ある日のバッテリーバランス

オフグリッドのメインシステムは中古の90Ahバッテリー4個で2直2並列にしてあります。1年前にバランスのいい組み合わせにして運用していたのですが、先日個々の電圧を測定したら吸収充電時には1Vほどの差が出るようになっていました。吸収充電時以外のときも0.2Vぐらいの差がついています。普段は2直の電圧をモニターしているだけなので気づきませんが、実際は片方は過充電されているわけです。最近、他で直並列のデータを取る機会があり、直列時はバランスを直すという働きが無いことがわかり、念のため測ったら設置時よりかなり悪化していたということです。

ある日のバッテリーバランス

ある日のバッテリーバランス

再充電したら吸収充電時で0.2V程度まで小さくなりました。GELバッテリーなので充電電圧を上げられないため、チャージコントローラで設定できる最低の28.0Vにしてありますので、壊れるほどでは上がっていません。LVD24.0Vで平均1.5kWh/dayぐらい使えていますので、容量はまずまず使えています。LT3305バランサの使用も含めて対策を検討していく予定です。

鉛バッテリーの直列時のアンバランスは話題に上がったのを聞いたことがないのですが、新品バッテリーなら大丈夫なんでしょうか?

 

バッテリーバランサLTC3305

LTのバッテリーバランサIC LTC3305を使った2直用基板を作って動かしてみました。回路はデータシート通りで、モニター用にAVRを載せてありますが、まだ動かしてはいません。LTC3305はマイコン無しでスタンドアロンで動作します。

バッテリーバランサ基板

バッテリーバランサ基板

バッテリーバランサ試験の様子

バッテリーバランサ試験の様子

バッテリーは7Ahで行いましたが、バッテリーからバッテリーへの充放電なのでゆっくりしたもので、なかなか終了しません。電圧が高いバッテリーから低いバッテリーに間欠的に充放電しているので、時間をかければバランスしそうです。アンバランスな2個のバッテリーを直列にして充電すると吸収充電時に極端に電圧差ができますが、それを補正するようなことはできないようです。常時動かしておいて常にバランスさせておくような使い方になるのではないかと思います。

動くようなので実際のオフグリッドシステムに付けてみようと思います。

 

ストリング電流モニタの製作3

今日は晴天で影の影響がよくわかるグラフが取れました。

StringLoggerGraph20160711

StringLoggerGraph20160711

朝はCT1系統が屋根の影になるところからスタートして、その後CT2系統が庭木の影響で少し落ちています。夕方になるとCT3が屋根の影になり、順番にCT4、CT5、CT6と影になって下がっているのがよくわかります。PVモジュールの特徴で、一部に影ができると一気に発電しなくなっていることがよくわかります。問題はCT4系統のPVモジュール脇に付けている日射センサもいっしょに影になっていることでしょうか。日射センサは1日中影にはならない所に移動させないといけません。

思っていた通りのグラフでした。前にも書いたようにCT1,CT2系統が思っていたより健闘していることがわかりました。ロガーは他のロガーと一緒のPCに入れましたので1年中データが取れることになります。家の前の林を地主さんが間伐してくれて太陽角度が低い冬場の発電量が増えているようですので、冬のデータも確認する予定です。

 

ストリング電流モニタの製作2

グラフを取ってみると影になってるストリングがよくわかります。CT2の系統が朝から9時頃まで下がっていますが、屋根の影が5直の内の1枚にかかっていました。太陽が南に移動してくると解消されます。各ストリングの差も少しあります。CT1,2の系統は西向き5度ぐらい、その他は南向き20度ぐらいで設置してあります。今日は曇天だったので発電量も低く、日射量との差が小さくて見にくいですが、西向きのCT1,2系統が思ったより健闘していることが分かりました。晴れの日のデータが楽しみです。

StringLoggerGraph

 

ストリング電流モニタの製作

自宅の系統連系太陽光発電システムのストリング電流モニタを製作しました。我が家のシステムは6ストリングを並列にしてパワコンに入れてあり、設置角度が2種類になっていたり、3時以降には屋根の影ができたりするので、どのような挙動なのか楽しみです。ついでに念願の日射計も付けてみました。

DCCTはLEM製HO6P/SP33、マイコンATMEGA328P、12bitADのMCP3208、通信にはESP8266を使いました。余りもの基板の寄せ集めですが、これだけでWiFi接続できるので通信線が不要で便利です。電源はプラボックスの中に小容量のバッテリーを入れてソーラー充電するようにしました。

ストリングモニタ基板

ストリングモニタ基板

DCCT

DCCT

 

バッテリーの内部抵抗測定2

90AhのCCAが600台のまだ使えそうなバッテリーの充放電時に同時に内部抵抗をIW7817-ISで測ってみました。充電時は直流電源の出力を太陽光用チャージコントローラーに入れてバッテリーを充電しています。バルク充電時や放電時は問題なく測定できているようですが、吸収充電に入ると電圧がすっと上昇しますが、内部抵抗は一旦10mΩあたりまで上昇したあと0mΩになってしまいました。DE-5000+電池内部抵抗測定アダプタだと0にはならなかったので測定方法の違いがあるのではないかと思います。吸収充電時に電圧が急激に上昇する原因が内部抵抗の変化ではないかと思ったのですが、これではわかりませんでした。

充放電試験器+内部抵抗測定

mΩまで測れる専用測定器で測ればいいんでしょうが、結構な値段なので、この測定基板で当面データを取る予定です。今回はマイコンもUSB-Serialもブレッドボードで行ったので、ユニバーサル基板にしてケースに入れないといけません。

 

バッテリーの内部抵抗測定

LCRテスターDE-5000に電池内部抵抗測定用アダプタを付けて100Ahのバッテリーの内部抵抗を測ってみたところCCAが400~600にばらついているもの全て4mΩ程度だった。このLCRテスターの測定限界なのでもう少し分解能が高いセンサを探したところ東京デバイセズのIW7817-ISというセンサが見つかったので購入することにした。

以前製作したバッテリー充放電試験器に付けて充電中の内部抵抗のデータも取れるようにする予定。

充放電試験器のグラフ

充放電試験器のグラフ

それまで手動でデータを取ってみることにする。

 

人気のESP8266を使ってみました。

自宅オフグリッドシステムのデータをパソコンに保存するために、500円WiFiモジュールESP8266を使ってみました。オフグリッド1号機はXBeeWiFiで、自宅APに接続して使っているので、今回はいままでデータを記録していない2号機用です。

Serial-Ether透過にはそれ用のファームを使わないといけないということらしく、いろいろ探した結果、サーバー機能のESP_BN2_oaというものを使いました。説明にある通りにして固定IP、AP接続をすると、次からは電源ONで自動接続してくれますので、外付けSerial-Ether透過アダプタとして使えます。設定はXBeeのような専用ソフトでは無く、シリアルから設定するのですが、その方が簡単なような気もします。

引っかかったのはパソコン側のソフトです。TeraTermではうまくいくのに、VBのTCP/IP通信では受信に失敗するのでいろいろ試行錯誤の結果、接続をしてから100msほど待ってからコマンドを送ると受信に成功することがわかりました。XBeeWiFiは半日ほどで通信が切れたのでリセットするようにしたのですが、ESP8266はどうでしょう。これから連続運転して確かめることにします。

 

HIOKI9018ACクランプのノイズ

HIOKI9018ACクランプはBNCタイプとバナナプラグタイプがありますが、オシロで観察していたらノイズの出方がずいぶん違うことに気付きました。

HIOKI9018バナナプラグ

HIOKI9018バナナプラグタイプ

上がBNCタイプで下がバナナプラグタイプ+BNCアダプタです。

試しに手持ちのBNC付き同軸ケーブルに付け替えてみたところノイズがずいぶん減りました。

HIOKI9018BNCに付け替え後

HIOKI9018BNCに付け替え後

HIOKI3193POWER HITESTERで波形を見る

古いHIOKI3193POWER HITESTERを愛用していますが、最近アナログ出力が付いていることを発見しました。後ろのアンフェノール50ピンソケットに出ているので、古いSCSIケーブルを購入して半分に切り、ジャンク測定器から部品どりしたBNCコネクタを付けてタカチのPFタイプのケースに入れました。中身は配線だけです。

HIOKI3193アナログ出力

HIOKI3193アナログ出力

HIOKI3193アナログ出力波形

HIOKI3193アナログ出力波形

上がHIOKI9018-10、下がHIOKI3193につないだ9278の波形です。9555で見るよりノイズが少ないのでフィルターが入っているように見えます。波形も少し波打っていますが、これで波形も一緒に観察できるのでまた活躍してくれそうです。