hobbylab.jp 発電装置太陽光 840W 蓄電池充電器2

前の充電器は2022年6月に購入して約3年のJN-MPPT-AL40Aが不具合が出たため新たに充電器を購入することになりました。（なお『充電器制御ModBus』もメインから削除してここからだけのリンクとします。）
不具合内容
2025年5月から『太陽光発電装置の監視装置を作る』ということで、太陽光発電の蓄電池充電器の情報をModbusを使用して取得する事が出来たが

・RS485のModbusプロトコルによるデータを1分周期で取得していたが、1時間で30回程度しか取得することが出来ない事が判った。
・Modbus情報で装置の温度表示が或る時期から0℃になった。
・フロー充電に遷移以降バッテリー側電圧が下がってもフロー充電が回復しないことがあった。

このため現在充電器はある程度動作しているが、上記不具合が拡大し過充電になることも考えられるので、新しく充電器を購入することにした。

(2)必要な仕様

a.最大電流
太陽電池は最大電力840W。
充電器の効率を100(%)とすれば蓄電池(公称電圧25.6(V)時)に流れる

最大電流は　840/25.6 = 32.8(A)以上

今回購入した充電器BDZ60Aの最大許容電流は60(A)で上記の最大値より大きいので充電器が故障することはない。
ただし許容電流が2倍程度余裕が有るため、熱的な尤度は出るが、効率は下がると思う。
(最近の猛暑を考慮して選んだ)

b.その他

充電器の情報をModbusなどで取得できる事。

(3)購入品仕様

モデル	BDZ 60A
最大充電電流	60(A)
出力最大電流	60(A)
PV最大電圧	230(V)
PV最大入力電力	1,400(W) (出力電圧24V系)
蓄電池電圧自動/手動識別	12,24,36,48,96(V)／12,24,36,48,60,72,84,96(V)
接続蓄電池種別	鉛蓄電池、ゲル蓄電池、LiFePO4、三元リチウム、ユーザ定義
蓄電池設定例	LiFePO4：セル電圧3.2×直列数(2〜45調整可能)
全体的な効率	MPPT充電 96.5〜99(%)

　AliExpressで16,200円ぐらいで購入しました。

その他特徴として・高度な多相同期整流技術は、低電力充電環境でも高い変換効率を発揮します。
・超ワイドPVアレイ動作電圧範囲を備えています。
・高品質のインポートされたコンポーネントと高度な電力変換回路を使用すると、最大変換効率は98％以上に達し、全負荷効率は97％に達し、さまざまな追跡アルゴリズムを組み合わせて最大電力点をすばやく追跡できます。
・ RS485通信は、顧客の統合管理と二次開発を容易にする通信プロトコルを提供できます。
※RS485通信については取扱説明書に記載されていませんでした。
お店の方にgoogle翻訳で英語にした文面を送ったら、(ModBus)一覧表が送られてきました。お店の方に感謝!です。その時の文面を下記に示します。
Thank you for your quick response.
What I want to know If the MODBUS standard is used for information transfer via RS485 signals, please let me know the following.
1. All DataAddresses and contents.
(1) DataAddress is a hex code such as 0x00 or 0x0000.
(2) Examples of contents include battery voltage and solar cell voltage.
2. FunctionNo when viewing the above data.
3. How to reset "operating time" and "power consumption".
(1) DataAddress and FunctionNo.
4. Chinese website address of the manufacturer.
That's all I want to know.
I was able to view the Device Address from the settings screen on the main unit.
I'm sorry to trouble you, but could you please help me?

(4)外観

a.底面

TEMP：外部の蓄電池温度測定用のコネクターですが私のは無し
SOLAR PANEL：太陽光パネルの出力をここに接続します。
BATTERY:蓄電池の入力を接続します。
DC LOAD:直流の負荷を接続します。この負荷の電源を制御出来ます。
RS485:電話用RJ11の6Pタイプコネクターです。MODBUS規格の制御が可能なようです。

b.正面

上段のPV,CHARGE,LOAD,ALARMは状態表示ランプです。
写真ではLOAD（DC LOAD）の電源が供給されているので点灯しています。

中央の画面が充電装置の状況を表示しています。

下段が設定ボタンです。次の項で設定する時に使用します。

(5)RS485コネクター

購入前にはRS485のコネクターはRJ45かとおもっていましたが、商品が届いて確認したところ電話などで使用しているJ11だった。
このためアマゾンでJ11の6P6Cのコードを購入した。

コネクター番号、色、目的の一覧

⑥⑤④③②①

No	電線色	用途	備考
1	黒	5(V)
2	赤	5(V)	測定で確認
3	緑	GND
4	黄	RS485 A
5	紫	GND	測定で確認
6	茶	RS485 B

2.充電器の設定

(1)設定項目全体

項目	内容
Battery	バッテリーのタイプを設定します。
Charging	充電電流を設定する。設定は0(A)〜最大公称充電電流です。0(A)を設定すると充電オフを示します。
DC Output	DC負荷への電源供給設定(ON/OFF,太陽光パネル電圧･時刻でON/OFF)
Time	内部時刻設定
Back light	状態表示ランプと画面のバックランプの設定
RS485	RS485のボーレートとMODBUSのディバイスアドレスを設定
Reset	設定を戻します。
Language	表示の言語を選定します。

(2)設定Battery

設定は5種類

1	Lead Acid	鉛蓄電池
2	Gel	ゲル蓄電池
3	LifePo4	リン酸鉄リチウムイオン蓄電池
4	Li-ion	リチウムイオン蓄電池
5	USER	個別設定

a.私はLifePo4を選択

セルの直列数を入力する。
私の蓄電池電圧は25.6(V)なのでセル単体電圧3.2(V)で割ると8になるので
8S を選択した。
自動的に下記表示がされた。
充電電圧は28.8(V)
LVD 22.8(V)
※『5.充電電流(蓄電池内容)』で確認した結果、運用しばらくはUSERを選択し各値を設定した。

b.USERを選択した場合の設定内容
　下記内容が表示され各電圧値を入力する。
　1.FLA-V(おそらくフロート電圧)
　2.CC-V(おそらく定電流電圧)
　3.RES(おそらく蓄電池の定格電圧)
　4.LVD(おそらく低電圧警報電圧)

(3)設定DC Output

DC LOADの電源供給を設定します。3,4についは夜になったら電源を供給するためと思われる。設定は4種類
私は2.ONにしています。

1	OFF	DC負荷電源供給OFF
2	ON	DC負荷電源供給ON
3	Light	太陽光パネルの電圧で供給をON/OFF
4	Timing	時刻で供給をON/OFF

a.Light
太陽光パネルの電圧によりDC負荷電源供給をON,OFFします。
　1.open 設定電圧より低い場合にDC負荷電源供給をONにします。
　2.Off 設定電圧より高い場合にDC負荷電源供給をOFFにします。

b.Timig
設定時刻によりDC負荷電源供給をON,OFFします。
　1.open 設定時刻を過ぎた場合にDC負荷電源供給がONします。
　2.Off 設定時刻を過ぎた場合にDC負荷電源供給がOFFします。

(4)設定Back light

以下２つの設定が出来ます。
Backlight：状態表示の画面バックライトの制御で normal と ON が設定できる。
PilotLam：状態表示のランプの制御で normal と OFF が設定できる。

(5)設定RS485

以下２つの設定が出来ます。
Baudrate：通信速度を設定します[*APP][2400][4800][9600]　私は 9600 を選択しました。
PilotLam：MODBUSの本デバイスアドレスを設定します。私は 2 を設定しました。

3.MODBUS

(1)読込データ

Functionは 0x03

ｱﾄﾞﾚｽ	項目	内容
0x0000	Device Address	1～127
0x0001	Deviceタイプ	1:MPPTコントローラー
0x0002	DC出力制御モード	0=OFF 1=ON 2=太陽光パネル電圧 3=時刻 ※ディスプレイからのみ設定可能
0x0003	充電器のステータス	a.ステータス参照
0x0004	設定蓄電池の容量	(%)
0x0005	設定 DC LOAD出力回復電圧	単位0.1(V)
0x0006	設定蓄電池タイプ	0=鉛蓄電池 1=コロイド 2=リン酸鉄リチウム 3=三元リチウム電池 4=ユーザー定義
0x0007	設定均等充電電圧	単位0.1(V)
0x0008	設定フロート電圧	単位0.1(V)
0x0009	設定 DC LOAD出力開放電圧	単位0.1(V)
0x000A	設定充電電流制限	0.1(A)
0x000B	状態太陽光パネル電圧	単位0.1(V)
0x000C	状態充電電圧	単位0.1(V)
0x000D	状態充電電流	単位0.1(A)
0x000E	状態蓄電池電圧	単位0.1(V)
0x000F	状態 DC LOAD電流	単位0.1(A)
0x0010	状態装置温度	単位(℃)
0x0011	状態外部蓄電池温度	単位(℃) 私の装置には無し
0x0012	状態総発電量	上位桁が先、合計32桁、xxxx.xxxkWh
0x0013	状態総発電量	上位桁が先、合計32桁、xxxx.xxxkWh
0x0014	状態毎日の発電量	上位桁が先、合計33桁、 xxxx.xxxkWh
0x0015	状態毎日の発電量	上位桁が先、合計33桁、 XXXX.XXXkWh

a.ステータス

bit	項目	内容
15	ーーー
14	ーーー
13	充電状態	0=充電OFF 1=充電ON
12	DC LOAD状態	0=受電OFF 1=受電ON
11	ーーー
10	ーーー
9	MPPT状態	1=最大追従
8	充電状態	1=フロー充電
7	充電状態	1=均等充電
6	充電状態	1=急速充電
5	蓄電池側電圧	1=電圧が高すぎる[故障]
4	太陽光側電圧	1=電圧が低すぎる[障害]
3	太陽光側電圧	1=電圧が高すぎる[故障]
2	DC出力	1=出力過電流[障害]
1	蓄電池内部温度	1=蓄電池の温度が高すぎる[障害]
0	充電器	1=装置の温度が高すぎる[障害]

(2)書込専用データ

ｱﾄﾞﾚｽ	項目	内容
0x0000	Device Address	1～127で設定ができる
0x0001	DC出力制御設定	0=OFF 1=ON
0x0002	毎日の発電量をクリアに設定	送信データ0x55aaを0にクリア
0x0003	総発電量を0に設定	送信データ0x55aaを0にクリア
0x0004	充電電流設定	機械Aの最大定格電流（単位：0.1A）
0x0005	充電電圧の設定	単位0.1(V)
0x0006	DC出力放電制限電圧を設定する	単位0.1(V)
0x0007	DC出力放電回復電圧を設定する	単位0.1(V)

※総発電量をリセットする(DeviceAddress=0x01の)場合のコードは
[0x01,0x06,0x00,0x03,0xaa,0x55]+crc
となる。データ受信は0.2秒程度あとから受信できるが、データ=0の反映にはさらに0.3秒程度の時間がかかるのでデータ受信に注意すること。

4.動作確認

(1)ModBus読込データ

ディバイス番号を0x01→0x02へ変更してその他設定は LifePo4 8Sで設定、蓄電池側の電圧25.7(V)の時のデータを取得した。

充電電圧を個別設定したあと読み込み

蓄電池側の電圧を27.1(V)に変化させたとこと、蓄電池容量は100%となった

(2)LOADランプ回路

蓄電池側電圧を22.7(V)へ低下させた場合にLOADランプが点滅し DC LOAD端子の電圧はなくなりました。
また蓄電池側電圧を25.8(V)へ上昇させた場合に LOADランプは点灯に移行し DC LOAD端子に電圧が出てきました。
なおLVDで設定した電圧23.2(V)以下でもALARMは点灯しませんでした。どんな時に点灯するのか？

5.充電電流（蓄電池内容）

(1)充電器設定値

当初充電の設定で蓄電池はLifePo4で直列数8で入力し、自動的にFLA-V,CC-Vが28.8(V)になっていた。
しかし蓄電池のマニュアルを見て運用しばらくは下記のような個別設定をすることにした。

項目	電圧(V)	充電器手動名	説明
フロート充電電圧	27.6	FLA-V
ブースト充電電圧	27.6	CC-V
公称電圧	25.6	RES	3.2×8直列
電圧低下警告電圧	23.2	LVD

蓄電池から見た設定値を以下に説明する。

(2)蓄電池回路構成

太陽光発電装置は2022年6月から資材を購入し9月には設置が完了した。
翌年2023年4月に太陽光発電装置の蓄電池容量不足を感じ、1個追加して、2個の蓄電池を並列接続して運用を継続している。
ただし蓄電池メーカーのガイドには時期違いの蓄電池接続はお薦めしないと記載されている。
蓄電池は2台とも24(V)100(Ah)です。メーカーも同じです。
(ただし2023年1月1日に社名を Ampere TimeからLi Timeへ変更しています。)
メーカー名の違いか充電電圧も違っていたので考え方を残すことにした。

(3)蓄電池の推奨充電電流値

今回購入している蓄電池は時期違いで2個の蓄電池を並列接続している。
以下は蓄電池に付属していたマニュアルを一部分記載する。

旧項目名	新項目名	値	説明(又は新値)
公称容量	同左	100(Ah)
公称電圧	同左	25.6(V)
最大継続負荷パワー	同左	2560(Wh)
充電電圧	同左	28.8±0.4(V)
充電方法	同左	CC/CV
推奨充電器	不明	28.8±0.4(V) 20A(0.2C)
推奨充電電流	同左	20(A)(0.2C)
BMSポート	同左	100(A)
最大継続充電電流	同左	100(A)
最大継続放電電流	同左	100(A)
最大放電電流5秒間	同左	280(A)
サイクルライフ	同左	＞4000回
内部インピーダンス	同左	＜30(mΩ)	＜40(mΩ)

注意するのは、ここに記載の充電電圧は充電電流が20A(0.2C)時である。
蓄電池が1個時には上記充電電流より大きな33(A)[太陽光パネルの最大出力から]の電流が流れる。

(4)蓄電池の充電電流

蓄電池はLi Time(旧Ampere Time)24(V)100(Ah) 2022年と2023年に購入した蓄電池を並列接続して使用していますが、新旧の取扱い説明書で違った充電電圧が記載されていたのでまとめた。

旧項目	新項目	旧電圧	新電圧(V)	充電器手動名	説明
過電圧切断電圧	同左	30.0	30.0	--	--
充電制限電圧	記載なし	29.2	ｰｰ	--	--
過電圧再接続電圧	同左	28.4	28.4	--	--
イコライザー充電電圧	記載なし	28.0	--	--	均等充電
フロート充電電圧	アブソーブ電圧	27.6	28.8/29.2	FLA-V	--
ブースト充電電圧	バルク・ブースト電圧	27.6	28.8/29.2	CC-V	--
ブーストリコネクト充電電圧	記載なし	26.4	--	--	--
低電圧再接続電圧	記載なし	24.8	--	--	--
電圧低下警告再接続電圧	不足電圧回復	24.0	24.0	--	--
電圧低下警告電圧	不足電圧警告	23.2	23.2	LVD	--
過放電再接続電圧	記載なし	23.2	--	--	--
低電圧切断電圧	記載なし	21.6	--	--	--
過放電切断電圧	記載なし	20.8	--	--	--
均等化時間	記載なし	120(min)	--	--	--
ブースト時間	記載なし	120(min)	--	--	--

GooGleのAIによる項目名の説明

イコライザー充電電圧:
バッテリーの電圧を均一にするために使用される電圧のことです。一般的に、イコライザー充電は、多セルバッテリーパックの個々のセルの電圧がわずかに異なる場合に、すべてのセルを完全に充電するために行われます。
イコライザー充電電圧は、LiFePO4バッテリーの推奨充電電圧範囲内に設定する必要があります。
LiFePO4バッテリーの推奨充電電圧範囲は、1セルあたり3.50Vから3.65Vです。
AIの回答外：今回は8直列なので、28.0〜29.2(V)となる。
バルク充電:
バッテリーを急速に充電する段階で、バッテリーの電力を急速に回復させます。
LiFePO4 バッテリーの場合、アブソーブ電圧はセルあたり 3.60V～3.65V です。この電圧範囲を超えて充電すると、バッテリーの寿命が短くなる可能性があります。
AIの回答外：今回は8直列なので、28.8〜29.2(V)となる。
アブソーブ充電:
バルク充電が完了し、バッテリーの電圧が一定レベルに達すると、アブソーブ充電に入ります。この段階では、充電電流が小さくなり、バッテリーを完全に満充電にするために、より低い電圧を維持します。
フロート充電:
バッテリーが完全に満充電になった後、充電器はフロート充電に切り替わり、バッテリーの電圧を維持するために、わずかな電流を流します。
テール電流:
放電が進むにつれて内部抵抗が増加し、電気化学的な反応の速度が低下するため、電流が減少していきます。放電終了時に電流がほぼゼロに近い状態（テイル電流）の電流を言います。

(5)蓄電池の特性

蓄電池メーカー『Li Time』の切り抜き

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーの簡単な理解
完全に充電された12Vのリン酸鉄リチウムオンバッテリーの電圧は約13.3〜13.4Vである一方、完全に充電された鉛蓄電池の電圧は約12.6〜12.7Vです。バッテリー容量が20％の場合、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーの電圧は約13Vである一方、鉛蓄電池の電圧は約11.8Vです。ご覧の通り、リン酸鉄リチウムオンバッテリーと鉛蓄電池の間の電圧差は非常に小さく、容量が80％の状態でも0.5V未満異なる場合があります。

リン酸鉄リチウムイオンバッテリー専用充電器は、鉛蓄系と同様に電圧制限器です。ただし、リチウムイオンバッテリーとは異なり、リチウムイオバッテリーにはより高い電圧、厳密な電圧許容範囲があり、バッテリーが完全に充電されている場合にトリクル充電やフロート充電はありません。鉛蓄電池は電圧切り上げパラメータにある程度の柔軟性を許容しますが、リチウムイオンバッテリーは過充電に対する感度が高いため、リン酸鉄リチウムオンバッテリーの製造業者は充電パラメータを設定する際には注意を払っています。パルス充電やその他の方法によってバッテリー寿命を奇跡的に延ばしたり容量を増やしたりすることができる"奇跡の充電器"は存在しません。リン酸鉄リチウムオンバッテリーは取り扱える範囲のエネルギーしか吸収することができない「クリーンな」システムです。

リン酸鉄リチウムイオンバッテリー専用充電器はCV/CC（定電圧/定電流）充電アルゴリズムを使用し、バッテリーが所望の電圧に達するまで電流を予め設定されたレベルに制限します。バッテリーが最大容量に達すると、電流は徐々に減少します。このシステムにより、リチウムイオンバッテリーなどに最適な高速充電が可能になり、過充電を防ぎます。

1.充電器購入

(1)購入経緯