons d'énormes pertes dans le circuit de mesure. Et ces pertes compensent ce que nous avons gagné… Nous sommes donc encore en train de travailler sur le MPPT et espérons qu'il sera fonctionnel pour la course !
A bientôt sous le soleil de Toulouse !