تنظیم کننده شارژ یا شارژ کنترلر، قطعه ای است که ما بین پنل خورشیدی و باتری قرار میگیرد و جریان پنل های خورشیدی را که برای شارژ کردن باتری می آید را کنترل میکند.
زمانی که نور خورشید زیاد میشود پنل خورشیدی هم ولتاژ بیشتری تولید میکند و ولتاژ بیش از حد پنل خورشیدی می تواند به باتری ها سیب برساند. پس شارژ کنترلر برای تامین یک ولتاژ مناسب جهت شارژ باتریها استفاده میشود. پس زمانی که ولتاژ تولیدی پنل ورشیدی بیش از حد بود شارژ کنترلر ولتاژ را به حد مناسب جهت شارژ باتری کاهش میدهد تا باتریها آسیب نبینند.
این نوع شارژ کنترلرها به 2 دسته تقسیم می شود:
شارژ کنترلر خورشیدی PWM
شارژ کنترلر خورشیدی MPPT
انواع شارژ کنترلر
دستگاههای کنترل شارژ دارای دو نوع تکنولوژی متفاووت هستند. PWM و MPPT . میزان اثربخشی آنها در یک سیستم خورشیدی بسیار متفاوت از یکدیگر است.
شارژ کنترلر MPPT :
شارژ کنترلهای MPPT (Maximum Power Point Tracking) از قابلیت ردیابی حداکثر توان استفاده می کنند. آنها ولتاژ دریافتی از مجموعه پنل را به گونه ای تنظیم
می کنند که بدون افت قابل ملاحظه ای در توان که ناشی از تغییر ولتاژ می باشد ، ولتاژ مناسب شارژ کردن باتری ها را در اختیارشان می گذارد.
توانایی کاهش ولتاژ توسط شارژ کنترلر پنل خورشیدی MPPT به اندازه ای است که می تواند ولتاژ یک سولار پنل را تا 10 برابر بیشتر از ولتاژ باتری، کاهش دهد تا از این راه ولتاژ آنها را با هم متناسب کند و این مطابقت طوری اتفاق می افتد که کم ترین اتلاف انرژی در انتقال جریان به وجود نیاید.
مزیت دیگری که شارژ کنترلر پنل خورشیدی MPPT دارند، این است که می توانند جریان ورودی به باتری را افزایش دهند. این ویژگی می تواند با توجه به شرایط جوی، وضعیت باتری و موارد دیگر قابل تنظیم باشد. در صورتی که از شارژ کنترلر سولار پنل MPPT در پنلی استفاده می کنید که ولتاژی نزدیک به ولتاژ باتری دارد، آسیبی به باتری وارد نمی کند اما راندمان شارژ کنترلر پنل خورشیدی در این شرایط نسبت به موقعیت هایی با ولتاژ بالاتر، کاهش پیدا می کند.
شارژ کنترلر PWM :
شارژکنترلر PWM (Pulse Width Modulation) از مدولاسیون پهنای پالس استفاده میکند. در این روش ، با نزدیک شدن شارژ باتری به حداکثر میزان مجاز آن
، توان داده شده به باتری به تدریج و با یک شیب ملایم ، یک روند نزولی به خود می گیرد. این خاصیت موجب افزایش طول عمر باتری می شود.
کنترلر شارژ پنل خورشیدی یک دستگاه ساده و جمع و جوری است که درک مفیدی از پنل های خورشیدی، باتری ها و بارهای الکتریکی انتقالی دارد و اکثرا در کیت های متوسط و کوچکی گنجانده می شود. از آن جایی که این کنترلر از فناوری PWM استفاده می کند، مقدار جریان تلف شده در جریان انتقال از پنل به باتری را به صفر می رساند.
مراحل شارژ کنترلر ها :
بیشتر شارژ کنترلرهای بازار این سه مرحله را برای شارژ باتری انجام می دهند :
۱. مرحله (BULK شارژ حداکثری) :
در این مرحله ولتاژ تا حد ولتاژ BULK (معمولاً بین ۱۴٫۲ تا ۱۴٫۶ ولت ) زیاد می شود و بیشترین جریان برای شارژ باتری ها کشیده می شود اما جریان در این مرحله ثابت است و تا ولتاژ باطری ها به ۸۰ الی ۹۰ درصد ولتاژ شارژ کامل برسد ادامه دارد . زمان این مرحله تقریبا نیمی از زمان شارژ باتری می باشد و بیشترین شارژ باتری در این مرحله اتفاق می افتد ( در این مرحله ولتاژ متغییر و جریان ثابت است ) .
۲.مرحله (ABSORPTION شارژ کام) :
در این مرحله ولتاژ شارژ در حد همان ولتاژ BULK باقی می ماند برای یک زمان معین ( معمولاً یک یا دو ساعت ) تا هنگامی که جریان به کمترین حد خود برسد یعنی باتری به اشباع برسد . انتقال از مرحله BULK به مرحله ABSORPTION به ارامی صورت می گیرد بدلیل اینکه ولتاژ دو مرحله تقریباً با یکدیگر برابر است ( در این مرحله جریان متغییر و ولتاژ ثابت است ).
۳.مرحله(FLOAT شناور) :
زمانی که مرحله ABSORPTION تمام شد ( معمولاً جریان شارژ به ۳ درصد جریان نامی برسد ) ولتاژ تا حد ولتاژ مرحله FLOAT ( معمولاً ۱۳٫۲ تا ۱۳٫۶ ولت) کاهش پیدا می کند . و باتری ها یک جریان خود نگه دار یا جریانی که از تخلیه باتری جلوگیری می کند از سیستم دریافت می کنند ( در این مرحله هم ولتاژ ثابت است و هم جریان ).
کاربرد شارژ کنترلر پنل خورشیدی
با وجود این که یک وظیفه اصلی برای تمام شارژ کنترلر سولار پنل تعیین شده و همه آنها نیز بر همین مبنا طراحی شده اند، اما کاربرد آنها فقط محدود به این وظیفه نمی شود. شارژ کنترلر سولار پنل کاربردهای دیگری هم دارند مانند˸
-
مسدود کردن جریان معکوس:
این ویژگی از شارژ کنترلر پنل خورشیدی، تاثیری در انتقال جریان از پنل به باتری در طول روز ندارد اما از جریان معکوس و تخلیه انرژی که در طول شب اتفاق می افتد جلوگیری می کند. این مسئله باعث می شود که باتری ها دچار اتلاف انرژی نشوند و زمان کارکرد آنها افزایش پیدا کند.
-
حفاظت از ولتاژ:
کمبود ولتاژ در باتری ها معمولا زمانی اتفاق می افتد که ظرفیت شارژ باتری، حدود 80 درصد کاهش پیدا می کند. در بیشتر مواقع توصیه کارشناسان در چنین شرایطی این است که باتری را از مدار خارج کنید و پس از شارژ، مجددا به مدار برگردانید. اما شارژ کنترلر پنل خورشیدی در چنین مواردی هوشمندانه تر عمل می کند. در واقع شارژ کنترلر پنل خورشیدی سطح انرژی پنل را متناسب با سطح انرژی باتری تنظیم می کند. در صورتی که این تناسب از بین برود، شارژ کنترلر سولار پنل، باتری را در یک سطح مشخصی قطع می کند و از افت ولتاژ در باتری جلوگیری می کند.
-
جلوگیری از شارژ بیش از حد باتری:
همان طور که کمبود شارژ آسیب های زیادی به باتری می رساند، شارژ بیش از حد هم می تواند تاثیر بسیار بدی در سلامت و عملکرد شارژ داشته باشد. در چنین شرایطی شارژ کنترلر پنل خورشیدی، شارژ باتری را متوقف می کند تا از خراب شدن باتری جلوگیری شود.
-
پیکربندی نقاط تنظیم کنترل:
زمانی که شما به یک شارژ کنترلر سولار پنل دسترسی داشته باشید می توانید تمام تنظیمات مربوط به باتری و سولار پنل را ویرایش کرده و مجددا برنامه ریزی کنید. انجام این تغییرات باعث افزایش کارایی و طول عمر باتری می شود.
-
نظارت و اندازه گیری:
پارامترها و فاکتورهای مختلفی وجود دارد که با استفاده از شارژ کنترلر پنل خورشیدی می توانید آنها را ساماندهی و مدیریت کنید. مواردی که شما با مشاهده صفحه نمایشگر شارژ کنترلر سولار پنل می توانید آن را تنظیم یا ویرایش کنید، عبارت اند از:
-
سطح ولتاژ
-
درصد شارژ
-
زمان تخلیه جریان و غیره.
ویژگی های کلیدی یک دستگاه کنترل کننده باتری
یک دستگاه کنترل کننده شارژ باتری یا شارژ کنترلر باید دارای ویژگی های زیر باشد:
- مستقل از شرایط آب و هوایی: این دستگاه نباید لزوماً در معرض نور مستقیم خورشید قرار بگیرد. به عبارت دیگر باید بتواند در هر شرایط آب و هوایی، برق تولید کند.
- ساختار محکم: از آنجاییکه تولید برق باید به صورت طولانی مدت صورت بگیرد؛ لذا کنترل کننده های باتری باید محکم و بادوام باشند.
- حداقل نیاز به نگهداری: این اصل بیشتر در مورد استفاده طولانی مدت اهمیت دارد. به همین دلیل اگر یک دستگاه کنترل کننده باتری به تعمیر و نگهداری زیاد نیاز داشته باشد؛ از دیدگاه صنعتی گزینه چندان مناسبی نیست.
مزایای استفاده از دستگاه کنترل کننده باتری یا شارژ کنترلر
این دستگاه باتری را شارژ می کند و آن را حفظ می کند. در صورت استفاده از این دستگاه در یک وسیله نقلیه، فرد همیشه آماده است تا به دل جاده بزند. این دستگاه طول عمر باتری را افزایش می دهد؛ زیرا مقدار بسیار کمی از شارژ را برای نگهداری آن حفظ می کند.
این دستگاه ها برای دریافت نور خورشید باید در بیرون نصب شوند؛ لذا طراحی آنها به گونه ای انجام می شود که چندان به نگهداری نیاز ندارند و می توان برای مدت طولانی از آنها استفاده کرد. از طرفی بسیار مقرون به صرفه هستند. زیرا یک شارژ کنترلر می تواند برق را مستقیماً از پنل خورشیدی دریافت کند؛ در این صورت دیگر لزوماً نیازی به اتصال به شبکه برای دریافت برق نیست.
معایب دستگاه کنترل کننده باتری یا شارژ کنترلر
باید توجه داشت که این دستگاه یک شارژر نیست بلکه یک کنترل کننده است. از این رو هنگامی که بار روی باتری بسیار زیاد است؛ نمی توان از کنترل کننده برای شارژ باتری استفاده کرد.
اگر به ندرت از باتری خود استفاده می کنید؛ ممکن است نیازی به شارژ کنترلر نداشته باشید. کنترل کننده باتری تنها زمانی مورد نیاز است که شما بخواهید به صورت مکرر از وسایل نقلیه خود استفاده کنید؛ در واقع وجود کنترل کننده در هنگام استفاده منظم از باتری لازم است. به عنوان مثال اگر اتومبیل خاموش است باید از کنترل کننده استفاده کنید؛ در غیر این صورت اجزای مختلف اتومبیل، شارژ باتری را می کشند و باعث تخلیه آن می شوند.
ولتاژهای باتری هایی که قابلیت اتصال به کنترلر شارژ پنل خورشیدی را دارند، معمولا 12، 24 و 48 ولت است. ظرفیت پشتیبانی شارژ کنترلر سولار پنل، اکثرا بین 10 تا 15 آمپر در نظر گرفته می شود.
پارامترهای قابل تنظیم توسط این قطعه شامل:
- نرخ شارژ
- ولتاژ شارژ
- ولتاژ جذب
- ولتاژ شناور
- ولتاژ یکسان سازی
- مدت زمان جذب
- حداکثر سرعت جذب
- جریان ولتاژ برای دمای پایین
- قطع دمای پایین
- جریان خروجی بار
- حداکثر توان باتری
- شبکه هوشمند
- فعال یا غیر فعال شدن منبع
نتیجه گیری :
کنترل کننده های باتری به شارژرهای هوشمند باتری معروف هستند. هر چند شیوه کارکرد آنها با شارژهای باتری متفاوت است
امروزه دستگاه هایی ساخته شده اند که می توانند کار شارژر و کنترل کننده باتری را همزمان انجام دهند. در صورتیکه دارای یک وسیله نقلیه هستید؛ بهتر است همیشه استفاده از شارژ کنترلر را مدنظر داشته باشید.