チャージーコントローラーの種類

はじめに

このセクションでは、充電コントローラ・タイプとその目的について述べます。私たちは、各コントローラの利点と一種が特定の状況で多種よりも良い理由を見い出します。私たちは、種々のコントローラのサイジングも探ります。充電コントローラは、あらゆるオフグリッドのシステムに属する必須の構成部分です。実際、私たちは、コントローラを持っている場合を除き、オフグリッドのシステムの使用をお勧めしません。それには、多くの正当な理由があります。一般に、充電コントローラには、PWMとMPPTがあります。

充電コントローラの機能

コントローラの主目的は、バッテリの過充電を防ぐことにあります。コントローラは、バッテリのレベルを直接読み込み、一旦、バッテリがいっぱいになれば、ソーラー充電率を遅くしてフロート状態にすることを検知し、バッテリ充電の100%超過を防ぎます。バッテリの過充電が潜在的に破壊につながりうるために、これは重要です。

もう一つのコントローラの目的は、正しい電圧レベルでバッテリを充電することです。これは、バッテリの寿命と健全性の維持のを助けます。さらに、いくつかのコントローラには、充電目標を達成するために、特別な手段でのパネル配線を可能にする、特別な特徴があります。

PWM 充電コントローラの機能

PWMはパルス幅変調を表しており、充電を制御するために使用する方法を表します。PWMコントローラは、バッテリを充電するために、主としてパネルからの電圧を低下させるだけの意味で、より基本的な充電の特徴があります。75~80%の効率のもととなるPWMの場合、この電圧低下は、ワット量の損失に等しくなります。

PWM 充電コントローラのサイジング

PWMコントローラには、それ用のアンペア読みがあります(例えば、30アンペアPWMコントローラ)。これは、コントローラが何アンペアを扱うことができるかを示します(上の事例では、30アンペア)。一般に、PWMコントローラに関して調べたい2種類は、アンペア数と電圧定格です。

以下のコントローラの電気仕様をご覧ください。

モデル 2.5.1

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第一に、私たちは、公称システム電圧を調べたくなります。これによって、コントローラがどんな電圧バッテリ・バンクと互換性を持つかが分かります。この場合は、12Vか24Vのバッテリ・バンクを使用することができます。48Vのバッテリ・バンクのように、これよりも高いコントローラは、働き続けることができません。

第二に、私たちは、定格のバッテリ電流を調べます。この例では、どの場合に30アンペアの定格があるかで、VS3024BNを調べます。私たちは、少なくとも1.25の安全係数を勧めました。すなわち、パネルからの電流に1.25を掛け、それを30アンペアと比較します。例えば、並列な5枚の100ワットのパネルは、5.29 x 5 = 26.45アンペア、26.45アンペアx 1.25 = 33アンペアであり、コントローラにとっては多すぎます。この理由は、日射が1000ワット/m^2を超えるか、傾斜しているときに、パネルが定格よりも多くの電流を流すことができるからです。

第三に、私たちは、最大値を調べます。ソーラー入力。これによって、何ボルトをコントローラに使わせることができるかが分かります。このコントローラは、48V以上を内部で扱うことができません。2枚の100ワットのパネルが直列になっていて、合計で22.5V(開放回路の電圧)x 2 = 45ボルトあるものを調べてみましょう。この事例では、これら2種のパネルを直列に配線することが可能です。

第四に、私たちは、端子を調べることができます。各コントローラには、普通は、端子に対して最大の計器サイズがあります。私たちが調べているコントローラの事例では、それは#6 AWGまで扱うことができます。これは、あなたのシステムに向けた配線を購入するときに重要です。

第五に、私たちは、バッテリのタイプを調べることができます。これにより、どんなバッテリが充電コントローラと互換性を持つかが分かります。これは、コントローラ装置によって充電不能なバッテリを持ちたくないので、チェックするのに重要です。

 

MPPT 充電コントローラの機能

MPPTは、最大のパワー・ポイント・トラッキングを表しており、充電を制御するのに用いる方法を表します。MPPT充電コントローラでは、この充電方法を用いています。これは、いかなる状態でも基本的にパネルの電流と電圧に対する最大の作動点となるものを見い出します。この方法によって、MPPTコントローラは、実際に94~99%効率的です。

MPPTコントローラには、MPPT充電コントローラのサイジングのセクションに記載されるように、2種の特色があります。第一に、コントローラが高い入力電圧を受け入れ、適切な充電に向けてバッテリ・バンク電圧を整合させるために、この電圧を低下できることです。第二に、電圧が低下したとしても、コントローラは、加速電流を介して潜在的に失われた電力を回復することができます。そこで、失われた電圧を補うために、電流量が増えます。

MPPT 充電コントローラのサイジング

MPPTコントローラには、それ用のアンペアの読みがあります(例えば、40アンペアMPPTコントローラ)。コントローラには、電圧定格もありますが、PWMとは異なり、入力電圧定格は、バッテリ・バンクの充電電圧よりも非常に高くなります。これは、MPPTコントローラ特別な性質に起因します。すなわち、バッテリ・バンク電圧まで電圧を下げてから、失われた電力を補うために、電流を増やすのができることです。小型システムで直列接続を避けたければ、高い入力電圧を利用する必要はありませんが、それは、より大規模なシステムで非常に有益です。

P以下のコントローラの電気仕様をご覧ください。

モデル 2.5.2

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第一に、以前に調べたように、このコントローラが12Vまたは24Vのバッテリ・バンクを扱うことができる、と理解されます。

第二に、私たちは、40アンペアの定格電流のためのTracer-4210RNを調べています。

第三に、この場合の100ボルトでは、最大ソーラー入力電圧を調べることができます。この特定のMPPTコントローラは、100ボルトの入力を扱うことができます。それから、これを(最高で)100ボルトまで受け入れて、12Vまたは24Vのバッテリまで低下させます。

直列の400Wのシステムを例に取り上げましょう。あなたには、4枚の100ワットのパネルがあり、それぞれが22.5Vの開放回路の電圧となっています。それら直列の4枚は、4 × 22.5 V = 90ボルトであり、コントローラは、これを受け入れることができます。では、急速電流を無視すれば、その列だけに5.29アンペアが流れることになります。それで、コントローラが40アンペアであれば、私たちには、更に7つの列があって(40/5.29 = 7.5)、2800ワットが使用できることになりませんか?なぜ、仕様書では、最大400Wと規定しているのですか?これに回答するには、私たちは急速電流を必要とします。

バッテリ・バンク電圧で割られるシステムアレイのワット量を取り入れることによって、急速電流を計算することができます。2800ワットの場合では、2800ワット/12V = 233アンペアがありますが、これではコントローラが破壊されます。実際には、400ワット/12V = 33アンペアとなります。この状況では、12Vがおそらく見分けられない電圧であるために、1.25の特大のものを無視することができます。もっと正確に言えば、あなたは、より共通な急速電圧で割るので(これについては、次のセクションで学びます)、400ワット/14.2V = 28アンペアとなります。あなたは問題なく、これを特大とすることができ、28アンペアx 1.25 = 35アンペアとなります。 私たちは、急速電流がなぜコントローラのサイジングにとって重要な部分であるかを見極めることができます。

急速電流 = ソーラーアレイのワット量/バッテリ電圧

充電コントローラのモード

パネルではバッテリ・バンクに充電するために、あなたのコントローラは、バッテリの電圧レベルに基づいて、充電中にどの電圧レベルにあるかを制御します。これら種々の電圧レベルは、種々の充電過程を意味します。

モデル 2.5.3

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均等充電電圧:  均等電圧は、決して見ない可能性の高いものです。それは、およそ20日ごとに起こり、バッテリ・セルを脱硫するために、バッテリを一時的に過充電します。これによって、バッテリ・セルの健全性が維持され、より長く使えるようになります。モデル 2.5.3 でのコントローラの場合には、均等電圧は、使用中のバッテリのタイプに基づいて変化します。この場合、あなたは均等電圧を設定することもでき、それは顧客設定のパラメータを必要とする特定のバッテリに対して有益です。

急速充電電圧: 急速充電は、バッテリの充電中に経験するものの大多数です。これは、仕事の大多数をすることになります。それが各種のバッテリとこの特定コントローラで異なるのを見れるために、ユーザーは、電圧レベルを設定することができます。

浮動充電電圧: 浮動充電は、過充電を防ぐために、バッテリがいっぱいになるときに使用されます。浮動充電では、バッテリを依然として充電しますが、バッテリ・バンクのサイズに依存して、バッテリの自然な放電率と等しい電圧と電流に低下させします。

低電圧の再接続 + 切断: これは、負荷端子を備えているコントローラだけに適用され、次のセクションに述べられます。低電圧の切断は、負荷の切断時のバッテリ電圧レベルです。低電圧の再接続は、負荷が戻る場合のバッテリ電圧レベルです。

追加の特徴

上述の事態を除いて、いくつかのコントローラには、利用可能な追加の特徴があります。以下に、それぞれについて述べます。

モデル 2.5.4

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負荷端子: 負荷端子は、いくつかのコントローラと一緒になっており、DC負荷をバッテリに付ける必要はなくて、コントローラに付けることができます。それは、 モデル 2.5.4.1に示されるように、通常は電球記号で表記されます。 多くの時間は、タイマー機能に対して利用されます。あなたは、日没でONにして、日出でOFFにするように、負荷をプログラムすることができます。これは、照明にとって特に有効です。

LED インジケータ: LED インジケータは、 モデル 2.5.4.3 に見られるように、システムの働き方の基本的な考えを伝えるために使用されます。モデルで見られるように、コントローラは、緑の光の表示によって、パネルが接続され、システムが正常に機能していることを認識します。

モデル 2.5.5

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液晶ディスプレイ: 液晶ディスプレイは、 モデル 2.5.4.2 に示すように、システムの種々の特徴を表示し、システムの中で続いている事象をLED照明よりも正確に描写することができます。特に、このコントローラには、システムの中で何が起きているかを示すアイコンがあります。これは、システムで発生している電圧とアンペア数に対する数値も表示します。全部のコントローラが、液晶ディスプレイを備えているわけではなく、通常は、より高価なコントローラに含まれることに留意してください。

リモートディスプレイ:  

モデル 2.5.6

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リモート・ディスプレイは、基本的にまさしく液晶ディスプレイですが、RJ45コードを使用して、携帯性を含んでいます。

合計:
¥0