バッテリーの充電:多段階充電

しかし、直接飛び込む前に 第3章:ソーラー充電コントローラーの機能と特徴、バッテリーの充電に関する必要な情報を確認したほうがよいでしょう。

この情報に既に精通している場合は、ここから第3章にジャンプできます。

カップに水を注ぐ

カップに水を注ぐ

2.1簡単な解釈

カップに水を注ぐことを想像してみてください–最初は、より速い速度で注ぐでしょう。 カップがいっぱいに近づくと、水の流れが遅くなり、カップから水が溢れ出ないようになります。 逆に、より速い速度で水を注ぎ続けると、最後に流れを止めるのが難しく、そのカップから水が溢れ出てしまいます。

ソーラーバッテリーの充電

ソーラーバッテリーの充電

同じ理論がバッテリーの充電にも当てはまります。

  • バッテリーが少なくなると、充電コントローラーは急速充電のために大量のエネルギーを供給します
  • バッテリーがいっぱいに近づくと、電圧と電流を調整して充電器の速度を落とします。
  • バッテリーがいっぱいになると、フル充電を維持するためにわずかな電力しか送信しません。

これがいわゆる多段充電です。

2.2例:3-4ステージ

セットポイント:

多段充電(3〜4段)の例である以下の内容をわかりやすくするために、まず専門用語の「設定値」について説明します。

簡単に言えば、

ソーラー充電コントローラーは、セットポイントと呼ばれる特定の電圧で充電率を変更するように設定されています。

設定値は通常温度補償されており、多段充電の例の後でこのトピックについて説明します。

それでは、例を詳しく見ていきましょう。

以下は、4段階の充電があるモーニングスターの例です。

モーニングスター4段階の充電

出典:モーニングスター、4段階の充電

2.2.1ステージ1:バルクチャージ

この段階では、バッテリーバンクは低く、その電圧は吸収電圧設定値よりも低くなっています。 したがって、ソーラー充電コントローラーは、充電のために可能な限り多くの利用可能な太陽エネルギーをバッテリーバンクに送信します。

2.2.2ステージ2:吸収電荷

その電圧が吸収電圧設定値に達すると、ソーラー充電コントローラーの出力電圧は比較的一定の値を維持します。 安定した電圧入力により、バッテリーバンクの過熱や過度のガス発生を防ぎます。 通常、バッテリーバンクはこの段階で完全に充電されます。

2.2.3ステージ3:フロートチャージ

ご存知のように、バッテリーバンクは吸収段階で完全に充電されており、完全に充電されたバッテリーは太陽エネルギーを化学エネルギーに変換できなくなります。 充電コントローラーからのそれ以上の電力は、過充電であるため、加熱とガス化にのみ変換されます。

蛇口からトリクル

蛇口からトリクル

フロートステージは、バッテリーバンクが長期間過充電されるのを防ぐように設計されています。 この段階で、充電コントローラーは充電電圧を下げ、トリクルのように非常に少量の電力を供給して、バッテリーバンクを維持し、それ以上の加熱とガス発生を防ぎます。

2.2.4ステージ4:イコライゼーション料金

イコライズ充電は、バッテリーバンク内のすべてのセルを水平にするために、吸収充電よりも高い電圧を使用します。 私たちが知っているように、直列または/および並列のバッテリーはバッテリーバンクを構成します。 バッテリーバンク内の一部のセルが完全に再充電されていない場合、この段階ですべてのセルが完全に再充電され、すべてのバッテリーの化学反応が完了します。

沸騰したお湯

沸騰したお湯

ステージ3(バッテリーバンクが完全に再充電されたとき)に続くため、電圧を上げてバッテリーにさらに電力を送ると、電解質は沸騰しているように見えます。 実際には、暑くはありません。 それは電解質から生成された水素であり、多くの気泡を生成します。 これらの泡は電解質をかき混ぜます。

このように電解液を定期的に攪拌することは、バッテリーバンクが浸水するために不可欠です。

定期的な過充電と見なすことができますが、AGMやGelなどの密閉型バッテリーではなく、フラッドバッテリーなどの特定のバッテリーには有益です(場合によっては不可欠です)。

一般的に、バッテリーの仕様でイコライゼーション充電の持続時間を見つけ、それに応じて充電コントローラーでパラメーターを設定できます。

2.3浸水したバッテリーバンクが均等化を必要とする理由

要するに、

鉛蓄電池の硫酸化を防ぐため。

放電の化学反応

放電の化学反応

バッテリー放電の化学反応により、通常はプレートの表面に付着している柔らかい硫酸鉛の結晶が生成されます。 バッテリーがこのような状態で動作し続けると、時間が経つにつれて、柔らかい硫酸塩の結晶が増殖し、さらに硬くなり、柔らかいものに戻すこと、または一部であった材料をさらに活性化することがかなり困難になります電解質。

鉛蓄電池の硫酸化は、電池の故障の惨劇です。 この問題は、長期間充電不足のバッテリーバンクでよく見られます。

完全に充電すると、柔らかい硫酸塩の結晶を活物質に戻すことができますが、ソーラーパネルが小さすぎるか、バッテリーバンクが大きすぎる、設計が不十分な太陽光発電システムでは、ソーラーバッテリーが完全に充電されることはめったにありません。 。

鉛蓄電池の硫酸化

鉛蓄電池の硫酸化

この問題を解決できるのは、高電圧での周期的な過充電だけです。 つまり、高電圧で動作する均等充電は、気泡を生成し、電解液を攪拌します。 そのため、ステージ4はバッテリーバンクの浸水に不可欠です。 多くのオフグリッドソーラーシステムでは、通常、発電機と充電器を使用して、バッテリーの仕様に従って、浸水したソーラーバッテリーを定期的に均等化します。

2.4制御設定点と温度

温度センサーがあれば、吸収設定値(ステージ2)、フロート設定値(ステージ3)、等化設定値(ステージ4)はすべて温度を補正できるので、この点について少しお話ししたいと思います。トピック。

一部の高度な充電コントローラーでは、多段充電の設定値がバッテリーの温度によって変動します。 これは「温度補償」機能と呼ばれます。

コントローラには温度センサーがあり、バッテリーの温度が低い場合は設定値が上がり、その逆も同様です。温度が高くなるとそれに応じて調整されます。

温度センサープローブ

温度センサープローブ

一部のコントローラーには温度センサーが組み込まれているため、温度を検出するにはバッテリーの近くに設置する必要があります。 他の人は、バッテリーに直接接続する必要がある温度プローブを持っているかもしれません。 ケーブルがそれをコントローラーに接続し、バッテリーの温度を報告します。

温度変動が毎日15℃を超える状況でバッテリーを使用する場合は、温度補償付きのコントローラーを採用することをお勧めします。

2.5制御設定値とバッテリータイプ

電池の種類については、太陽電池に関する別の記事をお勧めします。

ほとんどの太陽光発電システムは、ディープサイクル鉛蓄電池を採用しており、フラッドタイプとシールタイプの2種類があります。 鉛蓄電池は経済的であるだけでなく、市場でも普及しています。

さまざまな種類の太陽電池

さまざまな種類の太陽電池

バッテリーの種類は、ソーラー充電コントローラーの設定値の設計にも影響します。 最新のコントローラーには、太陽光発電システムに接続する前にバッテリーの種類を選択できる機能があります。

2.6理想的な設定値の決定

最後に、理想的な設定値を決定することについての理論に到達します。 率直に言って、それは急速充電とメンテナンストリクル充電の間の平衡についてです。 太陽光発電システムのユーザーは、周囲温度、日射強度、バッテリーの種類、さらには家電製品の負荷など、さまざまな要素を考慮する必要があります。

上位1つまたは2つの要因にのみ対処する必要があります。 ほとんどの場合、それで十分です。