こんにちわ、ぜつえん(@zetuenonly)です！
ぼくはスズキのパレットという軽自動車にソーラーパネルを積んでいます。
今までPWM方式のチャージコントローラーを使っていましたが、冬になり発電量が落ちてきたため少しでも発電量を増やそうと思いMPPT方式のチャージコントローラーを導入しました。
今回導入したRENOGYという会社の20AのMPPTチャージコントローラーとスマホで発電量をトラッキングできるBluetoothモジュールのBT-1の使い方を紹介をしていきます。
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PWMとMPPTのチャージコントローラー
まずはソーラーパネルシステムの組むのに必須なチャージコントローラーの種類のおさらい。
安価なPWM方式と高価ですが高効率なMPPT方式の違いをさくっと紹介。
PWM制御方式
PWM(Pulse Width Modulation)はパルス信号を長くしたり短くすることでサブバッテリーに適切な電圧と電流にしてくれます。
比較的安価なモノが多く、ぼくが前まで使っていたものも1000円台と試しやすい金額でした。
その分性能も低めで、PWM方式では一般的にソーラーパネルからサブバッテリーへの変換効率は高くて70%程度です。
70%の変換効率というと、ぼくの車は200Wのソーラーパネルを積んでいるので最大140W程度の発電量ということになります。ソーラーパネルは100%発電しても30%ほどはチャージコントローラーの性能でロスになってしまうのがPWM方式です。
安価で手を出しやすいけど、本格的に運用するには性能不足、そんな道具です。
MPPT制御方式
MPPT(Maximum Power Point Tracking)は最大電力点追従制御方式と難しそうな名前ですがソーラーパネルの性能を存分に出すために常に最大電力を発電するためのチャージコントローラーです。
PWM方式に比べてMPPT方式は格段に金額が高くなります。パネルの電流次第ですが、1万円～と思っていいでしょう。
MPPT方式では97~99%ほどの変換効率がありほぼロスなくソーラーパネルからサブバッテリーへ電力を変換してくれます。
ソーラーパネルが200Wの場合は最大190W以上で変換することができます。
細かい話をすると100Wx2枚で200Wのソーラーパネルの出力電力が17.9V、出力電流11.44Aです。
そして17.9Vx11.44A=204.7Wとなり、若干高いですがこれで発電量200Wのソーラーパネルなわけです。
サブバッテリーは12Vですが、最大電圧は14.5Vほどまで上がります。入力も14.5Vが最大でPWM方式の場合はパネルは17.9V発電できますが、14.5Vまで変換し落とすことになります。そのため3.4Vほどが無駄になります。
MPPT方式の場合はソーラーパネルの発電状態を追従し、電圧と電流を適切なものに変換し、より発電できるようにしてくれるため最大97%ほどの変換効率となります。
より効率的にソーラーパネルで発電した電気を使い充電することができるMPPT方式は本格的なソーラーパネルの運用をするならケチらず使いたいチャージコントローラーです。
今回ぼくが導入したのもこのMPPT方式のチャージコントローラーです。
車中泊車で自作する場合は安いPWMで試してからMPPTへ移行するのもアリだと思います。
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RENOGY ROVER20 MPPTチャージコントローラー20A
というわけでRENOGYの20A MPPTチャージコントローラー ROVER20を購入。
製品を箱から開けた状態です。かなりカッコイイ見た目、表はプラ素材ですが、背面は金属素材で重厚感があり、簡単に壊れるモノではないことがわかります。
付属品は温度計と壁につけるためのネジとアタッチメントです。
RENOGYというアメリカのソーラーパネル関係の製品を出しているメーカーの20AのMPPTチャージコントローラーです。
12Vのサブバッテリーで使うチャージコントローラーで20Aだと12Vx20A=240Wとなります。つまり240Wのソーラーパネルまで使えるチャージコントローラーです。
ちなみに直列で24Vのサブバッテリーの場合は24Vx20A=480Wのソーラーパネルを積むことができます。
モンベルの500mlアルパインサーモボトルと比較してこのサイズ。
カタログスペックで21x15x5.9cmで1.5kgとかなりの大きさで重さです。
5.9cmの厚みが割と分厚い。
下部には配線をつなぐ穴があります。真ん中の6つの穴はすべてのチャージコントローラー共通です。そして左(Temp.)は温度計、右(RS232)がBluetoothモジュールのBT-1を繋ぐための穴です。
裏面には4辺に付属のネジを使う穴があります。かなりしっかりした金属製です。
ぼくはねじを使わずタイラップで固定してます。車の構造に合わせタイラップや紐など通すのに使うこともできます。
背面の断面写真です。溝がたくさんありますが、おそらく排熱用でしょう。
熱を持ちやすいチャージコントローラーで、壁にべったりと固定することが多いものなので熱を持ちにくくする構造は嬉しいです。
夏は特に熱くなりそうですもんね。
右は今まで使っていたPWMチャージコントローラー。
正直サイズ差に驚きます。PWMからMPPTに移行する人は購入前にチャージコントローラーを付けるスペースも考える必要もあります。
PWMのチャージコントローラーの配線をつなぐときにかなり苦労しましたが、MPPTチャージコントローラーの配線の穴はかなり大きくしっかりしています。
実際配線がかなり繋ぎやすく、簡単に抜けることもなくお手軽でした。
KIV線を剥いて、ねじって、穴に突っ込みます。
下からKIV線を突っ込んで、上からドライバーで締め付けます。
PWMのときは棒型端子が欲しいなと思いましたがRENOGYのMPPTチャージコントローラーは一発で固定できて抜ける感じは一切なしです。ほんと快適。
差し込むとこんな感じです。プラスマイナス、ソーラーパネル、サブバッテリーと順番を間違わないように刺していきます。配線を指していきます。
ソーラーパネルをつなぐと発電し始めます。
十字の物理ボタンで画面を変えてサブバッテリーの電圧、発電Ah、発電V、通算Ahなどを知る画面に移動することができます。
バッテリータイプの選択も任意でできますが標準で鉛蓄電池のサブバッテリー用のシールドになっているのでいじることはないかと思います。
12Vか24Vは自動で認識してくれます。
実際操作できるパラメーターはこれだけあります。
バッテリー電圧がVと％で出てくるので電圧計を別に用意しなくていいのが嬉しいところ。また電流もわかるため電流計も不要です。
ただこの画面では発電量のWがわからないのがちょっと不便です。Ahではわかるので計算すればW換算もできますが、W表記のとこも作ってほしかった。
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RENOGY Bluetoothモジュール BT-1
チャージコントローラーのデータをスマホにBluetooth経由で飛ばし見ることができるモジュール。
2021.2.22 現在モデルチェンジ
この記事で紹介しているBT-1はマイナーチェンジして、「新モデル BT-1 BLUETOOTH モジュール」になっています。
新BT-1をチャージコントローラーはROVER20で使えるようです。
開封
そしてBluetoothモジュールのBT-1です。
チャージコントローラーの発電量などをBluetoothでスマホアプリに飛ばすための道具です。必須ではないですが、かなり使い勝手がよくて発電量がわかるのは面白いのでぜひ一緒に用意してほしいものです。
チャージコントローラーの設置位置がサブバッテリーと同じ箱の中など目につかない場合はより必要性が増えます。
サイズはかなり小さく6.6×5.1×1.5cmです。両端の穴の開いた部分を使い壁などに固定することができます。
Bluetooth4.0で15mまでの範囲で接続することができます。車内なら全く問題なし、車外だとそこまでの距離は厳しい印象です。
BT-1自体も電力を使いますが、待機で0.04W、稼働時で0.05Wとほぼゼロで気にする必要はないです。
配線はLANケーブルのような形状。
これをチャージコントローラーの右端に刺すだけで使用準備完了です。
ぼくはタイラップで固定しました。
アプリはiOS、Android共に共通の「Renogy BT」です。
ぼくはAndroidで使用しているためその使用感になってしまいます。が同じでしょう。
使い方
日本語表記にはできず、英語表記のアプリです。
公式にある動画を見るのが一番ですが、簡単にアプリの使い方と見方を紹介。
チャージコントローラーをソーラーパネル、サブバッテリーと接続し、BT-1も接続したらアプリを起動します。
最初の画面がここ。右下のDevice Infoになってるはずです。なってなかったらタップ。
そしてSearch Deviceを押します。
基本1つしかでないはずですがBT-から始まるやつがBluetoothモジュールです。
それを選択し、Confirmを押せば接続完了。
たまに接続失敗することがあり、その時はもう一度Confirm。
接続が完了したら左下のMonitoringを押します。
すると今のソーラーパネルの発電状況、サブバッテリーの電圧状況、ロードを見ることができます。
ソーラーパネルの発電状況はVxA=Wです。これがチャージコントローラー単体ではVとAはわかりますが、Wの表記がありません。BT-1を使うことで常時Wでも表示してくれます。
計算すれば一瞬ではありますが、それも面倒なので助かります。
そして真ん中はサブバッテリーの電圧と温度を表示しています。
サブバッテリーの％表記はかなりあいまいでソーラーパネルが発電してるときは大体100%になってしまいます。
しかし夜になると一気に60%くらいに下がる現象があります。そういうものと割り切るしかないのが鉛蓄電池の宿命ですかね。
サブバッテリーは温度により容量が変わり、20度で100%、10度で90%、0度だと80%、30度なら110%の容量となるようです。
そのため温度計は割と大事で、サブバッテリーと同じ位置につけるようにしましょう。
冬期間は銀シートで覆うなどで温度を下げないようにすることもできます。
一番下のロードはチャージコントローラーの右の＋－に接続した機器への出力を表示します。基本的に使わないモノなので覚えなくても大丈夫です。
Recordのページ。
ここでは1日の発電量Whや電流Ahや最大発電量Wがわかります。
また過去のモノも見ることができるのが便利です。
リアルタイム更新ではなく、前日の記録まで見ることができます。今日の分は見れません。
これの場合は天気のいい日だと大体364Wh発電するんだなーとなります。
27Ahx12V=324Whですが、もう少し高い電圧が出ているのでしょう。364Wh/27Ah=13.4Vなので、平均13.4V位でていることがわかります。
よく使われるサブバッテリーの容量は105Ahのうちの27Ahを1日で発電したということです。
BT-1はあってもなくても発電量は変わりませんが、トラッキングできるとこの天気この気温だとこのくらい発電するのかとか、日陰入ると全然発電しないことがわかったり、1日でどれくらい発電したんだろう。何時間位発電してるんだろうということが簡単にスマホでわかるのでとても面白いです。
駐車位置を気にするようになったり、どの方向から太陽が上がって沈むかなど意識するようになります。
MPPTチャージコントローラーを導入するということはそれなりのソーラーパネルシステムを構築しているはずです。
それなら簡単にスマホでトラッキングできるBluetoothモジュールのBT-1は導入するのをオススメしますよ！
RENOGYソーラーパネル系の会社です。ソーラーパネルからチャージコントローラー、Bluetoothモジュール、インバーターなども出しています。値段も安く、オススメのメーカーです。
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まとめ
BluetoothモジュールのBT-1が思った以上に面白くリアルタイムで発電量を見るのが楽しいです。日の出するとだんだん電圧があがり、太陽が上がるほどに電流も上がって発電していきます。
今更なことなんですが太陽で発電するってすごいですよね！と思えます！
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コメント
AC12Vのバッテリーはありえない
ご指摘ありがとうございます。
AC12Vバッテリーはあり得ませんね。訂正いたしました。