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。

長寿命の実証

4年間使用したEV-360の容量測定結果

4年間使用してきた弊社リチウムバッテリー。

SUZUKIのGSX1300Rに4年間の歳月装着されていた弊社リチウムバッテリー。(旧型)新型とはケースの違いで、中の電池等は変わっていない。その4年使ってきたバッテリーを交換する事になったとの事。

使用していて特に問題は感じていないが、鉛バッテリーの時は使えても1年半ぐらいだったとの事で、「いくらリチウムバッテリーと言えども、4年使用していたら、何時使えなくなるかわからないので、新EV-360に買い替える事になったとか………

そこで、「じゃどれくらい容量が残っているか測定しよう!!」という事で弊社に依頼がありました。

容量測定の結果は7.201Ahとなりました。このバッテリーの新品時の容量は7.500Ahです。4年間使用しての容量低下は0.299Ahでした。

この結果からバッテリーは、4年間使用していても容量低下がない新品状態でした。鉛バッテリー時は1年と少しで必ず使用できなくなっていた事から、オーナーもかなりびっくりした様子でした。

しかし、これはリチウムバッテリーの使用環境が良かった事も、容量低下をしていない要因に挙げられます。

1、充電電圧の管理において、14.6V以上にならず、過充電を起こしていない。

2、弊社CUTBOX(カットオフスイッチ)も併用しており、長期間乗らない時期の過放電を防いでいた。  

リチウムバッテリーは魔法のバッテリーではないですが、正しい使用方法、管理で長寿命は必ず実現します。

ご参考ください。

新モーターサイクル用バッテリー EV-360PLUS発売

今までのモーターサイクル用バッテリーは、バッテリーサイズから過放電を保護するBMS(基板)を装着する事が出来ませんでした。その事で、過放電させてしまった場合、電池を損傷させてしまい、バッテリー故障の起因となっていました。
基板サイズがここまで小さくなったことで、小型リチウムバッテリーにも過放電保護装置が装着できるようになりました。過放電保護機能の装着でのメリットは過放電でのバッテリーの故障を防ぐものになります。間違ってはいけない事は、電池は深く放電させればさせるほど、電池は劣化します。過放電保護装置で、過放電による瞬時の故障は避けれますが、電池には負荷をかけていますので、保護装置稼働電圧まで下げていない場合と比べると、電池の劣化は進むことになります。

過放電装置の解除は専用の充電器を使用する事になります。または、有料充電サービスをご用意します。充電器が無くてもご使用頂けます。

新しいLTO系リチウムバッテリーの可能性!!

LTO(チタン酸リチウム電池)について

リチウム電池と一言で言ってもいろいろ種類の電池があり、使用目的等で電池が選択されています。

それぞれのリチウム電池の特性を考えて、一番有効と思える電池と基板を組み合わせて、リチウムバッテリーは構成されています。

現在、多く使用されているリチウム電池の特性の長所を大きく上回り、また短所をカバーしている夢のような電池が、このLTO(チタン酸リチウム電池)リチウムになります。

どのような特性があるのでしょうか……….

今までのリチウム電池と比べても

長寿命(6000回の充放電)

安全性(過充電に耐える)

急速充電(数分で充電可能)

低温でも使用可能(-30℃でも使用可能)

高電流対応(高い電流値の出し入れが可能)

なんとも夢のような電池です。

こんな夢ような電池、デメットは無いのでしょうか????

やっぱり有るみたいです。

それは…………………………

価格(主流電池のkWhあたり2倍ほど)

エネルギー密度が低い(主流電池の半分から2/3)

LTO(チタン酸リチウム)の最適な用途は!!

LTOリチウムのメリット・デメリットを考察したうえで、最初に作ってみようと思ったのはバイク用のスターターバッテリーです。

メリットを考えると、DEEPサイクルのバッテリーに使用してみたいのですが、なにせエネルギー密度が低い!!こうなると、ディープサイクルバッテリーを作ってみると、かなり大きなバッテリーとなってしまいます。また高額にも……………………。

そこでこのEVOLTEC LTO500は、5個LTO電池を直列に使用。

バッテリー容量は2.9Ahと物凄く低くなってしまいますが、過充電は20Vまで対応。

例えば、古いバイクはジェネレーターが不安定!突然のジェネレーターパンクによる電圧の不制御状態での高電圧でも対応できるという事が、バイク用スターターバッテリーをこのLTOで作ってみた最大の理由です。

LTO始動性!!

2.9Ahでもこんなに簡単にクランキングします。

新しい電池種類でのバッテリー制作

リチウムイオンバッテリーの種類

リチウム電池と言っても数多くの種類があります。

これは、リチウム電池の正極材に何を使用するかで異なり、いろいろ種類のリチウム系電池が存在しています。

弊社でも大きく分けて2種類の電池を使用しています。

LTO系リチウム電池!!

このLTO系リチウム電池の利点はズバリ!!「安全性」と「ライフ特性」です。

今までのリチウム電池と比較すると、より大きな充放電電流や、より大きな充電電圧にも耐えうる電池となっているのです。

今回バイク用で初めて採用しますが、公称電圧2.4Vの電池を5直列で12Vです。最大電圧2.8Vですが、この1.5倍の4.2Vまで耐えうる電池となっています。電池1個が4.2Vなので、これを5直する今回のバイク用スターターバッテリーは、最大21Vまで耐えうるバッテリーとなります。

これで、突然の充電制御系の故障での過充電にも対応できるバッテリーとなります。

また、通常のリチウム電池が充放電1000サイクルの容量維持率が85%ほどに対して、LTO系リチウムは6000回の充放電サイクルの容量維持率が90%以上とも言われています。

とにかくライフ特性が良い電池と言えます。

また、低温による不活性を受けにくい電池と言えます。

通常のリチウム電池は5℃以下の環境下では、内部抵抗が増加してリチウム電池の本来のパフォーマンスが発揮されない事がありますが、氷点下になった場合でも内部抵抗が増加せず本来のパフォーマンスを発揮できるのも特徴の一つとなります。

良いこと尽くめ!?LTO電池!!

それではいいこと尽くめなのでしょうか?この電池!!

やはり多少なりとも欠点はございます。

*体積エネルギーが低い。

電池に貯められるエネルギー率が低いため、通常のリチウムバッテリーと比較すると、大きく重たいバッテリーとなってしまいます。

現在弊社の蓄電池用バッテリー36Vをこの電池で制作すると、重さは約3倍の48kgほどになってしまいます。

*価格が高い

通常のリチウム電池と比べるとコストが約倍です。

それではまずはバイク用スターターバッテリーで!!

弊社のバイク用EV-360バッテリーケースにLTO電池を5直で挿入予定。

近日中に発売を開始します。

専用の充電器等のお知らせも追ってお知らせします。

バスボートのエンジン始動用バッテリーを考える。

バスボートのエンジン始動用バッテリーに求められるもの!!

バスボートのエンジン始動用バッテリーは、過酷な使用条件下での性能が求められています。

それは2つの性能を発揮することが重要となっています。

1)ある程度放電させる使用方法でも、クランキングさせることが可能な瞬発力。

2)一定の電力を長時間使用しても大丈夫な蓄電力。

上記の2つの性能は、従来の鉛バッテリーを想定すると相反する性能で、鉛バッテリーではその要求に対応することは出来なくなっています。

より鮮やかとなる魚探は、より電力が必要に!!

この魚探の画像は、弊社のリチウムバッテリーEV-12225をバスボートクランキング用としてご使用いただいている方の画像です。

合計6台の魚探をクランキング用リチウムバッテリーから賄っています。

消費電力等をレポート頂きました。これら全てのデーターはこの方の実測値となります。

これらの魚探を全て動かす電力は7.7A程で、これら全ての電源をリチウムバッテリーから拾っています。

鉛バッテリーでは蓄電力と瞬発力を求めるのは酷!!

鉛バッテリーは、蓄電力に特化したディープサイクルバッテリーと、瞬発力に特化したスターターバッテリーと大きく分けたら2種類あります。

逆に言うと、蓄電力と瞬発力を併せ持つ鉛バッテリーは存在しない事を意味します。

スターターバッテリーはクランキング時の大きな電流値に対応するため、表面積を増やすため薄いプレートを持つ構造となっています。

しかし、放電には不向きで、この薄いプレートが放電による酸化に耐える事ができません。

ディープサイクルバッテリーは、厚いプレートを使用しています。深い放電に耐えるべく厚いプレートを使用しています。

しかし、表面積が少なくなってしまうことで瞬発力が低下してしまいます。

このように「二兎追うものは一兎をも得ず」状態となってしまうのです。

リチウムバッテリー使用で「二兎を得る」

これは上記魚探を作動させながらの使用実測値データーとなります。

リチウムバッテリーは新品のバッテリーを使用。鉛バッテリーとドライバッテリーは使用されているものを使用されている思われます。

しかし、エネルギー密度の高いリチウムバッテリーならではの蓄電力と、高い電圧が寄与する始動性の瞬発力が、多くの可能性の生み出しています。

また、リチウムバッテリーはある程度充電電流値で充電する事が可能です。

この75Ahリチウムバッテリーの場合は、下記表にあるようにオルタネータからの30Aほどの電流値でも問題なく充電する事は可能です。

鉛バッテリーの場合は種類にもよりますが、低い電流値での充電が求められます。

蓄電力・瞬発力・軽量等のリチウムバッテリーメリット    管理の必要な充電電圧デメリット

電気を蓄電して使用し、大きな電流値を使用しなければいけないクランキング性能を求めるには、リチウムバッテリーを選択する事は必然となってくるかもしれません。

しかし、リチウムバッテリーには充電電圧の管理が必要となってきます。

このEV-12225リチウムバッテリーは、14.7V以上を感知すると安全装置が働いて、バッテリーの機能を止めてしまいます。

またすべてのクランキング用リチウムバッテリーは、13.5V以下の電圧の場合は充電されません。

オルタネーターの充電電圧を知ることが必要となってきます。

この使用レポート頂きましたO様ありがとうございました。

刀を磨く!!

GSX1100S KATANA備忘録

放置されていたGSX1100S KATANA!!ガソリンも腐り、ヒューエルラインの洗浄も必要なほど悪コンディションだが、春先に向けて再生計画が始まりました。

ガソリンの劣化がこれほど進めばバッテリーの劣化も進んでおり、完全にバッテリーは使い物にならない状態に・・・・・・・・

そこでこれを機にバッテリーを鉛からリチウムバッテリー変更です!!

今回のように長い間の放置期間があっても耐えうるように、自己放電の少ないリチウムバッテリーを選択したとの事です。

しかし、車両側に暗電流があってはリチウムバッテリーだって放電します。

そこで暗電流をカットするために、弊社のバイク用カットオフスイッチを同時に装着します。

あと心配なのは車両側のジェネレターの作動状況。充電電圧の確認が必要です。

アイドリング時14.1V前後、4000回転程で14.3V制御され個以上は上がらず!ジェネレターは完ぺきな仕事をしてくれています。

リチウム電池の適応電圧は13.5V以上14.6V未満となります。

このエアクリーナーボックスの下にバッテリーを装着するKATANA。

バッテリーへのアクセスは決して楽ではありません。

バッテリー交換を行うのもめんどくさいはずです。

そこで役に立つのが前述したバッテリーカットオフスイッチです。

取り付ける場所を決めて、大体のアース配線の長さを決めます。スタンダードモデルの40cmを選択(10、20、30、40cm選択可能)

フレームに括り付けてここに設置。シートも開けずにエアクリーナーボックスも取らずに、ダイヤルを回せばカットオフが簡単にできます。

このリチウムバッテリーとカットオフスイッチの組み合わせで、バッテリー上がりから解消されます!!

取材協力:BLAZE

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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オンボードチャージャーで充電してみました。

バスボートのバッテリー充電で数多く使用されているオンボードチャージャーですが、これを使用してリチウムバッテリーは充電できますか?とお問合せをよく頂きます。鉛バッテリー、AGMバッテリーには使用できるそうですが、リチウムバッテリーではどうなのでしょうか!?

鉛バッテリーと電圧範囲の大きな違いが無いリチウムバッテリーでテストを開始します。

弊社のエレキモーター専用の12Vバッテリー、SE-12750/SE-121000は使用できません。

そこで大排気量の車や、バスボートのエンジン始動用(エレキモーターでも使用可能)で販売しているSE-12225を使用してテスト開始です。

LiFePo4を使用してのリチウムバッテリーの場合、3.3V×4直列=13.2V(最大充電電圧14.6V)のバッテリーとなります。

鉛バッテリーは2.1V×6=12.6V(最大充電電圧は14.6V)ですので、範囲は狭いですが、最大充電電圧は変わらないので、充電は可能ではと推測されます。

充電スタートは12.4Vから、これは約80%の容量を使用した電圧です。残20%のリチウムバッテリー75Ahを充電していきます。

14時間ほど充電

12Vから13V後半までの充電スピードはかなり緩やか、それはそうですね約5.5A程で常に充電していくわけですから、14時間ほど充電時間はかかりました。結果しますとこのリチウムバッテリーでは問題なく充電は出来ました。

この充電電圧範囲であるならば問題なく使用できます。

しかし、リチウムバッテリーに良い環境下なのか!?というと一つ問題点があります。

リチウムバッテリーは、深電率が高い(容量の減少)使用方法もバッテリーにあまり良くないですが、満充電状態を長く続けるのもあまり良い使用方法ではありません。

常に満充電状態で監視してくれるオンボードチャージャーはリチウムバッテリーには過保護すぎるという事です。

頻繁に使用される場合は問題ないと思います。