みつばちたちの邂逅

【ステージ2　太陽光パネル編】その1では100Wの太陽光パネルの選定について書きました。
【ステージ2　太陽光パネル編】その2では購入したチャージコントローラを電源ボックスに取り付けました。

週末良い天気だったので動作テストを行いました。
パネルからは無事規定の電圧が出ていました。



パネルの電圧と記載されていましたが・・・
チャージコントローラが制御して落とした値のようです。（バッテリー電圧より若干高い）


そしてパネルの角度を変えたりすると電流値が0.2A～2Aまでダイナミックに変わる事も確認しました。



これくらい日に当たれば５Aくらい流れて欲しかったのですが今後確かめていきたいと思います。







さて、今回のその3はチャージコントローラーとバッテリーについてお勉強して判った事について書いていきます。





もはやキャンプブログネタとかなりかけ離れてきていると薄々感づいてはおります・・・

ミスマッチ過ぎてコメントもつきにくいし・・・

しかしニッチでピンポイントなネタですが意外にアクセス数は多く需要はありそうです（本当かっ？）
少しでもそんな方々のお役に立てることを祈って記事にします。

導入の部分には調べた結果のサマリを記します。
詳細が気になりましたらら続きをご覧ください。

【調べて分かったことサマリ】

１．チャージコントローラの３種類の充電の意味を理解した。
　・バルク充電　⇒　電流Maxで80%くらいまで一気にチャージ！
　・吸収充電　⇒　何を吸収するの？のこり20%をやさしくチャージ
　・フロート充電　⇒　自然に減った分を低い電流で補うようにチャージ　流しっぱでOK！
　・均等充電　⇒　各セル間のバラつき解消のために必要だが多量のガスを発生させるため開放式のみ実施
　・バルク充電の収束電圧設定値に悩む・・・　

２．G&Yuはユアサ製かと思って購入したが（恥ずっ）グローバルバッテリーという韓国の会社の製品（過去にユアサと技術提携関係あったが現在は解消、資本関係は残るが別会社）。SMF 27MS-730という品名はG&Yuのブランド名の他、ブライトスターというブランドでも提供されている。ものは同じだが販売商社によって充電電圧の説明が異なる。

３．ディープサイクルバッテリーでも深放電させると寿命が縮む、深放電させたまま暫く放置してしまうとサルフェーションがこびりついてしまうので一番やっちゃダメ。キャンプ場で10.5V以下まで使い切ってしまったら家に帰るまで充電できないとサルフェーションが心配。よって車内でオルタネータからの簡易充電する方法を検討する。

４．ポータブルバッテリーみたいな商品出せばキャンパーに売れそうなのに何故商品が出ていないのか？の疑問について何となく見えてきたこと。

以上の大きく４項目について続きに詳細に書いていきます。
サマリだけでお腹いっぱいという方は華麗にスルー上等でございます。

サマリのネタをすべて書いていくと長くなりそうですので今回は
１．チャージコントローラの３種類の充電の意味を理解した。
について書いていきます。



購入したチャージコントローラーはこちらです。
Patech ソーラーパネルレギュレータ　充電コントローラ デュアル 液晶30A USB付き 12V/24V 360W/720W

安くて不安になりますがレビュー内容はそこそこでしたので信じてみました。

ポイントはLCDパネルが付いていて下記の情報がリアルタイムに判ることです。
・パッテリーの電圧
・太陽光パネルの電圧
・充電電流
・発電量　etc.

折角発電しているのにLEDが光っているだけじゃ面白くありません。
どのくらいの光の量で何アンペア流れるか？などが分かるのでモチベーションが上がりそうです。

スペック的にはバッテリーに30Aまで電流を供給できます。
バッテリー側からすると容量が105Ahなので充電電流の推奨は12Aまでという事ですので若干オーバースペックです。

100Wのパネル一枚では5.6Aなので２枚使いにすれば11.11Aになりますので理想的ですね。
まぁ拡張してもパネル２枚なので15Aとか20Aという商品でも良かった訳です。
まぁ30A流せるやつなら部品の安全マージンも大きいだろうという事で30Aにしておきました。


では先ず基本的な役割の確認から・・・
チャージコントローラの主な役割：
購入した太陽光パネルの出力は18Vです。一方電源ボックスのバッテリーの充電電圧/電流は16.3V/12Aを超えないようにと書かれています。
なので電圧スペックで直接接続することはできません。そこでパネルとバッテリーの間に入って充電電圧と充電電流をバッテリーの状態をみながら調整するのが主な仕事のようです。




で、購入したLMS2430の取説にある図を見てみます。


英語なのに加えて基本的なバッテリーの知識がありませんのでチンプンカンプンです。
Bulk、ABS、EQU、Floatって何？　いろんな電圧のパラメータ設定があるけど何を意味しているのかさっぱりです。

さっそくグーグル先生で調べて大体解ってきました。

鉛バッテリーを効率的に充電するには下図のように充電状態を切り替えながら行うようです。
このチャージコントローラの説明図ではありませんが電圧/電流の関係が判りやすく書かれています。


１．Bulk　バルク充電　定電流（低電流は間違いと思われ　電流Ｍａｘだし・・・）
バッテリーが空のときはMaxの電流を食わせ続けろっていうモードのようです。
バッテリーは12A以上流してくれるなという事ですがチャージコントローラに電流値を制限する設定はありません。
パネルの実力のMax値(5.6A)をそのままダイレクトに流してくれるモードという事でしょう。
尚、電圧値はバッテリーの電圧値より0.1V~0.3V程度高い電圧になるようにコントロールされるようです。
（冒頭のパネル電圧の表示はパネル電圧を制御したチャージコントローラ制御電圧なのでしょう）
このモードはチャージコントローラに予め設定するバルク電圧まで上昇します。
バルク電圧は通常は内部の希硫酸が気化する寸前の電圧14.4Vくらいだそうです。
このモードで75~80%充電されるようです。だからbulk？

２．ABS　吸収充電　定電圧　（低電圧は間違い　電圧低くないし・・・ｗ）
この吸収って言葉がピンときません。英語表記だとAbsorption Charge
電圧値が（バルク電圧）を超えると次の吸収充電ステートに移行するようです。吸収充電に入ると電圧はバルク電圧をキープするように制御されます。そして電流値を徐々に絞って行ってます。
残された20%程度の電流を吸収(absorb)し、ゆっくりと満充電に向けて充電していく。とどこかのHPに書いてありましたが今までだってジャンジャン吸収してたじゃんと思ってしまうのは私だけ？

と思っていたらこんな記事を見つけました。

密閉反応効率というのは満充電状態での充電によるガス発生の吸収率を表すそうです。
密閉反応効率１００％ならば発生したガスをすべて吸収処理出来るという事で下のグラフのＡの区間が相当する。　という事はグラフより0.01CA程度の電流を流しつつけていてもすべて吸収されるという事です


0.01CAという表記のCはバッテリー容量の意味のようで今回は105Ahですので1.05Aという事になります。
バルク充電領域ではMax5.6Aなので約0.056CAなので密閉反応効率は97%くらいになっているので満充電に近づくとガスが発生しちゃうという事ですね。
なので電圧をモニターして満充電に近づいたら充電電流を0.01CAくらいに絞ってしまいガスを発生させないように満充電に持って行く。
つまりガスを全て吸収しながら充電するので吸収充電か。　納得！（合ってるか判らんが・・・）



３．Float　フロート充電　定電圧
図をみると充電が100％まで進んだらモードが切り替わるようです。
充電電圧と充電電流をさらに一段低くしています。
フローティング充電は、自然放電を抑えるために常時補充電を行う段階だそうです。
電圧はアブソーブ充電までの最大電圧(14.5V～15V)から、フロート電圧(13.5V～13.8V)に切り替えられます。
そして、フロート電圧を維持するために必要な小さな電流による充電が継続的に行われます。

４．待機充電　定電圧
この単語はあまり調べても出てきませんでした。
電流値はそのまま、さらに電圧を下げているのでなるべく省電力でフロート充電を続けていくという事のように思いますのでフロート充電と同等に理解しておきます。
大体の説明はバルク⇒吸収⇒フロート　の３ステート充電とう感じになっていましたのでそれでよいと思います。

取説のEQUは均等(Equalizing)充電というものらしいです。

ネットでみつけた説明：
蓄電池の品質を維持するために行う充電方式のひとつで、長期間使用に伴うセル電圧のばらつきを補正し、均一化するために行う充電のこと。直列接続された蓄電池は、浮動充電を長期間継続的に行う運用を続けていると、蓄電池のセルごとに電圧のばらつきが発生し、電位差よる循環電流が発生してセルに悪影響を及ぼすことがある。セルの電圧を均一化することで循環電流を改善できるが、これは定期的に実施する必要がある。均等充電を実施する推奨期間はメーカーによって若干異なるため、システムに応じてメーカーへの確認が必要。
均等充電を行う場合、充電器の出力を上げてセル全体を充電する。全てのセルの電圧を均一化する間、先行して満充電となったセルから水素ガスが多量に放出されるため、均等充電後は補水を行う。これは補水式の鉛蓄電池を正常に使用するための必須事項となる。

どうも密閉型でもやったほうが良さそうだが補水できない構造だからやっちゃ駄目なのでしょう。

このチャージャーの説明書にはこう書いてありました。
このステージはバッテリーが過放電から通常充電に回復されるときにのみ有効となる。
バルク充電ステージと同様に太陽光パネルはバッテリーの電圧が均等充電値に近づくまでフルパワーで素早く充電する。
均等充電のステージにおいては高い電圧と電流で継続的に充電する事が過放電によるエイジングを防ぎバッテリーを活性化させる。

どうやら深放電したあとに勝手にこのステートに入ってしまうようです。
でも取説みると14.4Ｖまでしか電圧を上げないようなのでバッテリーのスペック内なので問題なし。




今回購入したチャージコントローラーのパラメータは下記のようになっています。
この数字の妥当性については今後試行錯誤しながら検証していきたいと思います。




サマリの２，３，４については後日・・・（書くのか？）
需要はなくとも忘備録として書きますよ！



にほんブログ村