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Un module de contrôle de charge ou contrôleur de charge est essentiellement un appareil qui contrôle une tension et/ou des valeurs de courant avec divers algorithmes pour éviter que les batteries ne soient surchargées. Il assure le transfert de puissance, le contrôle du courant, de la tension et la conversion (transfert de puissance) du panneau solaire à la batterie. Les systèmes de batterie peuvent être chargés en se connectant directement aux panneaux. Cependant, ce n'est pas une méthode précise pour la santé de votre batterie. Les niveaux de tension efficaces des panneaux, qui sont exprimés en « 12 V », sont compris entre 16 V et 20 V. Par exemple, si la tension de charge d'une batterie gel en veille est considérée comme 14,4 V, on verra que la tension de charge du panneau est assez élevée. Lorsque la batterie est exposée à des tensions élevées, ses plaques se détériorent rapidement, augmentant la résistance interne de la batterie. Lorsque la résistance interne d'une batterie augmente, sa durée de vie diminue également.
Par conséquent, une charge correcte de la batterie est essentielle. Des modules de charge sont nécessaires pour charger la batterie aux valeurs d'usine en utilisant des technologies avec diverses efficacités telles que PWM et MPPT.

Pas toujours, mais généralement les panneaux de charge à faible puissance tels que les panneaux de 1 à 5 watts n'ont pas besoin d'un contrôleur de charge. En règle générale, un régulateur n'est pas nécessaire si le panneau alimente une batterie de 50 Ah d'environ 2 wattheures ou moins.

Par exemple, un panneau d'environ 4,2 watts est nécessaire pour l'entretien ou le stockage d'une voiturette de golf électrique standard avec une batterie d'environ 210 Ah. En conséquence, un régulateur n'est pas nécessaire pour les panneaux de 5 watts les plus proches de la valeur sélectionnée.

Alors pourquoi les panneaux sont-ils de 16 à 21 volts au lieu de 12 volts ?
Si tel était le cas, les panneaux ne fonctionneraient que dans des conditions parfaites et en plein soleil. Ce n'est pas une situation sur laquelle vous pouvez compter dans la plupart des endroits. Lorsque la lumière du soleil est faible dans le ciel, une brume épaisse, une couverture nuageuse ou des températures élevées, il doit fournir une tension supplémentaire pour que nous puissions sortir du panneau. Une batterie "12 V" complètement chargée est d'environ 12,7 V lorsqu'elle n'est pas en fonctionnement (environ 13,6% à 14,4% en charge), de sorte que le panneau doit générer des tensions supérieures à la limite supérieure dans les pires conditions.

    * Contrairement à la croyance populaire, les panneaux solaires fonctionnent mieux à des températures plus basses. En gros, un panneau de 100 watts à température ambiante serait un panneau de 83 watts à 110 degrés.

Le contrôleur de charge régulera la sortie 16 à 20 V du panneau en fonction des besoins de la batterie, en la transformant en un niveau de tension qui varie entre environ 10,5 et 14,6 selon l'état de charge de la batterie, le type de batterie, dans quel mode se trouve le contrôleur et la température.

Types de contrôleurs de charge
Les systèmes les plus anciens utilisés à des fins pratiques sont de simples systèmes à 1 ou 2 étages qui éteignent ou allument le panneau solaire à l'aide d'un relais ou d'un MOSFET lorsqu'une certaine tension est atteinte. Malheureusement, les régulateurs dotés de cette architecture sont majoritaires dans les systèmes de signalisation routière en Turquie. Bien que cela semble offrir un avantage en termes de coûts au début, les coûts de maintenance et d'entretien sont plus élevés car cela raccourcit la durée de vie de la batterie en termes de performances à long terme.

Les contrôleurs de charge avec suivi du point de puissance maximale (MPPT) offrent une efficacité jusqu'à 30 % supérieure de l'énergie prélevée sur le panneau par rapport aux contrôleurs de charge PWM de type traditionnel. De plus, il a une très faible perte de chaleur pendant la charge, avec une performance de conversion de 94 % à 98 %.

Qu'est-ce que l'équilibrage ?
L'équilibrage, comme son nom l'indique, est le processus qui consiste à rendre les niveaux de tension de toutes les cellules de la batterie exactement égaux. En surchargeant, généralement dans la plage de 15 V à 15,5 V, d'autres cellules avec une tension inférieure sur la batterie sont fournies pour atteindre leur pleine capacité. L'équilibrage remplit également une fonction importante comme celle de mélanger le fluide de la batterie en provoquant la formation de bulles de gaz, notamment dans les batteries aqueuses en attente depuis longtemps. Cependant, il convient de noter que les panneaux de faible puissance ne peuvent pas fournir suffisamment de courant pour la formation de bulles.

Qu'est-ce que PWM ?
PWM, qui signifie Pulse Width Modulation / Pulse Width Modulation, régule la tension appliquée à l'entrée de la batterie en activant et désactivant la tension du panneau, en d'autres termes, dans un très court laps de temps, au lieu d'obtenir une sortie de tension constante du panneau. Le circuit de commande du contrôleur de charge détermine la largeur et la fréquence d'impulsion appropriées en surveillant la tension du panneau et de la batterie et le courant de court-circuit de la batterie.

Pendant la charge PWM, des bruits à haute fréquence se produisent en raison de la commutation. Pour cette raison, il est nécessaire d'avoir une très bonne conception du système de filtration. Surtout lorsqu'il est utilisé dans des systèmes sensibles aux hautes fréquences tels que la radio et la télévision, il affectera négativement le confort de travail en créant des interférences.

Sortie de charge et "arrêt basse tension"
Les appareils électriques connectés à la sortie des régulateurs de charge sont définis comme des charges. Si une connexion directe était établie à la batterie au lieu de la sortie de charge, il n'y aurait pas de conditions météorologiques, de dysfonctionnements, etc. Dans des cas tels que l'impossibilité de charger en raison d'une charge élevée ou la connexion d'une charge excessivement élevée, il ne serait pas possible d'empêcher la batterie de tomber en dessous du niveau de tension minimum critique et de rendre la batterie dysfonctionnelle.

En raison de ces problèmes, il existe une borne de sortie sur le contrôleur de charge pour les faibles puissances. Le circuit de contrôle de charge surveille la tension de la batterie et les sorties à intervalles autorisés. Il n'est pas recommandé d'utiliser la sortie LOAD pour faire fonctionner l'onduleur, même avec une petite puissance. Les onduleurs peuvent tirer des courants élevés pendant de très courtes périodes de temps, comme un millionième de seconde. Ces courants peuvent causer des dommages irréversibles au circuit de charge..  Dans de tels cas, alors que l'onduleur est directement connecté au panneau, un relais est connecté à la sortie de charge, commutant ainsi l'entrée CC de l'onduleur vers ce relais. Ainsi, on peut s'assurer que l'onduleur ne fonctionne que lorsque la batterie est disponible.
D'autre part, il est également possible de trouver des contrôleurs de charge qui peuvent être connectés directement aux onduleurs. Cependant, le paramètre de coût ne doit pas être ignoré.