【リーフバッテリを使った独立型システム構築】 運用テスト2日目

リーフのリチウムイオンバッテリを活用した独立型太陽光システム構築に向け一歩一歩進めています。

製作記事はこちら

稼働停止後のバッテリ端子電圧は、
バッテリ両端電圧 32.15V(4.01、4.01、4.01、4.01、4.02、4.02、4.02、4.02)

昨日よりも0.05V高めで停止しました。

GTI送電グラフは、

リミット設定である190Wに綺麗に収まっています。今日は晴天に恵まれ、全天日射量が14.19MJ/m2。送電量 1,160Whありました。

全天日射量からの予測値は、1,330Whなので、約13% (170Wh)がバッテリ充電で消費された計算になりますが、バッテリ電圧が少し高めなのを考慮して損失は10%程度とします。

現状の300Wパネルだと少しもったいないですが、今後パネル容量を増やした場合には重要な仕組みになります。

今後の予定としては、１週間程度この状態で運用しあたと、CTセンサによる協調運用へ移行していきたいと思います。

【リーフバッテリを使った独立型システム構築】 運用テスト１日目

リーフのリチウムイオンバッテリを活用した独立型太陽光システム構築に向け一歩一歩進めています。

過去記事
　・リーフバッテリ購入、システム電圧の選定
　・COTEK SP700-124インバータ購入。ちょっと見当違い。
　・バッテリ収納箱の制作
　・絶縁版の制作
　・バッテリ部の配線
　・BMSの確認と配線準備
　・BMS設置と仮配線
　・太陽光パネルで充電して見た
　・とりあえず完成！

今日から運用開始です。まだヨチヨチ歩きですが、不思議と安心して見ていられます。

当面はＡＣインバーターは利用せず、太陽光パネルで発電した電力は全てＧＴＩに供給し、ＧＴＩの開始電圧⇒停止電圧の差分である１Ｖ分の充電でどのくらい損失が発生するかを把握します。

ＧＴＩの送電グラフがこちら、８時の送電は動作確認ですので無視してください。

12時前にバッテリ電圧が33Vに達し、GTIが起動しています。単純に設定値の200W(当初300Wとしていましたが、200Wに変更)出力するのではなく、安定して送電できる量を考えながら送電しているようです。おそらく姉妹機の風力発電用のアルゴリズムを活用していると思われます。その後電圧の低下とともに出力が低下し19時ころまで微弱ながら送電していました。

GTI送電電力　689Wh、前橋の全天日射量が11.97MJ/m2で過去の実績では1,170Whありますので、かなり少ないです。

要因としては、昨日若干ですがインバーターを起動していたので、その分バッテリが減っていたのでしょう。

あと、今後故障した際の比較用として回路電圧を確認してみました。

	バッテリ	端子台	バッテリ チェッカ	差分
S1	4.00	4.00	4.020	0.020
S2	4.01	4.01	4.021	0.011
S3	4.00	4.00	4.008	0.008
S4	4.00	4.01	4.020	0.010
S5	4.01	4.01	4.024	0.014
S6	4.01	4.01	4.015	0.005
S7	4.01	4.02	4.041	0.021
S8	4.01	4.02	4.037	0.017
両端電圧	32.10	32.10	32.20
バッテリケーブル両端	32.10
ＢＭＳ出力	32.10
整流ダイオード	31.55
ＡＣインバータ入力	31.55
GTI入力	32.10
ＧＴＩ表示	32.0

バッテリチェッカは実際よりも少し高めに表示されるようです。

セルバランスは引き続き良好。この調子ならメンテ用コネクタは不要かもしれません。

【リーフバッテリを使った独立型システム構築】 とりあえず完成！！

リーフのリチウムイオンバッテリを活用した独立型太陽光システム構築に向け一歩一歩進めています。

今回は色々一気に進めてしまいました。

作業内容は、
　・バランスコネクタの分岐、バッテリチェッカーの取り付け
　・整流ダイオードの放熱板取り付け
　・ＢＭＳ基板の固定。
　・ＧＴＩの接続
となります。

最初にバランスコネクタの分岐からです。

　当初８Ｓバランスコネクタケーブルはラジコンでも使われているので容易に手に入ると考えていました。ところが大概が７Ｓまでしか売っていません。海外通販ならあったのですが、今は春節でお休みです。コネクタ自体は汎用のＪＳＴ　ＸＨコネクタなので部品から作ることにしました。

用意するもの。

　・日本圧着端子製造（ＪＳＴ）　ＸＨコネクタ　ハウジング９Ｐ　XHP-9

　・日本圧着端子製造（ＪＳＴ）　ＸＨコネクタ　ハウジング用コンタクト

　・ケーブル　少々

こういった部品はせんごくネット通販が便利です。翌日には届きます。

ケーブルが出来たらBMSとバッテリチェッカーに接続します。当初コネクタのみで行うか悩みましたが、今後のメンテを考えて端子台としました。
写真ついでに、整流ダイオードの熱対策もここで紹介します。鉄板を敷くだけです。はい。

バッテリ側はこんな感じにしました。以前よりもかなりすっきりしたと思います。

BMS基板の固定は、LED優先で放熱板が下になってしまうため、5mm浮かしています。

回路としては完成したのでGTIを接続します。そのまま接続すると一気に流れてしまうので、

　・送電電圧　32V(33.0Vで送電開始、31.9Vで送電停止)

　・最大電力　300W

と設定した後に接続します。バッテリ放電モードの実運用は初めてなので、ヒューズは低めの25Aとしました。

バッテリ電圧が32V付近であり、GTIは33Vにならないと送電しないのですが、ブレーカーを切った状態で接続しているので、太陽光パネルの電気が直接ＧＴＩに行き送電開始しました。

夕方で太陽光パネルからは10～50Wと不安定ですが、バッテリ接続後もＧＴＩが動作し続けています。
　　太陽光パネル　8W
　　ＧＴＩ送電　　　　29.5W
太陽光で発電した電気をバッテリで充電しつつ、余った電気をＧＴＩで送電しています。

その後日が沈み、バッテリ電圧が32Vを下回った段階で送電は停止しました。

残容量81%とベストな状態です。

完成後のレイアウトはこちらです。あとはフロントカバーがあれば最高ですね。

【リーフバッテリを使った独立型システム構築】 太陽光パネルで充電して見た

リーフのリチウムイオンバッテリを活用した独立型太陽光システム構築に向け一歩一歩進めています。

過去記事

　・リーフバッテリ購入、システム電圧の選定

　・COTEK SP700-124インバータ購入。ちょっと見当違い。

　・バッテリ収納箱の制作

　・絶縁版の制作

　・バッテリ部の配線

　・BMSの確認と配線準備

　・BMS設置と仮配線

仮配線まで完了したことで、回路的に問題ないか検証することが出来ます。予定ではバランスコネクタ周りを作成する予定でしたが、晴天に恵まれましたので充電テストを行いたいと思います。

現在の充電回路は

・電流制御　⇒　なし。

　太陽光パネルで発電した電流が全て充電電流となる。リーフバッテリは32Ahのパックが2並列×2直列なので、30A程度の充電は余裕でしょう。

・電圧制御　⇒　ＢＭＳまかせ。

　中華BMSに任せるのは怖いのですが、過充電保護電圧である4.22～4.28Vで停止するはず。上限電圧に達する前にGTIで消費し、２重に保護します。将来的には設定電圧で停止する充電器を導入する予定です。

上限電圧の確認は危険なので後日に回し、今日は300WパネルのMAX発電に回路が持つかチェックしたいと思います。

実験の様子はこちら、充電コネクタにＷ計を取り付け、電圧はテスタで測定します。

１０時頃から実験開始しましたので、パネルから２００Ｗも供給されています。

１時間ほど様子を見ていましたが、問題なさそうです。次は発熱状態を確認します。

前面。コネクタ端子周りで若干発熱していますが、問題なし。

回路まわり。当初予想通り、整流ダイオードが発熱しています。極寒の環境で３０Ｖ６Ａでこれですから対策が必要です。

回路回りを側面から確認しましたが、ダイオード以外は問題なし。

裏面。バッテリ部分が熱を持っているように見えますが、金属面に自分の熱が反射しているだけなので問題なし。太陽光パネルからのケーブルが６Ａの電流で発熱しているくらいです。問題なし。

測定結果
　10:18開始　　開始時の電圧等をメモするのを忘れてしまいました。 ^^;

　10:43　充電 200.7W(32.6V、6.1A)、バッテリ電圧 31.4V(BMS 31.4V)
　　　　　S1 3.94V、S2 3.94V、S3 3.95V、S4 3.95V
　　　　　S5 3.94V、S6 3.94V、S7 3.94V、S8 3.94V

　11:24　充電 204.6W(32.8V、6.2A)、バッテリ電圧 31.6V(BMS 31.7V)
　　　　　S1 3.98V、S2 3.98V、S3 3.99V、S4 3.99V
　　　　　S5 3.98V、S6 3.98V、S7 3.98V、S8 3.98V

12:18　充電 191.9W(33.0V、5.8A)、バッテリ電圧 31.8V(BMS 31.9V)
　　　　　S1 4.00V、S2 4.00V、S3 4.00V、S4 4.00V
　　　　　S5 4.01V、S6 4.01V、S7 4.01V、S8 4.01V

２時間で443.2Wh、13.5Ah充電することが出来ました。この状態でインバータ入力電圧は31.4Vで赤の警告灯が点いていますが、なんとか動作しています。

バッテリチェッカで79%ですし、BMSの上限電圧制御も不安なのでこの辺を上限電圧とします。

リーフバッテリの性能か、BMS管理の賜物か不明ですが、セル間電圧はきれいに揃っています。何回か同様の実験を行い。観察していきたいと思います。

【リーフバッテリを使った独立型システム構築】 仮配線と動作確認

リーフのリチウムイオンバッテリを活用した独立型太陽光システム構築に向け一歩一歩進めています。

過去記事
　・リーフバッテリ購入、システム電圧の選定
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　・バッテリ収納箱の制作
　・絶縁版の制作
　・バッテリ部の配線
　・BMSの確認と配線準備

今回はBMS取り付けと太陽光パネル、インバーターまでの最低限のルートを作成します。

当初はBMSとバッテリとの間にブレーカーを接続していましたが、ブレーカー切断時にバランスケーブルに大電流が流れてしまうため、プラス側に移動しました。

まだ試行錯誤ですが、配線構成は下図の通りです。まだＧＴＩは接続せずインバーターによる放電テストのみ実施しています。

ＰＤ１００８は一つしかないので、太陽光パネルへの逆流防止とＡＣインバーターの供給電圧の抑制（約0.5V下げ）に半分ずつ使用しています。

今後はバランスコネクタを分岐しバッテリチェッカを接続したのち、充電テストを行う予定です。

【リーフバッテリを使った独立型システム構築】 BMSの確認と配線準備

リーフのリチウムイオンバッテリを活用した独立型太陽光システム構築に向け一歩一歩進めています。

過去記事
　・リーフバッテリ購入、システム電圧の選定
　・COTEK SP700-124インバータ購入。ちょっと見当違い。
　・バッテリ収納箱の制作
　・絶縁版の制作
　・バッテリ部の配線

初めてのBMS(バッテリマネジメントシステム)なので、要領がなかなかつかめません。

購入した物品。

表面。3.7V ８セル、60AのBMSと記載されています。中国では3.3VのLiFe用も多いので注意しましょう。

裏面。販売時の写真ではコネクタ付近にLEDがあり、点灯するらしいです。どういうときに点くのかは不明。

マニュアルはこの紙切れ1枚。バッテリ接続端子、充放電端子、バランスコネクタの３種類となります。配線を間違えると燃えるので注意とあります。

販売画面にあったデータシート。

バッテリコネクタの確認。1.6mm穴が4個ありますが、放熱版が近くにあるので配線に注意です。

充放電コネクタ。Ｃ端子のみ使います。こちらは1.6mm穴が2個。

60Aなので14sqくらい必要なんでしょうが、コネクタ端子が貧弱なので5.5sqで配線します。足りない電流はヒューズで調整します。

なんとか付きました。

表面もこれなら安心かな？

配線のついでに、放熱版を取り外してみました。

修理することはないと思いますが、念のためメモしときます。

【リーフバッテリを使った独立型システム構築】 バッテリ部の配線

リーフのリチウムイオンバッテリを活用した独立システム構築に向け一歩一歩進めています。

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　・リーフバッテリ購入、システム電圧の選定

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　・バッテリ収納箱の制作

　・絶縁版の制作

安心して配線できる環境が出来たのでバッテリを接続していきます。

コンパクトなバッテリなので、銅板で接続します。ホームセンターで1mm厚のものを購入。

適当に採寸しカットします。リーフバッテリの端子は上下がM6、真ん中がM4なのでM6を8枚、M4を4枚作成します。

バッテリブロック間はヒューズを使います。隣り合ったブロックがショートした場合保護してくれます。素人なので安全第一です。

組み上げるとこんな感じになります。真ん中のヒューズはBMSに合わせ60Aとしました。

上段にはバッテリ制御回路を構築します、
　・配線ケーブルは14sqでも良かったのですが、カッコいいので22sqを選択。
　・太陽光パネルからの受入／ＡＣインバーターの電圧降下用として１００Ａ整流ダイオード(PD1008)。
　　　※ 発熱が結構あるようなので、放熱版をどうするか検討中
　・回路保護／作業時のスイッチとして100Aブレーカースイッチ。

あとはBMS(バッテリマネジメントシステム)を設置しますが、基板のみなので設置方法を検討する必要があります。とりあえず、バランスケーブルだけ取り付けたいと思います。コネクタを接続し、

バッテリと接続します。これで８セルリチウムイオン電池として使えるようになりました。ラジコン用の充電器で充電可能です。

バッテリチェッカーにて31.68V、リポ読みで74%、HVリポ読みで75%でした。リーフバッテリとは特性が異なるでしょうが、目安程度には使えそうです。

このバッテリチェッカーは高機能で、セル間電圧も一発で分かります。

最大セル

最小セル

【リーフバッテリを使った独立型システム構築】 絶縁版の制作

リーフのリチウムイオンバッテリを活用した独立型太陽光システム構築に向け一歩一歩進めています。

過去記事

　・リーフバッテリ購入、システム電圧の選定

　・COTEK SP700-124インバータ購入。ちょっと見当違い。

　・バッテリ収納箱の制作

リーフバッテリが棚に固定されたので配線作業に進めたいのですが、何かの拍子に本体の金属と接触しそうで怖い感じがします。

そこで、ホームセンターで塩ビ板を購入してみました。厚さ2mmのデラックス版です。（＾＾；

エイヤッと勢いで加工。手作業なので結構時間がかかりましたが、まぁまぁの出来栄えです。

取り付けた状態がこちら。明日は配線できるかな？

【リーフバッテリを使った独立型システム構築】 バッテリ収納箱の制作

リーフのリチウムイオンバッテリを活用した独立型太陽光システム構築に向け一歩一歩進めています。

過去記事
　・リーフバッテリ購入、システム電圧の選定
　・COTEK SP700-124インバータ購入。ちょっと見当違い。

リーフバッテリは色々な資料を見るかぎり積み重ねて使うようですが、中古リーフバッテリは少し膨らんでいるのでお腹があたってしまいます。そこでスペーサで隙間を作り重ねてみました。

リーフバッテリは上＋と下＋の２種類あるのですが、２並列×４直列としたいので、上上下下上上下下と重ねていきます。本棚がベースなので300mmしかなく少しはみ出しています。専用の部屋に設置するわけではないので、端子周りをカバーする仕組みを考えなければいけません。

背面

まだまだやることは山積みですが、ゆっくり進めていこうと思います。