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太陽光発電システムを構築したところで１つ問題が発生しました。DC-ACインバーターから出力を取り出し過ぎてバッテリー電圧が著しく低下すると、チャージコントローラーの出力がストップしてしまうのです。安全回路が働くためですが、そうなると電力供給先のマイコン（本来の目的）がダウンしてしまいます。一方で、昼間は太陽光発電も活発に行われるため、インバーターの出力負荷が下がったりすると、コントローラー出力が短時間で復旧します。こうして頻繁にコントローラー出力がON/OFFを繰り返すと、マイコン自体がダメージを受ける可能性があります。

そこで、念のためチャージコントローラー２個を並列に接続し、マイコン専用バッテリーを別途追加することにしました。こちらは常時電力を消費するもののさほど消費量は多く無いことから、最初に試した鉛蓄電池（20Ah）を流用します。そして、こちらの系統を太陽光発電サブシステムとしました。ただし、チャージコントローラーの並列利用は事例が無く、あくまでも自己責任での使用になります。運用中に支障を感じるような場面はありませんが、コントローラー間で干渉のようなことが起きないとの保証はありません。入力側を共通にしているだけなので、個人的には特に問題は無いと考えています。

実を言うと、最初の計画ではリチウムイオンバッテリー側のコントローラー出力（メイン電源）がダウンした場合、充電済みの予備の鉛蓄電池に切り替える予定でしたが、切り替え時の瞬間的な電圧低下（瞬時停電状態）でマイコンにリセットがかかってしまうため、別系統の電源での運用に方針を転換したのです。電圧低下を低減する方法もありますが、複雑化は避けたかったのと、必ずしもうまくいくか分からなかったため早々に断念した次第です。それに別系統にしておけば、鉛蓄電池も太陽光発電によって充電状態を維持できるため、いちいち鉛蓄電池を別途手作業で充電する手間も省けます。

こうして最終的にシステムは下図のようになりました。

鉛蓄電池側で太陽光発電が途切れた場合（雨天が続く等による）、どれくらい持つか検証していませんが、少なくとも２日程度充電できなくてもマイコンが落ちることはありませんでした。最終的にはマイコンで電源電圧の監視も行い、バッテリー出力が一定電圧を下回ると警告を出すようにするつもりです（マイコンの電源はDC-DCコンバーターでチャージャー出力から5Vを生成）。この件については項目３の「41．電源監視装置」で検討及び製作を行っているので参考にして下さい。できれば更に補助電源から電力供給を行うことで、万一のシステムダウンを回避したいところです。

最初は暫定的にソーラーパネルを庭のフェンスに立てかけて設置していましたが、家屋のメンテナンスが終了したのを受けて、１日を通して最も日当たりの良い場所に移設しました。写真はソーラーパネルの設置状況です。金属ラック用のスチール製フレーム材を組み合わせて、ソーラーパネルの架台を製作しました。できる限り影にならないように、地面から30センチ程度浮かしてパネルを設置しています。向きは南向きで垂直方向の角度は45度程度です。実は背面にエアコンの室外機があり、廃熱を妨げないように配慮しました。パネルが地面から浮いているため、下の隙間に風が通るようになっています。うまい具合にパネルが室外機の日よけにもなり、エアコンにとっては冷却効率のアップが期待できます。また、パネルにとっても送風が冷却（熱風ですが直射日光による温度上昇は抑えられる）にもなるので一石二鳥です。

チャージコントローラーやバッテリーは密閉容器（ホームセンターで販売されていた収納ケースを利用）を加工して収めました。大きな電力を扱うため、主に雨水に触れないようにするためです。ただし、密閉すると日光と内部発熱による高温化を招くため、運用には注意が必要です。設置場所がソーラーパネルの背後で日陰のため、比較的温度は上がりにくい状況ですが、特に夏場の日中はフタを開けて空気の循環を促す必要がありそうです。冷却ファンで強制空冷を行う等の対策も考えるべきでしょう。

ケース内の写真左側が主チャージコントローラーとリチウムイオンバッテリーで、右側がサブチャージコントローラーと鉛蓄電池です。

＜補足＞
この電源ボックスは半年程で新しいボックスに交換しました。次の「３．シン・電源ボックス」で詳細を説明しています。新たなボックスには現在別に設置しているDC-ACインバーターを収納して、外部配線をシンプルにする目的があります。しかし、インバーターはかなり発熱が大きいため、バッテリー等の寿命を考慮すると冷却は必須になります。実は夏の高温時にはボックス内が相当高温になって（チャージコントローラーの温度モニターでチェック）対策が必要だと考えていたことから、この機会に冷却ファンを設置するのも計画の一環です。ただ、冬の低温時も含めて常に冷却する必要も無いので、高温状態になったら自動的にファンを回すように制御します。もちろん節電も兼ねてです。amazonで丁度良い安価な温度制御モジュールが見つかったことから、それを使って機能を実現することにしました。

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