充放電制御装置
2016.02.29
充放電制御装置（チャージコントローラ）ついて、機能の説明と使用しているものについて記録する。
私は充放電制御装置がオフグリッド型太陽光発電においての肝だと考えており、強いこだわりがある。
充放電制御装置はＰＶ（太陽電池）アレイとバッテリーの間に接続して充電と放電の制御を行う装置であり、ＰＶアレイが発電しない夜間や発電量の少ない悪天候時に電流がバッテリーからＰＶモジュールに逆流しない様にコントロール（ＰＶモジュールにも逆流防止ダイオードが付いている）し、バッテリーの過充電や過放電を防止して効率の良い充放電のコントロールを行う装置である。
方式は充電効率９５％以上とロスが少ないＭＰＰＴ（最大電力追尾）方式と、一般的なＰＷＭ（パルス幅変調）方式に大別される。
チャージコントローラ（充放電制御装置）の機能
チャージコントローラには、一般的に下記の様な機能があるので、システムに応じて最適なものを選ぶことが肝要であると考えている。
・充電制御：ＰＶモジュールからバッテリーへの充電電圧を自動制御して、バッテリーの過充電を防止する。
・放電制御：バッテリーの電圧低下による負荷の遮断と負荷の自動再接続を行い、バッテリーの過放電を防止する。
・バッテリー設定：密閉式や非密閉式バッテリー、あるいはそのバッテリー特性に合わせて設定する。
・温度補正：内蔵または外付けのサーミスタなどによって温度補償を行い、さらにはバッテリーの温度を感知して充電電圧を補正し、より最適な充電制御を行なうことが出来る。
・逆流防止：夜間・雨天等の低照光時において、バッテリーからＰＶモジュールへの電流の逆流を防止する。
・夜間タイマー：ＰＶモジュールの発電状態から日没や日出を検知し、負荷接続を自動的に制御する。
※機種によって機能の有無が異なり、使用の前に各商品の説明書やカタログにて確認が必要である。
チャージコントローラの選び方
結論から言うと、充電効率９５％以上を得られるＭＰＰＴ（最大電力点追尾）方式のチャージコントローラを選択すべきであると考える。
価格はそれなりに高いが９５％以上の充電効率が得られるという事は、充電効率が８０％のコントローラに比べてＰＶ（太陽電池）アレイの面積が１５％アップしたのと同等であると言うことだからだ。
これは、限られた条件でなるべく多くの果実を得たいと考える独立型太陽光発電にとっては大きな味方だと言って良いと私は考える。
チャージコントローラに必要な仕様は、ＰＶモジュールの短絡電流以上の電流の入力に耐えられることとチャージコントローラの最大入力電圧がＰＶモジュールの開放電圧以上であることであるが、ＰＶモジュールの電圧とのマッチングで制約（ロス）の多いＰＭＷ方式とは異なり、ＭＰＰＴ方式では最大入力電圧が十分大きいことで、ＰＶモジュールが系統連携用であろうとオフグリッド用であろうとも、気にせず選ぶことが可能となる。
要するに、ＭＰＰＴ方式のチャージコントローラと系統連携型用と言われるＰＶ（太陽電池）モジュールを 組み合わせることによって、より効果的な発電を行うことが可能になり、これはＭＰＰＴ「入力電圧×入力電流＝出力電圧×出力電流」の成せる技である。
以下に、簡単にＭＰＰＴ方式の充電段階にも触れておく。 ※ＴＳ-ＭＰＰＴ-６０の取説より抜粋
・バルク充電：太陽電池アレイから得られる電力の100％をバッテリーへ送るモード。
・吸収充電：バルク充電が終了したあと、あらかじめ設定された閾値（電圧）を超えると、電流を制限して電圧を一定に保つモードであり、加熱や過剰なバッテリーガスの発生を防ぎつつゆっくりと満充電に向けて充電を行い、バッテリーはこの吸収充電時にほぼ満充電となる。
・フロート充電：長期の過充電からバッテリーを守るために電圧を調整するモードであり、満充電になると化学反応が停止して充電電流は熱やガスとなる。
同時に、ごく低い電圧で微弱な電流を流してメンテナンス充電（満充電の状態を維持する充電）を行う。
・均等化充電：高い電圧を用いてバッテリーのセル間のレベルを整えるモードであり、バッテリー能力やバッテリーの寿命に重要な影響を与えるステップで、硫酸結晶の硬化を防ぐことが出来る。
なお、サイクルバッテリーは酸化現象の影響を受け易いバッテリーなので、このモードが重要である。
均等化充電はバッテリー電圧を標準的な吸収充電よりも高い電圧で充電し、そのため電解ガスが発生するので注意が必要である。
以下に私の充放電制御装置の使用履歴を記録するが、ＳＳ-ＭＰＰＴ-１５ＬとＴＳ-ＭＰＰＴ-６０である。
ＭＰＰＴ方式で、カタログの最大充電変換効率は それぞれ９７．５％、９９％と記載されている。
中国製の「何ちゃってＭＰＰＴ」は、どんなに安くたって購入しない。
名前だけのＭＰＰＴであることは先刻お見通しであり、安いとしてもその金は捨てたことと同じだと考えるからだ。
ちなみに効率よく運転するためにはＲＴＳ（リモート温度センサー）の設置は必須であり、構造的にバッテリー温度と本体に付属する温度センサーの温度差は驚くほど大きくて、これがコントローラーの効率を著しく損なう様だ。
ＳＳ-ＭＰＰＴ-１５Ｌ （MorningStar社) 並行輸入品
ＴＳ-ＭＰＰＴ-６０ （MorningStar社) 並行輸入品
どうせなら日本語の取説の付いた物が欲しいと思ったのだが、あまりにも販売価格が違いすぎた。
どのみちネットショップでの保証なんて期待はできないだろうし、そもそも簡単には壊れない商品なのだろうと考えた。
ちなみに英文の取説に書かれている保障期間は５年間だ。
中国製インバータの壊れた話は、自分が使用していた物も含めてネット上にはゴマンと溢れているけが、「ＴＳ-ＭＰＰＴ-６０」の壊れた話はまるで聞いたことが無いし、記事を見た記憶もない。
とすれば、日本語の取説の付いた「TS-MPPT-60」の価格というのは一体全体、どう言う訳なのだろうか？
アメリカでの価格は概ね500ドル程で、アマゾンの並行輸入品での７～８万円は、円安の進む昨今ではそんなものなのだろうと思う。
しかし、日本語の取説付きとなると、いきなり５万円もの金額が上乗せされてしまっている。
自由経済下においては、需要と供給のバランスで価格が 決まるのだそうだから、どんな価格を設定しても問題は無いのだろうが、やはり釈然としない。
そこで一念発起。
「どれだけ時間がかかっても英語版マニュアルを和訳してやろう 。」と考え、購入した「TS-MPPT-60」の取扱説明書の和訳に挑戦してみた。
これまでの「SS-MPPT-15L」での経験の積み重ねや、情報の蓄積、ネットでのさまざまな「TS-MPPT-60」の使用情報を見ながら、専門用語が多いこともあって思ったより簡単に和訳ができた。
しばらくは英語版マニュアルの図や表を見ながら、和訳をした文章を読んでいたが、だんだん面倒になり、和訳した文章に英語版マニュアルから図表を切り出して貼りつけ、私家版「設置・取扱説明書」としてまとめてみた。
英文のオリジナル風に出来上がり、これで約５万円の節約となってとても気分が良い！！
和訳して分かったのは、「TS-MPPT-60」には「SS-MPPT-15L」には説明が十分では無く、疑問に思っていた情報が多多含まれており、より知識が深まったのは幸運だった。
やはり、苦労はしてみるもの。
「TS-MPPT-60」のマニュアルの内容は「SS-MPPT-15L」に比べてページ数は２倍も無いのだが密度が全く異なり、体感的には４～５倍は濃い様に感じた。
私は充放電制御装置がオフグリッド型太陽光発電においての肝だと考えており、強いこだわりがある。
充放電制御装置はＰＶ（太陽電池）アレイとバッテリーの間に接続して充電と放電の制御を行う装置であり、ＰＶアレイが発電しない夜間や発電量の少ない悪天候時に電流がバッテリーからＰＶモジュールに逆流しない様にコントロール（ＰＶモジュールにも逆流防止ダイオードが付いている）し、バッテリーの過充電や過放電を防止して効率の良い充放電のコントロールを行う装置である。
方式は充電効率９５％以上とロスが少ないＭＰＰＴ（最大電力追尾）方式と、一般的なＰＷＭ（パルス幅変調）方式に大別される。
チャージコントローラ（充放電制御装置）の機能
チャージコントローラには、一般的に下記の様な機能があるので、システムに応じて最適なものを選ぶことが肝要であると考えている。
・充電制御：ＰＶモジュールからバッテリーへの充電電圧を自動制御して、バッテリーの過充電を防止する。
・放電制御：バッテリーの電圧低下による負荷の遮断と負荷の自動再接続を行い、バッテリーの過放電を防止する。
・バッテリー設定：密閉式や非密閉式バッテリー、あるいはそのバッテリー特性に合わせて設定する。
・温度補正：内蔵または外付けのサーミスタなどによって温度補償を行い、さらにはバッテリーの温度を感知して充電電圧を補正し、より最適な充電制御を行なうことが出来る。
・逆流防止：夜間・雨天等の低照光時において、バッテリーからＰＶモジュールへの電流の逆流を防止する。
・夜間タイマー：ＰＶモジュールの発電状態から日没や日出を検知し、負荷接続を自動的に制御する。
※機種によって機能の有無が異なり、使用の前に各商品の説明書やカタログにて確認が必要である。
チャージコントローラの選び方
結論から言うと、充電効率９５％以上を得られるＭＰＰＴ（最大電力点追尾）方式のチャージコントローラを選択すべきであると考える。
価格はそれなりに高いが９５％以上の充電効率が得られるという事は、充電効率が８０％のコントローラに比べてＰＶ（太陽電池）アレイの面積が１５％アップしたのと同等であると言うことだからだ。
これは、限られた条件でなるべく多くの果実を得たいと考える独立型太陽光発電にとっては大きな味方だと言って良いと私は考える。
チャージコントローラに必要な仕様は、ＰＶモジュールの短絡電流以上の電流の入力に耐えられることとチャージコントローラの最大入力電圧がＰＶモジュールの開放電圧以上であることであるが、ＰＶモジュールの電圧とのマッチングで制約（ロス）の多いＰＭＷ方式とは異なり、ＭＰＰＴ方式では最大入力電圧が十分大きいことで、ＰＶモジュールが系統連携用であろうとオフグリッド用であろうとも、気にせず選ぶことが可能となる。
要するに、ＭＰＰＴ方式のチャージコントローラと系統連携型用と言われるＰＶ（太陽電池）モジュールを 組み合わせることによって、より効果的な発電を行うことが可能になり、これはＭＰＰＴ「入力電圧×入力電流＝出力電圧×出力電流」の成せる技である。
以下に、簡単にＭＰＰＴ方式の充電段階にも触れておく。 ※ＴＳ-ＭＰＰＴ-６０の取説より抜粋
・バルク充電：太陽電池アレイから得られる電力の100％をバッテリーへ送るモード。
・吸収充電：バルク充電が終了したあと、あらかじめ設定された閾値（電圧）を超えると、電流を制限して電圧を一定に保つモードであり、加熱や過剰なバッテリーガスの発生を防ぎつつゆっくりと満充電に向けて充電を行い、バッテリーはこの吸収充電時にほぼ満充電となる。
・フロート充電：長期の過充電からバッテリーを守るために電圧を調整するモードであり、満充電になると化学反応が停止して充電電流は熱やガスとなる。
同時に、ごく低い電圧で微弱な電流を流してメンテナンス充電（満充電の状態を維持する充電）を行う。
・均等化充電：高い電圧を用いてバッテリーのセル間のレベルを整えるモードであり、バッテリー能力やバッテリーの寿命に重要な影響を与えるステップで、硫酸結晶の硬化を防ぐことが出来る。
なお、サイクルバッテリーは酸化現象の影響を受け易いバッテリーなので、このモードが重要である。
均等化充電はバッテリー電圧を標準的な吸収充電よりも高い電圧で充電し、そのため電解ガスが発生するので注意が必要である。
以下に私の充放電制御装置の使用履歴を記録するが、ＳＳ-ＭＰＰＴ-１５ＬとＴＳ-ＭＰＰＴ-６０である。
ＭＰＰＴ方式で、カタログの最大充電変換効率は それぞれ９７．５％、９９％と記載されている。
中国製の「何ちゃってＭＰＰＴ」は、どんなに安くたって購入しない。
名前だけのＭＰＰＴであることは先刻お見通しであり、安いとしてもその金は捨てたことと同じだと考えるからだ。
ちなみに効率よく運転するためにはＲＴＳ（リモート温度センサー）の設置は必須であり、構造的にバッテリー温度と本体に付属する温度センサーの温度差は驚くほど大きくて、これがコントローラーの効率を著しく損なう様だ。
ＳＳ-ＭＰＰＴ-１５Ｌ （MorningStar社) 並行輸入品
ＴＳ-ＭＰＰＴ-６０ （MorningStar社) 並行輸入品
どうせなら日本語の取説の付いた物が欲しいと思ったのだが、あまりにも販売価格が違いすぎた。
どのみちネットショップでの保証なんて期待はできないだろうし、そもそも簡単には壊れない商品なのだろうと考えた。
ちなみに英文の取説に書かれている保障期間は５年間だ。
中国製インバータの壊れた話は、自分が使用していた物も含めてネット上にはゴマンと溢れているけが、「ＴＳ-ＭＰＰＴ-６０」の壊れた話はまるで聞いたことが無いし、記事を見た記憶もない。
とすれば、日本語の取説の付いた「TS-MPPT-60」の価格というのは一体全体、どう言う訳なのだろうか？
アメリカでの価格は概ね500ドル程で、アマゾンの並行輸入品での７～８万円は、円安の進む昨今ではそんなものなのだろうと思う。
しかし、日本語の取説付きとなると、いきなり５万円もの金額が上乗せされてしまっている。
自由経済下においては、需要と供給のバランスで価格が 決まるのだそうだから、どんな価格を設定しても問題は無いのだろうが、やはり釈然としない。
そこで一念発起。
「どれだけ時間がかかっても英語版マニュアルを和訳してやろう 。」と考え、購入した「TS-MPPT-60」の取扱説明書の和訳に挑戦してみた。
これまでの「SS-MPPT-15L」での経験の積み重ねや、情報の蓄積、ネットでのさまざまな「TS-MPPT-60」の使用情報を見ながら、専門用語が多いこともあって思ったより簡単に和訳ができた。
しばらくは英語版マニュアルの図や表を見ながら、和訳をした文章を読んでいたが、だんだん面倒になり、和訳した文章に英語版マニュアルから図表を切り出して貼りつけ、私家版「設置・取扱説明書」としてまとめてみた。
英文のオリジナル風に出来上がり、これで約５万円の節約となってとても気分が良い！！
和訳して分かったのは、「TS-MPPT-60」には「SS-MPPT-15L」には説明が十分では無く、疑問に思っていた情報が多多含まれており、より知識が深まったのは幸運だった。
やはり、苦労はしてみるもの。
「TS-MPPT-60」のマニュアルの内容は「SS-MPPT-15L」に比べてページ数は２倍も無いのだが密度が全く異なり、体感的には４～５倍は濃い様に感じた。
2016.02.29 15:55
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太陽光発電計画
2015.11.22
懐具合が許さず、遅れに遅れたオフグリッド型太陽光発電計画を実行に移したのが２０１１年１２月。
まだまだＰＶモジュールの値段も高く、１００Ｗモジュールで１枚２万円程（税。送料込み）だったが、翌年の夏前に買い増しした時には、１枚が１万円ほどと、何と半額になっていて驚いた記憶がある。
ただ、その後の円安によって再び価格は上昇に転じたため、２０１２年に購入したものが最も安い値で購入できたことになる。
これは、チャージコントローラー（充放電制御装置）についても同じことが言える。
もうそれから、間も無く４年が経過しようとしている。
最初はデータを取ったり、次次と改造を考えたり加えたりしていたのだが、実用運転を開始して以降、それがあることが当たり前となり、生活の一部となってからは予てから想像していた通りに、メーター類さえ、めったに見ることが無くなってしまった。
当初はＰＶ電圧×ＰＶ電流＝充電電圧×充電電流を計算しては、「お～ＭＰＰＴ」と喜んでいたものだが。
本来はＰＶモジュール８００Ｗ、システム電圧４８Ｖまで拡大する予定だったけれど、現状はＰＶモジュール４００Ｗ、システム電圧２４Ｖとその半分でしかない。
メーターボックスのデジタル化計画は図面を作り、必要な材も購入したままで宙に浮いたままだし、ＰＶモジュール４００Ｗ分も物置の中で眠ったままだ。
Ｋライフではどのようなシステムを組むべきかを、そろそろ考え始めなければと思う。
これは給水をどうするか、排水をどうするかという問題と絡むため、同時に全体を考える必要がある。
８００Ｗであるならば２並２直でシステム電圧４８Ｖとしてバッテリーバンクも２並２直（８本）、４００Ｗなら現況と同じく２並２直のシステム電圧２４Ｖとしてバッテリーバンクも２並２直（４本）と言ったところだろうとは思っているが、他により良いアイディアは無いものだろうか。
ちなみに、すでに購入済の充放電コントラーはＴＳ-ＭＰＰＴ-６０なので、システム電圧４８Ｖなら３２００Ｗまで、２４Ｖでも１６００Ｗまで制御が可能なので、悩むところ満載なのだ。
なお、英文の取扱説明書はすでに和文に翻訳済で、出番を待ってスタンバイ中！
まだまだＰＶモジュールの値段も高く、１００Ｗモジュールで１枚２万円程（税。送料込み）だったが、翌年の夏前に買い増しした時には、１枚が１万円ほどと、何と半額になっていて驚いた記憶がある。
ただ、その後の円安によって再び価格は上昇に転じたため、２０１２年に購入したものが最も安い値で購入できたことになる。
これは、チャージコントローラー（充放電制御装置）についても同じことが言える。
もうそれから、間も無く４年が経過しようとしている。
最初はデータを取ったり、次次と改造を考えたり加えたりしていたのだが、実用運転を開始して以降、それがあることが当たり前となり、生活の一部となってからは予てから想像していた通りに、メーター類さえ、めったに見ることが無くなってしまった。
当初はＰＶ電圧×ＰＶ電流＝充電電圧×充電電流を計算しては、「お～ＭＰＰＴ」と喜んでいたものだが。
本来はＰＶモジュール８００Ｗ、システム電圧４８Ｖまで拡大する予定だったけれど、現状はＰＶモジュール４００Ｗ、システム電圧２４Ｖとその半分でしかない。
メーターボックスのデジタル化計画は図面を作り、必要な材も購入したままで宙に浮いたままだし、ＰＶモジュール４００Ｗ分も物置の中で眠ったままだ。
Ｋライフではどのようなシステムを組むべきかを、そろそろ考え始めなければと思う。
これは給水をどうするか、排水をどうするかという問題と絡むため、同時に全体を考える必要がある。
８００Ｗであるならば２並２直でシステム電圧４８Ｖとしてバッテリーバンクも２並２直（８本）、４００Ｗなら現況と同じく２並２直のシステム電圧２４Ｖとしてバッテリーバンクも２並２直（４本）と言ったところだろうとは思っているが、他により良いアイディアは無いものだろうか。
ちなみに、すでに購入済の充放電コントラーはＴＳ-ＭＰＰＴ-６０なので、システム電圧４８Ｖなら３２００Ｗまで、２４Ｖでも１６００Ｗまで制御が可能なので、悩むところ満載なのだ。
なお、英文の取扱説明書はすでに和文に翻訳済で、出番を待ってスタンバイ中！
