チャージコントローラーの種類

太陽光発電のシステムで重要な役割を果たすチャージコントローラーの種類について紹介します。

チャージコントローラーは大きく分けてPWM制御方式とMPPT制御方式の2種類があります。

最近は中国製で安価なチャージコントローラーも売られていますが、趣味で使う分には十分かと思います。

価格もピンからキリまであるので予算に合わせた購入を検討すれば良いでしょう。

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ソーラーパネルは太陽が当たっている時とそうでない時の電圧の高低差が激しく、直接パネルと電子機器を接続すると破損します。

直接バッテリーに接続した場合でも夜間にパネルへ電流が逆流してパネルがダメージを受けることも考えられます。

なので、電流の逆流防止や定電圧化の為にもチャージコントローラ―が必要なのです。

PWM制御方式

パルス制御方式と呼ばれる方法でバッテリー(蓄電池)に充電をします。

PWMはPulse Width Modulationの略でパルス信号のパルス幅を長くしたり、短くしたりして、一定の電圧と電流が発生するように制御する方式です。

バッテリーや負荷の電圧の影響を受けずに一定の効率で太陽電池の電力を取り出して充電を行えます。

でも曇りや晴れの日などの気象条件により左右されて最適動作電圧が変わってしまう為に充電するバッテリーの電圧に適した最大の効率での充電が行えないという欠点もあります。

ただ、雨の日などに太陽電池の電圧が低い時でも、多少の充電を行うことができます。

制御の仕組みが簡単なため、一般的に価格が安く出回っているので手始めにこのタイプのチャージコントローラ―を使われている方が多いのではないでしょうか。

PWM制御方式のチャージコントローラー

私も最初に使用したチャージコントローラーはPWM制御方式のこちらのモデルでした。

【ソーラーパネル専用 チャージコントローラー】

・日没~日の出のタイマー機能
・日没以降:自動的に出力開始
・日の出:自動的に出力停止
・日没以降 +α時間:出力開始後のα 時間が経ったら、自動的に出力停止(1時間~15時間まで設定可能)
・対応するソーラーパネル:10Aまで
・オーバーロード保護:出力電流が10Aより大きくなった場合、一定時間経過後、自動的に出力停止
・ショート保護:即時に出力停止
・逆接続保護:バッテリーやソーラーパネルの接続+-端子の逆接続で回路停止
・逆流防止:低照光時や無照光時にパネル側に逆流させない回路
・過充電防止:バッテリーの電圧が一定値になると自動的に充電停止
・過放電防止:バッテリーの電圧が一定値に下がると自動的に出力停止
・パイロットランプ:「充電中」「出力中」「充電残量」の点灯ライトで状況把握

購入時の価格は2,180円。

次に購入したチャージコントローラーはソーラーパネルも製造しているRENOGYというメーカーのものです。

【RENOGY PWM ソーラーチャージコントローラー10A】

・公称電圧: 12V/24V(自動認識)
・定格充電電流: 10A
・ケーブル端末: 最大12AWG(3.5SQ)
・最大PV 入力: 50 VDC
・自己消耗S: 10mA
・動作温度:-35°C ~ 45°C
・寸法: 119mm×75mm×27.5mm
・保存温度:-35°C ~ 80°C
・重量: 122.47g

購入時の価格は2,200円。

チャージコントローラーにはモニターが付いており、ソーラーパネル電圧、充電電流、バッテリー電圧、負荷電流の状態が数値で分かるようになっているので大変便利です。

バッテリーの種類に応じた充電も可能です。
密閉型鉛酸電池(SEL)、ゲル型電池(GEL)、リチウム電池(LI)、補水式電池(FLd)

USBポートも二つあるので、スマホの充電も可能です。

RENOGY PWM ソーラーチャージコントローラー10A

MPPT制御方式

最大電力点追従制御方式を用いたチャージコントローラーです。

MPPTはMaximum Power Point Trackingの略で最大の出力が発生するように電圧と電流の組み合わせを常に探し求める回路方式になっています。

常時、充電しているバッテリーの電圧に適した充電電圧で電力を供給してくれるので、変換効率が高いのですがお値段もそれなりに高いです。

写真に写っている中国製のMPPT制御方式のチャージコントローラーはヤフオクで新品を安価で手に入れることができました。

MPPT制御方式のチャージコントローラー

・12v 24v の自動認識機能
・過充電防止機能(フル充電カット)
・過放電防止機能(低電圧カット)
・対応可能環境:-25℃‐55℃
・入力電圧範囲:12V~20V
・フル充電カット:13.7V~14.4V(無負荷状態でのデータ)
・低電圧カット:10.5V~11V
・温度補償:-3mv/℃/セル
・無負荷損失:≦20mA
・効率:95%~97%
・最大ワイヤー範囲:6m㎡
・バッテリー警告ランプ色
 赤:10.5~11V(出力遮断)
 橙:11~13.7V
 緑:13.7以上

購入時の価格は2,592円。

チャージコントローラーを繋がないと

はっきり言って危険です。

ソーラーパネルが発電している時は無負荷時で19Vもの電圧が発生しています。

通常バッテリーの充電電圧は14Vほどになっていますので、バッテリーにかなりの負荷がかかります。

そして、満充電になっても更に充電は続けられバッテリー内では水素ガスが大量に発生されます。

バッテリーが劣化するだけではなく、最悪の場合、水素ガスに引火、爆発、火災などの事故が想定されます。

なので、必ずソーラー発電にはチャージコントローラ―が必要なのです。

ソーラー発電にチャージコントローラーは必要?

夜間はチャージコントローラーをオフにする

太陽光発電をしている昼間は絶えず充電をしてくれるチャージコントローラーですが、充電をしていない夜間も電力を消費しています。 多機能なチャージコントローラーほど消費電力が大きいようです。

梅雨時などで、あまり発電をしていない状態が続くと太陽光発電のシステムを使っていないのに、バッテリーの電圧がどんどん下がってしまうことがあります。

夜間はチャージコントローラーをオフにする

チャージコントローラーのバッテリー出力端子から電気製品を使っている方は夜間でもチャージコントローラーが必要かと思います。 でも、バッテリーから直接に負荷電源を取り出して使っている方で、接続順エラーを自動復帰できるチャージコントローラーをお使いなら夜間だけチャージコントローラーをオフにする方法があります。

下のリンク先で光センサースイッチとリレーを組み合わせて、夜間はチャージコントローラーを自動でオフにする方法をリンク先で詳しく紹介していますので、興味のある方はご参考になさって下さい。

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【太陽光発電】

自然災害が多発している今、再生可能エネルギーが見直されています。空地だった場所がいつの間にかソーラーパネルが敷き詰められて広大なメガソーラー発電所になっていたりします。

新興住宅街には屋根にソーラーパネルを設置して自家発電している新築住宅もあちこちで目につきますね。
灯油で使う石油ボイラーやストーブを撤去してオール電化にしている家庭も多いのではないでしょうか?

太陽光発電をしている家庭のほとんどは売電を目的として設置しているので、ちょっとポケットマネーで始めようかという訳にはいきません。

このページでは、オフグリッドのソーラー発電を自動車のバッテリーに蓄電して夜間に使用するといった独立型太陽光発電システムの制作について説明しております。

電気を扱うので取り扱いを間違えると火災や火傷などの危険を伴います。自己責任の上、十分ご注意願います。

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チャージコントローラーの種類
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