Dokio solar charge controller инструкция на русском

перейти к содержанию

Солнечная батарея на балконе: тестирование контроллера заряда

Привет geektimes!

В предыдущей части была рассмотрена и проверена работа платы BMS, обеспечивающей корректный заряд литий-ионного аккумулятора. Китайская почта наконец доставила Solar charge controller, так что пора протестировать и его.

Результаты тестирования под катом.

Контроллер заряда (Solar charge controller)

Данное устройство является основным во всей системе — именно контроллер обеспечивает взаимодействие всех компонентов — солнечной панели, нагрузки и батареи (он нужен, только если мы хотим именно накапливать энергию в батарее, если отдавать энергию сразу в электросеть, нужен другой тип контроллера grid tie).

Контроллеров на небольшие токи (10-20А) на рынке довольно-таки много, но т.к. в нашем случае используется литиевая батарея вместо свинцовой, то нужно выбирать контроллер с настраиваемыми (adjustable) параметрами. Был куплен контроллер, как на фото, цена вопроса от 13$ на eBay до 20-30$ в зависимости от жадности местных продавцов. Контроллер гордо называется «Intelligent PWM Solar Panel Charge Controller», хотя по сути вся его «интеллектуальность» заключается в возможности задания порогов заряда и разряда, и конструктивно он не сильно отличается от обычного DC-DC конвертора.

Подключение контроллера весьма просто, у него всего 3 разъема — для солнечной панели, нагрузки и аккумулятора соответственно. В качестве нагрузки в моем случае была подключена светодиодная лента на 12В, аккумулятор все тот же тестовый с Hobbyking. Также на контроллере есть 2 USB-разъема, от которых можно заряжать различные устройства.

Все вместе выглядело так:

Перед тем как использовать контроллер, его надо настроить. Контроллеры этой модели продаются в разных модификациях для разных типов батарей, отличия скорее всего лишь в предустановленных параметрах. Для моей литиевой батареи c тремя ячейками (3S1P) я установил следующие значения:

Как можно видеть, напряжение отключения заряда (PV OFF) установлено на 12.5В (исходя из 4.2В на ячейку можно было поставить 12.6, но небольшой недозаряд положительно сказывается на количестве циклов батареи). Следующие 2 параметра — отключение нагрузки, в моем случае настроено на 10В, и повторное включение заряда на 10.5В. Минимальное значение можно было поставить и меньше, до 9.6В, небольшой запас был оставлен для работы самого контроллера, который питается от той же батареи.

Тестирование

С разрядом проблем ожидаемо не было. Заряда батареи хватило чтобы зарядить планшет, также горела светодиодная лента, и при пороговом напряжении в 10В, лента погасла — контроллер отключил нагрузку, чтобы не разряжать батарею ниже заданного порога.

А вот с зарядом все пошло не совсем так. Вначале все было хорошо, и максимальная мощность по ваттметру составила около 50Вт, что вполне неплохо. Но ближе к концу заряда подключенная в качестве нагрузки лента стала сильно мерцать. Причина ясна и без осциллографа — две BMS не очень дружат между собой. Как только напряжение на одной из ячеек достигает порога, BMS отключает батарею, из-за чего отключается и нагрузка и контроллер, затем процесс повторяется. Да и учитывая что пороговые напряжения уже заданы в контроллере, вторая плата защиты по сути и не нужна.

Пришлось вернуться к плану «Б» — поставить на батарею только плату балансировки, оставив контроллеру управление зарядом. Плата 3S balance board выглядит так:

Бонус этого балансира еще и в том, что он в 2 раза дешевле.

Конструкция получилась даже проще и красивее — балансир занял свое «законное» место на балансировочном разъеме батареи, к контроллеру батарея подключена через силовой разъем.
Все вместе выглядит примерно так:

Больше никаких неожиданностей не было. Когда напряжение на батарее поднялось до 12.5В, потребляемая от панелей мощность упала практически до нуля а напряжение увеличилось до максимума «холостого хода» (22В), т.е. заряд больше не идет.

Напряжение на 3х ячейках батареи в конце заряда составило 4.16В, 4.16В и 4.16В, что дает в сумме 12.48В, к контролю заряда, как и к балансиру претензий нет.

Заключение

Система работает, почти как и ожидалось. Днем электроэнергия может накапливаться, вечером ее можно использовать. В финальной версии батарея будет заменена на блок из элементов 18650, которые уже описывались в предыдущей части. Емкость батареи можно увеличить до 20Ач, больше для балконной системы уже избыточно. Если же приобрести другой балансир, можно использовать и LiFePo4-аккумуляторы, достаточно установить нужные пороги напряжений в контроллере. Однако в моем случае, смысла в этом скорее всего нет — стоимость LiFePo4 на 10-20Ач составляет 80-100$, что уже сопоставимо со стоимостью Grid Tie контроллера, который я собираюсь протестировать в дальнейшем.

Продолжение в следующей части.

Еще исключительно для тестов (понятно что экономического смысла в этом нет) была заказана батарея ионисторов на 12В, благо цены падают и сейчас они относительно дешевые. Будет интересно проверить, на сколько хватит их заряда. Stay tuned.

Примечание: показанная на фото батарея от Hobbyking была поставлена исключительно для теста. Эти батареи не тестировались для постоянного использования в подобных системах, также их не рекомендуется оставлять без присмотра.

Более-менее окончательная версия батареи выглядит вот так:

Это 12 ячеек 18650, соединенных в группы параллельно по 4. Примерная емкость батареи около 12ач, этого хватает для зарядки разных гаджетов и для вечернего освещения комнаты светодиодной лентой. В батарее используются элементы Panasonic, те же что и в автомобилях Tesla S, надежность данных ячеек можно считать вполне хорошей.

Для желающих посмотреть видео-версию, ролик выложен в youtube.

Первая часть оборудования приехала и я уже успел все протестировать. Все работает почти так как я и задумывал.

1. Солнечная панель. (8200 руб, доставка из РФ за неделю)
Я выбирал компактный и складной вариант, потому что на крышу все равно не установить из-за панорамы. При выборе мощности надо понимать, что та мощность что указана в паспорте, это максимум, что можно получить при идеальных условиях. Я исходил из мощности холодильника, в паспорте на него написано 46Вт (по факту так и есть), примерно прикинул, что мощность панели нужно взять в 2 раза больше, на Али как раз есть панели 100Вт. Тесты показали, что хватает впритык, если солнце в дымке. При размещении нужно стараться чтобы лучи от солнца падали на панель перпендикулярно, так же важно чтобы никакая тень не падала на панель, даже самый небольшой затененный участок может снизить мощность в 2-3 раза.

Второй критерий размер, чтобы ее как то разместить в багажнике и она не занимала много места. И вот он вариант идеально помещающийся за спинками заднего ряда, размер в сложенном виде 50 х 70 см, добавил пару липучек и отлично держится.
В комплекте уже есть контроллер, скорее всего самый обычный PWM (шим) MPPT контроллер для подключения в аккумулятору автомобиля, то есть это минимально готовое решение для автономного питания, панель на лобовое, провода на клеммы, холодильник в багажнике. Все работает, панель выдаёт на максимальной мощности примерно 5-6А, холодильник потребляет 3,4А, остальное на заряд аккумулятора, все это отлично работает вплоть до захода солнца. Недостаток такого решения — ничего другого не подключишь и нужно чтобы машина стояла недалёко, поэтому я добавил небольшую батарею для палатки. В комплекте есть разъём XT60 с коротким проводом для подключения нагрузки к контроллеру, это более правильный вариант, но мне не хотелось переделывать кабель от холодильника.

Сразу отвечу про холодильник, чтобы не бомбили, я категорически не советую покупать модель на элементах пельтье, потребляет много, эффективность низкая, без дополнительных хладоэлементов из морозилки до вечера он не дотянет. Мне холодильник достался по акции магазина, из серии дареному коню, но я его потом поменяю на нормальный компрессорный.
Холодильник заменил www.drive2.ru/l/562771008977633841/

2. Солнечная станция (8700 руб, доставка месяц)
Именно так они и называются, не повербанки, не джампстартеры и тд. Принципиальное отличие — есть встроенный MPPT контроллер для питания и зарядки от солнечной панели. Контроллер даёт возможность получать напряжение от панели в большом диапазоне напряжений, от 13 до 40 вольт и ток до 10А. Я много перекопал вариантов на алике, но остановился на Suaoki, делают китайцы, но выглядит как хорошая брендовая вещь. (у них сейчас появились ещё новые модели, но не все поставляют в Россию. продавца не рекомендую, зажали сетевой адаптер). Брал небольшую мощность, исключительно для палатки, так как основную батарею на базе LiFePo4 ячеек я позже установлю стационарно в багажник. Сама батарея очень компактная, практически помещается на ладони, вес 1,3 кг. Хоть мощность и небольшая, но холодильник работает примерно 4 часа при отсутствии солнца, как раз от заката и до того как лечь спать, а там можно и в машину унести. Днём же питание от панели входит в батарею, а от неё уже идёт на холодильник.

Саму панель пришлось немного доработать, разъём для подключения не стандартный МС4 для солнечных панелей, а вот на батарее в комплекте как раз идёт МС4. Поэтому купил разъёмы и провода и припаял параллельно штатному разъему, если будете покупать такую панель, берите провода сразу нужной длины, в комплекте с батареей идёт кусок всего 50 см.
У батареи есть 4 разъёма на 12В, 4 USB, причём один QuickCharge, одна розетка на 220В с мощностью 100Вт (150Вт пиковая), наверху площадка для беспроводной зарядки телефона. Я протестировал дома на телевизоре, тянет мой Samsung 55”. Чем ещё хорош такой вариант, он универсален, и ноут можно питать, я проверил, тянет самый мощный блок от макбука, и матрас в палатке быстро накачать насосом, и в качестве осветителя использовать.

Из минусов, разъём для подключения зарядки и солнечной панели нестандартный для такого напряжения и тока, обычно в таких зарядках он толстый как на ноутах, но тут в 2 раза тоньше и это сильно ограничивает в подключении сторонних блоков питания. А контроллер как раз позволяет использовать блоки питания вплоть до 33В. Возможно я позже его перепаяю на «нормальный». Второй минус — медленная зарядка от адаптера в машине, пишут 7-8 часов, я проверил, примерно так и есть.
Upd: ещё нашёл одну особенность этой батареи, перед тем как подключать потребители, нужно чтобы батарея полностью зарядилась от солнечной панели и перестали мигать индикаторы заряда. Опытным путём я выяснил, что если подключить к неполностью заряженной батарее, то энергия от солнечной панели идёт на зарядку аккумуляторов и ее не хватает для потребителей, в результате начинается разряд недозаряженных аккумуляторов. Это явно конструктивный просчёт в контроллере заряда. А вот у контроллера, что идёт в комплекте с солнечной панелью все правильно.

Чем ещё я пользуюсь в машине.
За многие путешествия я выработал правило, гаджеты должны быть не только функциональными, но и занимать минимум места в машине, лучше чтобы их вообще не было видно.

3. Пылесос (2750 руб, доставка месяц)
Долго искал пылесос для уборки мелкого мусора, и вот Xiaomi выпустили шикарный пылесос, компактный, мощный и функциональный. Полноценно им не пропылесосить как большим, но песок и мусор можно быстро собрать. Батареи хватает ровно на один раз пройтись по всему салону. В комплекте есть адаптер для прикуривателя, щелевая насадка, щеточка и продавец ещё положил зарядник для 220в. Правда пылесосить и заряжать одновременно не получится. Это лучший пылесос для машины, что я видел.

4. Насос (куплен в каком то ларьке в Москве за 2500 руб)
Под передним пассажиром есть ниша, а так как добраться туда неудобно, то положить нужно редко используемое устройство. Нашёл подходящий точно по размеру насос, качает вполне нормально, не громкий. Есть у Xiaomi насос ещё компактнее на аккумуляторах, но для колёс все таки он слабоват, батареи хватит накачать только 1 колесо.

5. Газовая горелка Bulin (3300 руб, доставка месяц)
Долго искал замену своей старой горелке, наткнулся опять таки на алике на хорошую реплику MSR Reactor ($220) под названием Bulin. Весь секрет в хорошем сочетании кастрюли и самой горелки, пламя точно попадает на радиатор, защищено от ветра и тепло максимально используется. Литр воды закипает менее чем за 3 мин. Все вместе с балоном помещается внутри кастрюли. Докупил переходник под дешевые балоны, иначе на плоских можно разориться.

Единственный минус, со сковородой обычной не очень эффективен, так как ветер уже попадает между горелкой и дном. Продавца не рекомендую, не положили пьезозажигалку в комплект.