ソーラーパネル増設

先日ソーラーパネルを設置してから、１週間乗らなくてもセルの回りが調子よく、気温がかなり低くなったこの時期でもキュル、ポンでエンジンがかかるようになりました。

私のデリカはセキュリティとドライブレコーダーが常時監視をしているので、暗電流を測ったら案の定、８０mAもありました。これだけ暗電流が多いと、１枚のソーラーパネルでは到底まかない切れないので同じパネルを並列接続で増設しました。

ソーラーパネルが増えたので、１０A対応のチャージコントローラーを導入しました。パネル２枚でも９Wにしかならないので本当はもっと容量の小さいコントローラーで十分対応できるのですが、某オクで出品されている中で一番容量が少ないのが１０Aの物しかありませんでした。

計算上では１２０W、１５%の安全マージンを考えても１００Wまでならこのチャージコントローラー１つで対応できるので、今後更にソーラーパネルを増設、または発電量の大きいものに変更しても対応できます。

このチャージコントローラーは１１００円ととても安価な物ですが、値段以上の仕事をしてくれます。１２V/２４V自動認識、逆流、過充放電防止、オーバーロード、ショート保護は当たり前として、日没～日の出のタイマー機能に加えUSB出力ができるので、スマホやタブレットの充電もできます。
【コントローラー仕様】
・定格：10A
・定格電圧：12V/24V兼用
・出力停止電圧(V)：11.1V/22.2V
・再出力電圧(V)：13.2V/26.4V
・充電停止電圧(V)：14.0V/28.0V
・バッテリー最低電圧：11Ｖ
・空荷消費：5mA以下
・充電方式：PWM
・対応可能環境：-35～55℃
・重さ：132g

バッテリー～コントローラー間は逆流防止機能が働いていますが、並列接続のソーラーパネルには逆流防止機能はないので、それぞれのパネルの＋側に逆流防止ダイオードを入れました。これをしておかないと、どちらか一方の発電量が少なくなった時に、電位差で発電していないパネルに電流が逆流して、最悪の場合パネルを破損させる恐れがあります。

ゆくゆくはパネル自体をもっと発電量の大きいものにして、現在の補充電目的から積極的にバッテリー充電ができるシステムに発展させたいと思っています。

【2016/12/25 チャージコントローラー変更】
前面にUSBポートが2個ついていて液晶画面により各種設定が容易な写真のコントローラーに変更しました。
《コントローラー仕様》
・定格電圧：12V/24V（オートスイッチ）
・充電/放電電流：10A
・充電方式：PWM
・ソーラーパネルの入力電圧：≤50V
・充電電圧：14.7V/29.4V
・低電圧回復：12.2V/24.4V（12.8Vに設定）
・低電圧保護：10.5V/21.0V（11.7Vmax値に設定）
・USBの出力電圧/電流：5V/2A
・負荷損失：≤10mA
・温度補償：-3mV/セル/°C
・動作温度：-20°C〜60°C
・サイズ：13*6.8*3.2cm
・重量：119g

【2020/5/28 ソーラーパネル変更】
ソーラーパネルを4.5W×2から10W×2に変更しました。Amazonで購入しました。見た目が全く同じなのに定格電圧12Vのパネル(安価で開放電圧13～14V程度のもの)もありましたが、こちらは定格電圧18Vで開放電圧が実測で20V以上出ていました。DCケーブルのジャック形状も以前のものと同一だったので、新たな配線作業はなくパネルのみの交換で済みました。ただ、パネルの素材が半透明なのでこのままだとフロントガラスへの映り込みがあります。この点は後日対策を講じたいと思います。
《ソーラーパネル仕様》
・出力：10W
・定格電圧：18V
・定格電流：0.55A
・開放電圧：21.6V
・短絡電流：0.60A
・標準試験条件：AM1.5,1000W/M2,25℃
・重量：0.24kg
・サイズ：440*190*3mm
・USB出力：5V/2A（付属のソケット使用時）
・ソーラーパネルのDCライン長：0.5m
・付属品：12V/24 ステップダウン→ 5V Max.2A 太陽電圧レギュレータ,車のシガーライター,ワニ口クリップ付きソーラーケーブル（DCコネクタ）

【2020/6/7 構成及びチャージコントローラー変更】
フロントガラス映り込み軽減のため、10Wパネルの背面をマッドブラックで塗装しました。これによりフロントガラスへの映り込みはほとんど気にならない程度になりました。更に塗装前は外から見た時にパネルが目立ちましたが、塗装後は車両のすれ違いにおいて目立ち度が軽減されたと思います。また、このパネルはレビューで熱変形が報告されていたので、吸盤による2点支持から6点支持に変更しました。

今まで使っていた4.5A×2枚は、それぞれに逆流防止ダイオードを追加してバイザーに取り付け、すべてのパネルを並列に接続し、駐車中は最大約30Aのシステムとしました。

今まで使用していたチャージコントローラーは多機能で視覚的にも扱いやすいものですが、小規模のシステムではコントローラー自体が消費する電力も馬鹿になりません。カタログ値は自己消費10㎃となっていますが、そこは中華あるあるでネット上では実測値がその倍から大きいものでは50㎃などと報告されており、今回消費電力の少ないものに変更しました。購入したのは日本のメーカー「電菱」のSolar Amp B SA-BA10です。このコントローラーは消費電力がわずか2㎃と小規模のシステムには最適で、何よりJapan設計という安心感があります。設定値は固定ですが、そのままで問題なく使える値になっており、USB出力については本体には無いものの、負荷端子にシガーソケットを接続することにより、今まで通りスマホの充電にも対応可としました。
《コントローラー仕様》
・制御機能 充放電
・システム電圧：12Vdc
・最大入力電圧：25Vdc
・動作可能最低電圧：6Vdc
・太陽電池入力電流：10A
・負荷電流：10A
・自己消費電流：2mA(平均値)
・充電方式：PWM,3段階充電（バルク,吸収,フロート）
・充電電圧：14.4V
・フロート充電電圧：13.7V
・過電圧保護：18V
・低電圧保護：警告11.8V,エラー11.5V,復帰12.5V
・過温度保護：警告60℃,エラー80℃,復帰60℃
・バッテリータイプ：鉛蓄電池
・適合電線：＃12AWG～＃18AWG
・接地：プラス接地
・温度補正：-30mV/℃
・動作温度範囲：-20～60℃
・保存温度：-30～70℃
・湿度：5～95％RH(結露無きこと)
・寸法：29×91×55(mm)
・重量：65g

【動作状況確認】
ここまでの状態で実際にバッテリーの充電が出来ているのか簡単なテストをしました。我が家のガレージは北東向きで、屋根もあるので直射日光は当たりません。ソーラー充電の条件としてはあまり良くありません。

2020/6/8 PM12:45 テスト時の天候：晴
フォルツァで使用していたバッテリー（YTZ-12S相当）を使用して実験します。ソーラー充電開始時は11.00Vでした。なお、この時のソーラーパネルのラインにテスターを当てて測ったところ、開放電圧は17.8Vでした。

チャージコントローラーを介してバッテリーと接続します。コントローラーの設定により11.5Vを下回っているため低電圧保護LED（橙）が点灯しました。充電LED（緑）は点滅して充電状態であることを示しています。この時に負荷につないだシガーソケットからは電力は出力されませんでした。後はしばらく放置して、随時バッテリーの電圧をチェックしたいと思います。

【電圧測定～テスト終了】
2020/ 6/ 8 19:00計測 11.50V 日中の天気：晴 ※テスト開始12:45
2020/ 6/ 9 19:20計測 12.05V 日中の天気：晴
2020/ 6/10 20:40計測 12.24V 日中の天気：晴
2020/ 6/11 20:30計測 12.43V 日中の天気：雨
2020/ 6/12 19:10計測 12.70V 日中の天気：曇→雨
2020/ 6/13 20:00計測 12.78V 日中の天気：雨 ※テスト終了

テストに使用したバッテリーは過去に数回過放電状態にあったため、これ以上の回復は見込めないと判断しテストを終了しました。そもそもの充電環境が良くない中にあってテスト後半は天候にも恵まれない状況で、5日目には12.7Vまで回復したことを考えると、通常運用において補充電＋αの効果が十分に期待できることがわかりました。但し、このような小規模のシステムにおいては、夜間の無発電状態でコントローラー自体が消費する電力を決して無視できないと考えます。もしこれが20～50㎃も自己消費するコントローラーを使用していたら結果は違っていたと思います。なお、5日目計測時には低電圧保護LED（橙）は消灯し、コントローラーの負荷出力も復帰していました。