バッテリーの進化

基板の小型化

リチウムバッテリーと言えども、全てが同じ電極材を使用しているわけではございません。使用目的の違いで、電極材が異なってきます。また、装着される機器の電力等で搭載される基板も異なってきます。これはLifepo4 シリンドリカルセルを使用している、モーターサイクル及び競技用4輪車両用のクランキング用バッテリーEV600とEV600PLUSの画像です。電池に変更はないのですが、基板がPCM(各電池のバランス監視)からBMS(監視+過放電保護回路)に進化しました。この事により、バッテリーを長期放置し暗電流で過放電して壊れていたバッテリーが保護されるようになりました。

これは、クランキングに大きな電流を一瞬でも流れる事に対応できる基板は、おのずとサイズが大きくなり、小型バッテリーケースには入らず、各電池バランス監視のみのPCMを採用する選択しかなかったですが、技術の進歩で大電流対応小型BMSが完成して、EV600に搭載してEV600PLUSに進化しています。

写真提供:Garage遊心 様

Garage | 遊心 (g-yushin.com)

電池の進化

この電池はLTOリチウム電池です。LTOという極材は下記に記したように、他のリチウム極材が不得意な大電流放電も可能で容量の30倍の放電も可能な電池です。またライフサイクルもLiFepo4(リン酸鉄)極材の3倍から5倍程で、動作可動温度もー30℃でも動作可能と良い事づくめですが、体積エネルギーが小さく、容量を稼ごうとするとバッテリーが大きくなってしまいます。

Lifepo4(リン酸鉄)リチウムバッテリーと同じぐらいの容量にする場合は、大きさは約1.5倍で重量は2倍以上となってしまいます。またクランキング用では一瞬でも大きな電流が流れてしまいます。それに対応するLTO電池用BMSはものすごく少なく、価格はBMS基板1個で6万円ほどになってしまいます。高額すぎるため、今回採用はバランス管理のみのPCMを採用しています。この基板も進化して、小さく安くなるのを期待します。

4輪用LTOクランキング用リチウムバッテリーテスト開始

4輪用LTOリチウムバッテリーのテストを開始します。テストする車両はこれから少しずつ紹介していきますが、ハイコンプされたチューニング車両、許容電圧の広いLTOの特徴を生かし回生システムを採用した車両、またかなりの低温地域で車両に搭載するなどのテストを行っていきます。

乞うご期待ください。

プリウス駆動用バッテリー手術 診断編

プリウス駆動バッテリー警告灯点灯

お客様から依頼を受けた駆動用バッテリーの電池の交換。電池の交換といってもユニットの交換ではありません。ユニットの中にあるセル(電池)個々の交換です。この作業は全ての車両に通用するものではありません。症状によって行える車両、行ってもあまり意味がない車両と分かれます。この作業に効果があると判断される車両の症状は下記のようになります。

個々セル(電池)交換効果の出る可能性のある車両とは・・・・

1)最近急激に燃費が落ちた。燃費Ave(アベレージ)が15kmほどになってきた。

2)駆動用バッテリー警告灯は点灯していないのに、数キロ走っても電池残量があるにも関わらずEVモードにならない。

3)電池残量アベレージが急に減ったり、増えたりする。

このような車両は電池全体の劣化の可能性よりも、数個の電池が悪さをして、電池ユニット全体に悪影響を及ぼしている可能性があります。それを今回は診断します。

電池個々の診断開始

診断結果表

診断結果からこのユニット最大の劣化ポイントは2-6と2-5の容量低下によるものです。特に2-6電池はかなりダメージが大きく。若干の負荷の充電でも匂いを発しながら膨張するまで劣化が進んでいました。

上記の表は容量をmAhで表しています。数字が大きければ大きいほど、ダメージが少ないという事になります。

診断結果から

診断結果から交換すべき電池を判断出来ました。2-6と2-5のみ交換すれば良いものではありません。まだ交換すべき電池は残っています。

また交換用の電池選択も重要です。高容量の電池をむやみに交換すれば良いものではありません。個々電池容量の差異をある一定値内に収めて、電池の製造年をなるべく近いものを選択する事が重要となります。

今回は診断で終了します。次回はセル交換と搭載まで行います。

プリウス社外電池交換その後について

純正電池から社外リプレイスバッテリーに交換

以前ブログでも紹介した30系プリウスの駆動用バッテリー交換後のその後のお知らせです。

約30%容量低下した純正バッテリーを、約2年間使用した約9%容量低下した交換したプリウスの実走行データになります。

(*テスターを兼ねてデーターの蓄積を行ってくれたH様には感謝します。)

大きな実走行データの差が如実に!!

平均燃費は3.05km/1L(同時期計測)の差が出てきました。これは大きな違いです。満タンから次の給油までの走行距離を、交換前10回分と交換後10回分を比較した場合、124.5kmの差が出ていました。これは走行環境にも左右されるために一概には言えませんが、平均燃費の違いから、月1,000km走行(1日約30km走行)の場合、月ガソリン代で¥1,600違いが出てきます。年間では2万円弱の違いが出てきます。走行距離が多ければ多いほど、この恩恵は大きくなります。

電池容量が燃費に大きく影響します!!

プリウスバッテリーのチェックランプ表示は、約70%の容量が低下した場合に点灯すると言われています。70%の容量低下とは電池容量が2000mAh以下になったときに点灯します。この2000mAhとは、上記比較純正電池が約4600mAhですので、半分以下に落ち込んでやっとハイブリット警告灯が点灯する事になります。という事は、ハイブリット警告灯が点灯していなくても電池容量は低下していて、大きく燃費が落ち込んでいることを想定できます。

下の図はハイブリット警告灯が点灯した電池のデータです。2000mAhを下回る電池が多数見受けられます。これを全て新品リプレイス電池に交換しました。

走行距離が長い方には、新品リプレイスバッテリーはお勧めです!!

走行距離が長く、まだまだプリウスには手放せないという方には、大きなメリットが電池交換にはあります。ガソリンが高止まりしている昨今、電池リフレッシュを考えてみませんか?

今人気のポータブル電源の検証依頼を受けて

これは今人気のポータブル電源。キャンプ人気を受けてかなり売れている機種らしい。しかしこれを購入した方から調べてほしいと依頼を受けました。

このユーザーさんが疑問に思ったことが下記の通りです。

1)思ったより容量が少なく。使用できる時間が少なく感じる。

2) 1000Wまで使用できるとあるが、1000Wの電子レンジは動かなかった。

3) 上記2件から壊れているのではないか?

この3件を検証しました。

大容量278400mAhという見出し!!

278400mAhは確かに大容量。Ah換算すると278.4Ahとなります。しかし、別に12V・24Vという事は明記されていません。これはこの電池の定格電圧3.6V 2900mAhの電池が96本ユニットなっている蓄電池です。この蓄電池は3.6Vが6直列の16並列になっています。つまり、定格21.6V(最大25.2V)46400mAhとなります。46.4Ahの容量という事になります。

見出しは嘘ではありません。しかし、通常12Vだの24Vで〇〇Ahの表記で慣れている為に勘違いはしますが、この電源に使用されている電池の容量は278400mAhになります。例えば、この最大使用可能電力の1000Wで使用した場合、約1時間で終了する事になります。

最大1000Wの電源に使用可能!!について

まず電子レンジの1000Wをこのようなポータブル電源や、インバーターを使って出力した場合、1000Wの出力では収まりません。AC→DC変換ロスもありますから15%ほど電力は大きくなります。よって1000W電子レンジには使用は出来ません。

左がこのポータブル電源のインバーター/ 右が弊社の1500W対応のインバーター

インバーターの比較を見ても分かりますように、ポータブル電源の長所はコンパクト、軽量です。ポータブル電源に組み込まれているインバーターもコンパクトになって当たり前です。しかし、両方とも正弦波を謳っています。正弦波は疑似波と比較すると、スイッチング消費(熱)が発生します。これを効率よく放熱する事も重要となります。コンパクトになるインバーターは放熱性が問題で、大きな電力を必要とする電源には向きません。

検証してみて改めて思う事!!

ポータブル電源を検証してみて思うことは、まずお客様からの疑問でもあった、この電源故障は無かった事。容量も最大使用電力も偽りでは無かったことが分かります。しかし、分かりにくい事も確かです。せめて大容量の〇〇〇〇〇〇mAhの表記はやめた方が良いと思います。ただとても軽量でコンパクト、とても便利なものには間違いないです。小さな電源を使用する電源にはもってこいの電源になります。しかし、大きな電源には向きません。このコンパクトが邪魔するからです。このようなポータブル電源は、充電・放電全ての機能が1つに収まっています。

弊社の24V60Ahを約1000W放電・充電したデータ

この画像グラフは弊社の24V60Ahのグラフです。このポータブル電源と一緒の表記にすると420000mAhの容量となります。つまり、141600mAhも容量が多くなります。しかし、バッテリーのみでの放電・充電でも電池温度は40度を超えるのです。これに充電器が内蔵・インバーターが内蔵されるポータブル電源は、電源内の温度がどこまで上昇されているか分かりません。かなりの温度上昇が予想されます。

自分の使用方法を考慮した選択が必要

今、このようなポータブル電源からインバーターを介しての電源使用等が増えてきました。メーカーの数字を鵜呑みにするだけでなく、いろいろな考察が必要となっているのが現状です。電化製品の消費電力、AC→DC変換ロス、使用時間、入出力電圧等を踏まえて使用電源を選択する事が重要です。

EVOTECインバーター高出力電気機器使用例

電気ストーブ・電気プレート・エアコンへ使用!!

電力900Wの電気ストーブ、電力1300Wの電気プレート、最大電力5200Wのエアコンに弊社リチウムバッテリー EV24900(24Vバッテリー 容量90Ah)と弊社インバーター SPI24150(1500W ピーク3000W)を組み合わせて使用してみました。

多種多様な電気機器に使用可能!!

いろいろな電気機器に使用可能な事が実証された思います。これはバッテリーの最大出力にもよりますが、インバーター側も良質な正弦波、正確なスイッチング機能、高い放熱性がなしえる事と言えます。これはインバーターの性能に左右されます。

EVOTECディープサイクルバッテリーご使用の方は、いざという時の電力確保になります。

EVOTECインバーターはEVOTECディープサイクルバッテリーの電圧に合わせて、EVOTECディープサイクルの容量を最大限にご利用できるように設定しています。先日の地震後にあった急な停電等に、このインバーターがあれば通常ご使用しているEVOTECディープサイクルバッテリーが貴重な電力となります。

インバーターの選択基準は!?

皆さんがインバーターを選択する基準は何でしょうか?おそらく、全ての電気機器に負荷をかけたくない為、「正弦波」インバーターを選択されると思います。また、使用を想定する電気機器の電力も想定して選択されると思います。

表示内容と違うことも………..

しかし、表示内容を疑いたくなる事も多々あるみたいで……….何故でしょうか?もちろん電子レンジのように、600Wにして使用しても直流電源からインバーターを介して使用すると、1400Wぐらいの電力を消費してしまう事もあります。しかし、ただ単に表示電力を発揮せずに止まってしまうインバーターがあるのも事実です。

何が違うのか?!

上記の画像は、左が通販で販売されていた、12V 1500W/3000W(peak)のインバーター。右が弊社の12V 1500W/3000Wのインバーターです。2つともスペックとしては一緒になります。

ピンクで記したのがコイル。コイルは電流を安定させる効果があります。EVOTECインバーターでは数多くまた大きなコイルが設置されています。

緑色で記したのがMOSFET。この部品が直流から交流に変換する際スイッチングを行い電圧を昇圧させています。よってスイッチング損失により、熱が発生するため、その熱を効率よく冷やすことも重要となります。EVOTECインバーターでは多くのMOSEFTを本体ボディーに密着させて、本体全体で熱交換を促しています。

また上記画像を見ていただければ一目瞭然ですが、配線・部品の配置も混在せずきれいに配置されていることが分かると思います。大きな電流・スイッチングによる昇圧を考えれば、丁寧に配置された部品・配線もインバーター選択の大きな条件になるのではないでしょうか!?

36Vリチウムバッテリー登場

36Vの構成で試行錯誤

要望を頂き、36Vバッテリー構成を考えると一つの壁にぶつかってしまう。

それは大きさと重量です。

弊社に36Vバッテリーの要望を頂くフィールドは、主にエレキモーターに使用を考えての方々からで、そのフィールドを想定すると高容量と重量のバランスがとても難しいのです。

みなさまからのご意見で「1日バッテリーがもてば良いので、ぎりぎりもつ容量でなるべく軽い36Vバッテリーを作ってください。」とよく頂きます。もしこのようなリチウムバッテリーでエレキモーターに使用した場合、リチウムバッテリーのメリットの一つである、”長寿命”を失ってしまう事につながってしまいます。それは何故でしょうか……………

また、電圧も考えなければいけません。

エレキモーターを作動させる電圧も考えなければいけません。

鉛バッテリーは、充電完了後の放電率0%で13.0V弱の電圧となります。

それを3個直列の約39.0Vで36Vのエレキを作動させることになります。これを想定して作られているエレキモーターに、最大負荷時かかる電圧が過電圧にならないように考えなければいけません。

電圧が低いと遅い、高いと元気に動くが過電圧を考慮しなければいけない。

但し、鉛バッテリー使用時でも、エレキモーターの最大負荷連続走行は、全てにストレスを与える事は考慮してください。

放電レートと深電率を考える!!

放電レート

エレキモーターの最大負荷時の使用電流値は40A~50Aほどになります。

エレキを2台同時に使用される方などの場合は80A~100Aの電流使用される事になります。

もし、36V40Aのバッテリーですと、エレキモーター最大負荷時の放電レートは1C、2台のエレキモーター最大負荷時の放電レートは2Cとなります。容量をある程度大きくしないと、エレキモーター放電時に電池は大きなストレスを受けることになります。

深電率

深電率とはそのバッテリー容量の使用率です。

放電深度40%の場合と、放電深度80%の場合ではその寿命は大きくちがってきます。

その充放電サイクルは少ない放電深度の方が、5倍ほどの違いがでてきます。

36Vの構成を決定

設定電圧(電池構成)

◇最大充電電圧:42.0V

◇過放電保護装置作動電圧:28.5V

◇バッテリー容量 70A

◇放電電流 連続放電電流値 160A 最大放電電流値 200A(5S)

大きさと重量

24Vバッテリーと同じケースを使用。            重量は16.4kg

380mm(横)×200mm(奥行)×222mm(高さ)

あえて純正リチウムバッテリーからEVOTECリチウムバッテリーへ交換!!

リチウムバッテリーからリチウムバッテリー交換!!

YAMAHAのオフロードレーサーYZ250F。

新モデルからセルスターターが採用された。これでオフロードレーサーをリリースしているメーカーの大半がセルスターターを採用する事になる。セルスーターターとバッテリーを搭載することにより、オフロードレーサーの致命傷でもある重量増加をカバーする為、純正バッテリーからリチウムバッテリーが採用されている。

より広がったスペースで軽量化が実感できます。

片手鷲掴み出来るリチウムバッテリーです。

取材協力 (有)オートショップ早知

東京都江戸川区南葛西4丁目2−2

TEL 03-5658-8198

収納スペースを確保!!

DUCATI ストリートファイター。この車両は名前の通り、戦う事しか考えてないからなのか「収納」という概念が全くといって無い!

噂によると新車での購入時、車載工具は手渡しされるとの話も聞いた。

それほどスペースが無いこのバイクにETCを装着するらしい…………。

そのスペースを確保するには!?

きっちり詰まっている感のあるこのバイクのどこにもそれらしきスペースは無く、またETCカードも出し入れが簡単な場所でなければ不便そのものともなってしまいます。

出し入れが簡単な場所と言っても……………。

そこでリアにあるバッテリー入れ覗く、ここしかない!!という事で弊社リチウムバッテリーにお声がかかったようです。

使用するリチウムバッテリーはEV-240です。

今までの使用していた純正バッテリーとのその体積の違いは約半分。その半分がスペースとして確保できるようになるのです。

バッテリー上部に大きなスペースが確保されます。

その上にETCカード入れを収める事が可能です。

バッテリーを左側に詰めて、出来た右側スペース収める事も可能です。

最後に蓋を占めて終了です。

蓋も問題なく閉まりましたし、なんなら車載工具も少しなら入れられるスペースもありそうです。

バッテリースペースの有効活用は他のバイクにもあてはまりそうです。スペースが無く困っている方は、リチウムバッテリーの選択もありですね!

取材協力

株式会社パットサービス

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5段階変速エレキと無段階変速エレキの消費電力の違い!!

EVOTEC SE-12750を使用して、昨年5月にモーターガイド54搭載したインプレを報告させていただきました。

www.evoltec-japan.com/ホーム/最新情報-ejブログ/evotecレッドライン-ディープサイクルバッテリー/

同じ方がエレキをモーターガイドのX3に変更され、インプレを報告してくださいました。

モーターガイド X3(無段変速)

●場所 利根川、霞ヶ浦

●日時 2018/04/30 5:00~15:30(合計10.5時間程)

●使用エレキ 12V モーターガイド X3

●使用バッテリー EVOTEC SE12750 75Ah 6.6kg

●開始電圧 12.20V

●終了電圧 11.37V


モーターガイド54(5段変速)

●場所 利根川、霞ヶ浦

●日時 2017/05/07 5:00~14:30(合計9.5時間程)

●使用エレキ 12V モーターガイド54(10年以上前)

●使用バッテリー EVOTEC SE12750 75Ah 6.6kg

●開始電圧 12.20V

●終了電罰 10.73V

今回の比較は、約1年使用経過したリチウムバッテリーを5段変速エレキから、無段変速エレキに変更した比較です。

無段変速の場合は、細かく電力の調整を行うのに対して、5段変速は常に全力状態で、抵抗で電力を制御しているらしい。

この電力消費はもちろん省エネにもつながり、無段変速エレキの場合は、5段変速エレキよりも1時間長い釣行でも0.64V高い電圧を残しています。無段階エレキはバッテリーにやさしいエレキです。