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充電に伴うAC電源の電圧降下についての検証

日本のコンセントの電圧は、通常100Vとなっております。100Vと言っても100Vピッタリでは無く、105Vなど若干上の電圧だったり、100Vを下回っている場合もあります。その電源の環境下で電圧が異なっています。

電圧降下に伴う影響

高電圧化しているバッテリー環境。昔は12Vバッテリーをゆっくり充電すれば良かったのが、今は24V、36Vなど高電圧バッテリーを早く充電する事が多くなりました。高電圧のバッテリーを早く充電するという事は、「高電力が必要」という事になります。高電力が必要という事は、AC電源の電圧が降下する事になります。それではどれぐらい降下するのでしょうか？

3台のリチウムバッテリーを充電比較！！

通常のリチウムバッテリ用の充電器3台を使用し、それぞれ3台のリチウムバッテリー充電します。AC電源の電圧が、充電前：104.5V→97.8V　約7V弱の電圧降下が確認されました。

より電圧降下する使用環境とは!?

そこで、より抵抗値を増やすため、30mのリールコードを使用しました。電気抵抗は、配線の長さが2倍となれば、抵抗も2倍となります。皆様もリールコードを使用されたことはあるのではないでしょうか？リールコードを使用して、上記のように3台のリチウムバッテリーを専用の充電器で充電します。AC電源電圧　充電前：104.4V→充電後：93.0V　約11.5V程電圧を降下させます。

電圧降下した電源での機器の充電の影響について!!

電圧降下した環境下で充電を行っていると、電圧不足により、使用している機器の動作が正しく動かなかったり、使用している機器にダメージを与え、壊してしまいます。また、電流値が高くなりますので、電気代金が高くなってしまいます。

省電力「MULTI CHARGER マルチチャージャー」を使用した充電検証

前述の検証から、充電器をリチウム専用充電器から、マルチチャージャーに変更して、同じようにリチウムバッテリー3台を充電し検証してみました。

通常リチウム充電器3台マルチチャージャー
3台のリチウムバッテリーを充電104.5V→97.8V　6.7V降下105.2V→101.1V　4.1V降下
リールコード使用3台リチウムバッテリー充電104.4V→93.0V　11.4V降下104.7V→97.0V　7.7V降下
AC電源電圧降下検証

検証から分かる事!!

高出力のリチウム充電器（3台）は、約7.0V弱の電圧降下となります。マルチチャージャー使用した場合は、大幅な電圧降下を実現します。それが抵抗値が増えるリールコードを使用した時は、それがより如実に確認できます。この事から、今の充電環境下はどうなのか？確認する事が大事と考えます。より、確実・安全に充電環境下をマルチチャージャーは確約します。

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バッテリー充電検証 LiFePO4（リフェ）36V

いろいろバッテリーを充電できるEVOTEC MULTI CHARGER。36VはEVOTECのNMCリチウムとLiFePO4（リフェ）のバッテリーが充電可能です。しかし、この異なるマテリアルを使用しているバッテリーは、最大充電電圧が異なります。NMC（EVOTEC）の最大電圧が、42.0V、LiFePO4（リフェ）が、43.8Vとなります。（この場合の36Vは、NMCが10直列、LiFePO4が12直列を指します。）弊社のMULTI CHARGERは、NMCの最大電圧42.0Vに合わせています。ここで、一つ疑問が発生します。最大電圧が1.8V高いLiFePO4（リフェ）36Vを42.0Vの電圧で満充電できるのか!?という疑問です。

LiFePO4（リフェ）の充電電圧と充電容量の特性がカギ!!

この疑問の答えから言いますと、満充電が可能です。何故かと言いますと、LIFePO4（リフェ）の充電電圧と容量の特性が関係します。

LiFePO4（リフェ）36Vは、充電電圧が39.0V付近までは、殆ど充電されていませんが、40Vから42Vのこの2Vの電圧範囲で、大半の充電を行います。その後も殆ど充電容量は上がらず、43.8Vの最大電圧まで終了します。

EVOTEC MULTI CHARGERの充電アルゴリズムが、満充電に貢献!!

41.5Vから42.0V電流値を小さくしながら、バランスよく流し込む方式です。これにより、LiFePO4（リフェ）の36Vバッテリーも満充電が可能となります。

LiFePO4（リフェ）専用充電器で終了後の放電テストとEVOTEC MULTI CHARGERでの充電終了後の放電テスト比較結果!!

LiFePO4の充電器で充電終了後、放電テストした結果です。43.7579Vまで充電終了後に、放電テストした結果が、61.341Ahとなりました。

EVOTEC MULTI CHARGERで42.0Vで充電終了し、41.7853Vから放電を開始しました。放電容量は61.348Ahでした。LiFePO4（リフェ）充電器よりも、若干ながら多く放電できました。この結果から、EVOTEC MULTI CHARGERでLiFePO4(リフェ）バッテリーを満充電できることが分かると思います。

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鉛バッテリーの充電電圧の疑問!?

鉛ディープサイクルバッテリーを充電しようとする時、充電電圧がどれぐらいか気にされていますか？そのほとんどの鉛バッテリー用充電器（12V用）は15Vを超えて、16Vに近い電圧で充電されるものが多いようです。

その電圧は高くないのでしょうか？これほど充電電圧が高くないと、鉛バッテリーは満充電されないのでしょうか？検証してみました。

検証内容は、新品のボイジャーM27MFを鉛バッテリー専用充電器で充電（最大電圧15.9V）し、容量測定器で40Aの放電電流値で、10.8Vまで放電させ、容量と電力を調べるテストです。

結果は、容量54.709Ah、電力は628.023Ahという結果でした。

次は弊社MULTI CHARGERで充電、放電テストへ

弊社開発中のマルチチャージャー。鉛のバッテリーも充電できるラインを設けていますが、最大電圧は、14.6Vとなります。この電圧だと鉛バッテリーは満充電できないのでしょうか？

弊社マルチチャージャーの12Vライン（EVO12Vラインは除く）の充電アルゴリズムです。CCCV方式で（定電流定電圧充電）13.9Vまで10Aで充電し、それ以降は電流値が下がり、定電圧で調整していく方式です。

検証方法は、前述した鉛用充電器の検証と一緒で、マルチチャージャーで充電が終了したバッテリーを、容量測定器で40Aの放電電流値で10.8Vまで放電させ、容量と電力を調べるテストです。

結果は容量55.348Ah、電力は645.472Whという結果になりました。

鉛バッテリー充電器とマルチチャージャーで満充電したバッテリーの放電テストの結果をまとめました。

充電器最大電圧容量電力
鉛バッテリー充電器15.9V54.709Ah628.023Wh
EVOTECマルチチャージャー14.6V55.348Ah645.472Wh
充電器容量テスト（10.8Vまで40A放電）

放電テストの結果から言える事！！

このテスト結果から言える事は、比較的新しいバッテリーには、15V超える高い電圧の充電は必要ないという事です。ほぼ同じ容量と電力を計測したテストですが、最大電圧の低いEVOTECマルチチャージャーの方が若干上回る結果が、それを証明しています。

Charge stages of a lead acid battery [1]
Source: Cadex

上記表は、推奨される鉛バッテリーの充電方法と電圧の関係です。ここでは、１ブロック2.30V～2.45Vの値を推奨しています。これは、6ブロックの鉛12Vバッテリーの場合、13.8V～14.7Vの値です。

15V超える充電は必要なのか!?

鉛バッテリーは、1ブロック2Vが6個直列になり、12Vバッテリーを構成しています。15V超える充電電圧は、過充電と言って良いと考えます。バッテリーメーカーが公表しているアブソープ充電電圧の最大値も、2.45V/1ブロックで14.7Vという事になります。サルフェーションが進み、劣化したバッテリーの各ブロック均一化を図るために、高電圧充電（16Vほど）を行うケースがあるようですが、過充電での性能復帰はあまり期待できず、このような状態になる事を防ぐ方が、適切と考えます。

鉛バッテリーを長く使用するには!!!それに貢献できるEVOTECマルチチャージャー

鉛バッテリーを長く使用するには、適切な充電電流値で、適切な電圧で充電する事。大きな電流値で充放電を行わない事などが挙げられます。EVOTECマルチチャージャーは、10Aの電流値で、バッテリーに最大の充電効率をもたらす３段階充電方式を備えた充電器です。（上記アルゴリズム参照）鉛バッテリーの長寿命にも貢献します。

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冬季休業のお知らせ

平素は格別のお引き立てをいただき厚くお礼申し上げます。
弊社では、誠に勝手ながら下記日程を冬季休業とさせていただきます。

■冬季休業期間
2023年12月29日(金)　～　01月04日(木)

休業中に受注頂いた商品、またお問合せについては、営業開始日以降に順次回答させていただきます。
皆様には大変ご不便をおかけいたしますが、何卒ご理解の程お願い申し上げます

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10月16日～10月20日の業務について

弊社は、今月の16日から20日まで発売予定の新商品研修の為、業務をお休みさせて頂きます。また、お問い合わせ等頂く場合は、弊社ホームページ　CONTACT US（お問い合わせ）からメールにてお問い合わせ下さい。確認次第返信させて頂きます。

商品の出荷は23日（月）から順次開始させて頂きます。

ご迷惑をおかけしますが、何卒よろしくお願い致します。

evoltec | エヴォルテックジャパン (evoltec-japan.com)

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夏季休業のお知らせ

平素は格別のお引き立てをいただき厚くお礼申し上げます。
弊社では、誠に勝手ながら下記日程を夏季休業とさせていただきます。

■夏季休業日　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2023年8月11日(金)～8月16日(水)

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リチウムバッテリー何故止まるのか!?

3年ほど使用した弊社バッテリーSE24600（24V60Ah）。使用中にバッテリーが作動を停止し、バッテリー診断を受けたバッテリーです。

バッテリーが作動停止する主な原因には、①過放電保護装置が作動しバッテリーが停止する。②過電流保護装置が作動する。③BMSの故障。などがあります。そこで電池のバランス状況を確認します。

24Vバッテリーは7ブロックで構成されています。一番電圧の高い6ブロック4.076V、一番低い3ブロックが3.608Vで、この高低差が0.468Vあります。この高低差が原因で、充電を行っても満充電とならず、充電を行ってもバッテリー容量を十分に引き出せず、バッテリーが停止してしまうのです。

そこで専用の機器でバランス調整を行います。0.468Vあった高低差を0.003Vまで縮める事が出来ました。しかし、これだけではバッテリーが問題無く動くかは保証できません。何故なら電池が弱っていたならば、高負荷をかけた状態にすると、どこかのブロックが著しく電圧を下げ、0.003Vまで少なくなった高低差が再び大きな差となり、またバランスが崩れてしまうからです。

そこで大きな負荷をかけて各バランスの状況を確認します。高負荷測定器とバランス確認スコープを組み合わせて確認します。

40A放電を続け、約半分の容量に達した時の状況です。この時のブロック高低差は0.033Vとなりました。バランス調整直後から0.03V程増えていますが、この差は放電時には容認できる電圧差です。

放電容量は53.406Ah。40Ahの連続放電の高負荷で53.4Ahの容量を測定できたことは、電池に大きな問題が無かった事を示します。しかし、1回では確定できませんので数回これを繰り返します。また、放電後も検査機が停止しなかったことは、放電時には大きなブロック電圧差異が無かった事を示しています。次には充電を行い、各ブロックの電圧差を確認します。

充電が終了後の各ブロックの電圧状況です。一番高いブロック５が4.173V。一番低いブロック3が4.165V。ブロック高低差が0.008Vとなりました。無事に充電を終了し、99％の容量まで充電が出来ました。確実な診断結果を得る為、数回これを繰り返します。

ブロック毎の電圧を整える重要性！！

最近弊社以外のバッテリーの修理依頼を受ける事があります。そのほとんどがブロック毎の電圧差による不動が原因です。その場合修理が可能なケースがあります。またBMS故障の場合も修理が可能です。「修理不可」と判断を受けたというケースで、今回紹介したバランス調整で直ったケースもございます。諦めるのは早いかもしれません！！。

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EVOTEC36V50Ahはどれぐらい使えるの？

SE36500

弊社で販売を開始した36V50Ahバッテリー。どのくらいの時間が使用できるのか？というお問い合わせを多数いただきました。「50Ahだと心配だ！！」というご意見が多数ありましたので、実際使用してみて使用後の残容量を測定しました。

亀山ロコアングラーの鶴岡さんにご協力いただき、使用結果を下記にまとめました。

AM 7:00　野村ボート出発 （41.75V）→ 段々畑 → 松下ボート → よりともボート前ワンド → 笹川上流 → トキタボート前 → 長崎 →折木沢上流→ PM 16:00　野村ボート 帰着（36.48V）

残容量結果

容量テスト結果

約20km弱を9時間移動で、50Ahバッテリーの残容量が22.3Ahでした。50Ahバッテリーを約半分消費したという結果です。コンディションよって異なると思いますが、リチウムバッテリーの36Vは電圧が高い為、鉛バッテリー12V×3個と比較して、消費電流値が少なく、容量が減りにくい事がメリットです。

参考にしてください。

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新開発チタン酸リチウムクランキングバッテリー！！

チタン酸リチウムクランキングバッテリー、新開発BMS搭載で新登場！！

弊社では以前からチタン酸リチウムバッテリー（以下LTO）を採用し、LTO500というモーターサイクル用クランキング用バッテリーを販売していました。このLTO電池はとても素晴らしい電池で、今主流となっているリチウム電池と比べて下記のような利点があります。

LTO電池の利点

  • 1,　LTO電池は金属系リチウム電池が充放電時や過充電等で起こる物質反応が少なく、安全性が高い
  • 2　温度特性が高く、低温・高温時においても安定していて、通常のリチウム電池が氷点下時充電が困難になるのに比べ、-50℃の低温時にでも正常に充放電が可能です。
  • 3　長寿命　通常のLifePO4等の電池が2000回の充放電サイクルで20%の容量低下と言われていますが、LTOはその倍以上の充放電サイクルが可能です。
  • 4　高い放電レートにも耐えられる電池。通常のLifePO4等の電池が1C放電（5Ah電池ならば5Aの放電電流値）と言われていますが、LTOは10C放電が可能です。

LTO電池採用のバッテリーが主流にならない理由

上記のような利点が有るにも関わらず、LTO電池が主流にならないのには理由があります。それは、現主流の金属系リチウム電池と比べると高価になってしまう事が挙げられます。主流とならない電池用の基板開発（BMS）も遅く、今まではLTOのBMSもとても高価な物でした。また、電池自体の体積エネルギーが低く、エネルギーを大きくしようとすると、他のリチウム電池と比べると大きくなってしまう事がデメリットでした。

新開発のBMS採用でデメリットを削減

今回の新LTOクランキングバッテリーには新開発のBMSが採用されています。過充電過放電保護機能に加え、各電池のバランシングボートをプラスして、充放電時の電池バランスを最適化します。また、リススタートテクノロジーを採用し、過放電保護が作動したバッテリーの緊急起動をバッテリーを揺らす事でセンサーが作動し、過放電保護装置を解除しクランキングが可能となります。

新LTOバッテリーは2ラインナップリリース

LTO800
LTO1000

LTO800はTOYOTA GR86に装着され、街乗りからサーキット走行でも対応できます。

LTO1000はNISSAN SKYLINE 400Rに装着し、街乗りからサーキット走行でも対応しています。

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冬季休業のお知らせ

平素は格別のお引き立てをいただき厚くお礼申し上げます。
弊社では、誠に勝手ながら下記日程を冬季休業とさせていただきます。

■冬季休業期間
2022年12月29日(木)　～　01月05日(木)

尚、今年受注受付日は12月26日迄となります。以降受注頂いた商品や休業期間中にいただいたお問合せについては、営業開始日以降に順次回答させていただきます。
皆様には大変ご不便をおかけいたしますが、何卒ご理解の程お願い申し上げます