にゃんた発電所　シャープ単結晶、ＣＩＳ: ソーラーチャージ

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2024年12月18日水曜日

【故障修理】MidNite Solar CLASSIC 250 MPPT ソーラー充電コントローラー修理

ブログ読者様からの依頼品です。
症状は、「ソーラーパネルから充電時、リレー動作後、液晶暗転」

動作模様は動画にまとめましたが、フォトカプラ破損だったようです。
通常、FET外した状態でも駆動信号出るんですが、片側がよく分からずもやもやしてます。
動作原理分かる方、コメント頂けたら嬉しいです。

2020年5月23日土曜日

東芝 SCiB AM01202CCA を24Vシステムで使う場合について

読者様から質問を頂きました。

　『どのような機器を用意すれば使えるのか？』

いやぁ、参った。バッテリ関連機器はピンキリで、自分とかは怪しい中華や有名メーカーのジャンクを直して使っているので、具体的な機器の選定は苦手分野です。((+_+))

　なので、機器選定に必要な考え方や、自分目線で選定したらって感じでまとめてみました。参考になれば幸いです。

【充電編】

　リチウム電池の充電器と言っても、特別なことをしている訳ではなく、定電流/定電圧(CC/CV)を供給できる電源です。配線の太さにもよりますが、AC100Vで連続供給できるのは概ね900Wですので注意して下さい。

　これにリチウム向けの安全機構として温度監視やMax充電量の設定が出来るものがリチウム向けとして売られています。安価な中華製品は概ねCC/CV電源機能しかありません。(*´ω｀*)

　Maxに充電するなら、32.4V　30A 充電器ですが、一般的な電圧ではないので購入後調整が必要。後述するインバータ電圧も考慮すると一般的な29.4V 25A がお勧めかな。

AliExpress.com Product 29.4V 25A Charger 24V Li-ion Battery

次に、24V鉛バッテリ向けの充電器について考えてみます。
一般的な鉛バッテリの充電器は、３つの充電モードを切り替えて充電しています。

１．バルク充電モード

　・充電器が出せる最大電流で充電(CC)します。

　・通常 29.0～30.0V(14.5～15.0V×2)付近で停止しアブソープ充電に移行します。

２．アブソーブ充電モード

　・定電圧充電(CV)します。

　・通常バルク充電停止電圧と同じです。

　・一定電流以下または規定時間でフローティング充電に移行します。

３．フローティング充電モード

　・バッテリ残量が低下しない程度に、定電圧充電(CV)します。

　・通常27.0～27.6V(13.5～13.8V×2)

　一般的にリチウム電池の充電電流は細かな管理が必要ですが、バッテリ性能が十分高ければ充電電流を意識せずに使うことが可能です。

　SCiB AM01202CCAの場合、充電完了まで高速充電可能なので

　　　24V×120A = 2880W

一般的なAC100V充電器の容量をはるかに超えています。( ﾟДﾟ)

以上をSCiB AM01202CCAの放電特性と重ねるとこうなります。

　バルク充電、アブソーブ充電で85%程度まで充電できますが、フローティング充電に移行すると約60%まで再充電されません。

　ソーラーチャージャであれば毎日リセットが掛かるので問題ありませんが、UPSのような常時充電している機器ではバッテリの能力を有効活用出来ない場合があります。

　ちなみに、ソーラーチャージャーでは電圧設定を変更できるものもありますので、リチウム電池で使う場合はこちらがお勧めです。

ＰＷＭ方式
※太陽光パネルの電圧=バッテリ電圧となるため、Vmp電圧と乖離すると効率が下がる。

　MPPT方式と比較して小型軽量なので、車載向けにはいいかも。10A、20A、30Aの他 USB出力 2Aで6種類ある。電流はMOSFETの違いだと思うので、USB2A_30がいいかな。

ＭＰＰＴ方式
※太陽光パネルの電圧を最適に保ちながらバッテリに充電可能。パネル電圧の選定範囲を広くとれる。パネル電流に応じて選定します。
　厳密なMPPT機器は少ない。発電量が少ない場合はPWMに切り替わるので、太陽光パネルに合わせて選定したいところ。

参考として、12V向けにカスタマイズした時はこんな感じでした。
　・EPEVER TRIRON 3210N セットアップメモ1　メモ２
　・Tracer 4210A(現EPEVER)

番外編
　12V向けの太陽光パネルを使っている場合、24Vシステムで使うためには買い替えが必要。そんな時は昇圧タイプも選定のひとつ。

【インバータ編】

既に東芝のSCiBバッテリについて　特徴とか使い方とかでも述べていますが、最近のインバータは32V付近まで対応しているので安心です。

個人的なお勧めは、DENRYO SP-1500。SP-2000も気になるが、24Vだと83Aなので配線で苦労しそう。あとSP-1500の方が流通量が多いせいか、費用対効果も良い。(*´ω｀*)

【コネクタとかブレーカとか】

　配線まわりはこちらでまとめています。
ただ、24Vで1500Wとか2000Wだと62～83Aなので、選定するときは注意が必要です。特に安価な遮断機は少ないので、良い情報がありましたら提供していただけると助かります。2000W以上必要なら48V以上で組むのが楽でいいです。
　※実際はインバータの変換効率(83%)も考慮する必要があるので、最悪値は74～100Aとしたほうがいいかもしれません。

2020年2月11日火曜日

MPT-7210A 設定マニュアル (リーフ14Sを充電する場合)

最近MPT-7210Aの記事が多かった事もあり、設定方法の質問を頂きました。

この辺の記事については『七転び八起き太陽光発電所』さんのブログがお勧めです。

・昇圧型MPPTコントローラ MPT-7210Aを評価してみた。

・昇圧型MPPTコントローラMPT-7210A評価その2

・昇圧型MPPTコントローラMPT-7210A　つかえねー

・昇圧型MPPTコントローラMPT-7210Aつかえます!!

・昇圧型MPPTコントローラMPT-7210Aの夕暮れの挙動

要点だけまとめますと、

【１】設定開始

　・太陽光パネル電圧　接続するパネルのVmpを入力。バッテリの場合は想定される値。

　・最大充電電圧　　　14Sの場合、Cell 4.1V ⇒ 57.4V、Cell 4.2V ⇒ 58.8V

　・最大充電電流　　　初期値は5.0A、発熱見合いで調節。最大10A

【２】電流以降の設定をする場合はここで長押し。

・画面消灯時間　最大5分、30秒単位

・過充電防止(バッテリ容量)　Ah

・過充電防止(充電時間)

・起動時キーロック

・起動時充電開始　ディフォルトOff

【3】設定保存。フロッピーマークが赤くなっている状態でＯＫ押下

【番外編】上↑長押しで設定モード起動。画面の明るさを調節できます。

セットでファン回転数。発熱見合いで調節。ファンが煩いので冷却を別に用意したほうが良いです。

2019年7月7日日曜日

【BMS】DYKB 1.2A Balancer を中華PWMソーラーチャージャで充電してみた

試作したLEV40 7Sバッテリを単に充電するのもあれなんで、先日修理した「中華ソーラーチャージャ MOHOO 30A(PWM)」を使ってみました。

このチャージャ、出力に関する設定はいくつかあるのですが、充電に関する項目がほとんどなく、唯一それらしい設定の太陽光パネルOFF設定もなにを設定しているのかチンプンカンプンという代物。

太陽光パネルは使えないので、安定化電源ZX-400Lから32V 7Aを供給します。

観察から、

　28.0Vまで:バルク充電にてパネル直結

　28.0～28.5V:PWM制御で28.5Vまで緩やかに制御。

であることが分かりました。数時間放置してみましたが、28.5Vを超えることはありませんでした。

LEV40 1Sの電圧は4.07Vなので、バランサの誤差 180mVでの最悪値(4.02×6、4.2)では平均4.045Vと少しオーバーしています。まぁ、このくらいは誤差の範囲だと思うので問題なしと判断しますが、気になる方はもう少し電圧設定を下げられるチャージャしたほうが良さそうです。

2019年6月17日月曜日

【故障修理】中華ソーラーチャージャ SL-03 その２

Facebook友の有安さんから故障したソーラーチャージャを譲って頂きました。
回路の勉強を兼ねて修理していきたいと思います。

前回までのあらすじ
・DC-DC Converter XL7015E1 の破損を確認。

Aliに頼んでいた部品が届きました。6/5発注なので12日と比較的早め。10個で379円。

早速載せてみました。ヒートガンを使いたくて無理やりやったらトランスのテープが少し溶けてしまいました。結局うまくいかず半田コテを使いました。 ^^;

　安定化電源にて40V 0.5Aをバッテリ端子に供給し、5.0Vが出力されていることを確認。その後、動作範囲で振ってみて正常動作を確認。

　最後に70Vでの発熱テストです。

内部消費のみであれば40℃と問題ないレベル。
USBを使う方は冷却を検討したほうがいいかも。

少し意地悪な実験
・LEV40 7S 60A BMSを接続。バッテリ電圧がきちんと出ています。

・ソーラーパネル(安定化電源 40V 1A)を入力しBMSの充電FETをOffにすると・・・
あらら、40Vになっちゃいました。90V入れてたらXL7015E1の上限80Vを超えてしまうかもしれません。

・いやいや、そんなことない。ソーラーチャージャーの充電停止電圧が56Vなので30Vにすれば止まるはず。　再度充電開始、BMSの充電FETをOffにすると・・・・。
　ソーラーチャージャの画面は36Vと28Vが数秒おきに変わります。オシロで見ると充電、充電停止が定期的に発生しているのが分かります。 ※テスタはバッテリ端子を測定

時間を細かくすると、ソーラーパネル(安定化電源) 40Vとバッテリ 28Vを行き来しているのが分かります。PWM制御ってこんな感じに充電するんですね。

バッテリ電圧=DC-DC Converter 入力電圧なので、太陽光パネルのVocが80Vを超えるとMax電圧を超えてしまうかもしれません。

　ただし、この辺はソーラーパネルの電圧が80V以上の時は止めればいいだけなので、ちゃんど制御されているはず・・・・。

・ソーラーパネル(安定化電源 81V 0.5A)で、充電FET Off

はい。しっかり81.6V流れ込んてきちゃいました。

再度いいますけど、

DC-DC ConverterのMax電圧は80Vです。

　パネル選定の際はVoc 80V以下。条件によっては多めに入る場合もあるので75V以下を選定するのが良さそうです。

2019年6月8日土曜日

【故障修理】中華ソーラーチャージャ SL-03

Facebook友の有安さんから故障したソーラーチャージャを譲って頂きました。
回路の勉強を兼ねて修理していきたいと思います。

☆商品紹介
中華ソーラーチャージャ SL03-4830A です。

充電パラメータが可変なので、リチウムイオン電池にも対応している優れもの。

PWMタイプなので値段も安く、これから独立系DIYを始める方にお勧めです。

AliExpress.com Product - SL-03 Solar Charger

☆故障状況
　直接的な故障要因は不明。バッテリを接続しても液晶画面は消えたまま、太陽光パネルを接続するも充電しない状態とのことでした。

☆中身を確認してみた
　裏面のヒートシンクを外すと２ヶ所放熱している部品があります。

基板を取り出してみました。表面はLCDとマイコン、電源。
30Aのヒューズがありますが健在でした。ヒューズの両隣のジャンパのように見えるのはシャント抵抗ですね。これで電流を測ります。

念のため基板のダイオードと思われる部品も調べてみたが、特段の異常なし。
・M7 整流ダイオード（1000V1A）

・S4 ショットキーダイオード

裏面はPower MOSFET IRFS4010が3個。耐圧100V、180A
左がライト用、右が太陽光パネル用。太陽光パネル向けFETは直列接続され同時駆動されており、真ん中がセンサー回路に繋がっています。
　不明点１.FET 1個でいいと思うのですが、2個必要な理由は？？

IRFS4010(データシート)

目視での点検、主要な端子をテスタであたってみるものの、短絡など目立った異常なし。

☆光を当てて回路を見やすく してみました。
　LCD配下の配線が分かりにくいのですが思いのほかシンプルな構造です。

☆マイコン周辺から 攻めてみた
　LCD画面が出ないことからマイコン周りの電源を確認してみる。

・nuvoTonのARMマイコン M054LDN　データシート
　DC入力は+5V(電圧範囲 -0.3~7.0V)

テスト端子、回路からVdd、？、？、？、GNDまでは判明。
Vddは0.5V程度なのでマイコン電圧異常を確認。

なんとなくリファレンスデザインのSWD Interfaceに見えてきた。
　Vdd、ICE_CLK、ICE_DAT、nRST、GND
ってことかな。

マイコン電源が来ていないので電源ICを確認する。
DC to DC Converter XL7015E1(データシート)
　入力電圧範囲 5～80V、出力 1.25～20VのDC-DCコンバータ。ついている場所からUSB用+5Vかと思ったが、これ以外の電源回路が見当たらないこと、上記マイコンが+5Vで動作していることから共通なのかもしれない。

すぐ隣のコンデンサまでバッテリ電圧が来ており、Pin1.VINに接続されている。

Pin1.VIN +48Vに対して、Pin2.SW +0.5V ！！　異常を確認。

回路的にショートしていないようなので、試しに+5Vを入れてみると・・・・
おぉ、動いた！

当初下位機種の4810Aや24V版かもと言われましたが、設定が48V向けであること、ヒューズが30A、そして起動画面に30Aとあるので4830Aで間違いなさそうです。

電源IC XL7015を取り外し、Pin2.SW端子に+5.9Vを掛けたところTEST端子およびUSB端子にて+5Vが出るようになりました。

☆あとは部品が届くのを待つだけ です。
といっても中華なんでいつ来るか分かりませんが・・・orz

追記
・液晶画面がシンプルすぎて良くわからないのでメモ。

上段２列が通常時、下段２列が設定時の内容。

設定１:Load working model
　　　出力(ライト)のOn/Off設定
　　　　　00h:太陽光パネルでOn/Off
　　　　　01～15h:太陽光パネルで制御、xx時間後に消灯
　　　　　16h:手動でOn/Off
　　　　　24h:常時On
設定２:Light Sensitivity
　　　昼夜の判定閾値。規定値は30%(バッテリ電圧のxx%)
設定３:Charging Voltage
　　　充電停止電圧
設定４:Float Charging Voltage
　　　満充電時の保持電圧
設定５:Under Voltage recovery Voltage
　　　設定6で停止後、再放電と判断する電圧。
設定６:Under Voltage protection Voltage
　　　放電停止電圧
設定７:Temperature compensation Voltage
　　　鉛バッテリの充電電圧補正値(規定値 -4 ⇒ 4mv / 2vfC)。
　　　リチウムバッテリ利用時は0とする。