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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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充電器の充電改革

リチウムバッテリーの充電について

リチウムバッテリーの利点として、「急速充電」というキーワードが出てくると思いますが、確かに鉛バッテリーより、急速に充電を行っても、バッテリーのパフォーマンスを落とす事無く充電が出来ます。しかし、急速に充電できるという事は、充電にかかる電力は大きいという事です。「電力が大きい＝負荷が大きい＝AC電源の電圧降下＝充電器に負荷がかかる」という事になります。1,2台のリチウムバッテリーの同時充電ぐらいならば、AC電源の電圧降下はある程度許容できる範囲ですが、数人の方が、同一箇所で複数台のバッテリーを同時に充電されたらどのようになるのでしょうか？弊社の充電器で6台のバッテリーを同時充電した場合、AC電源 104Vが94Vまで10V降下しました。

電圧降下が引き起こす、充電器への影響

電圧降下により、充電器に及ぶ影響を考えてみましょう。電圧が低下した場合、機器動作が不安定となり、正常に動作しなくなることがあります。充電が最後まで完了していないのに、充電が止まってしまう。このような事経験された方はいらっしゃるのではないでしょうか？また、電圧降下は充電器に与えるストレスが増加します。電圧降下は充電器への電力供給が不足し、過負荷状態へとなり、多くの部品に負荷を与え故障してしまいます。

新たな充電リスク！！それは、夏場の異常高温！！

温暖化が叫ばれている昨今、夏場の異常な気温は、充電器に新たなリスクが及びます。リチウム充電器は、充電中の熱を放熱し、外気を取り込み冷やすのですが、夏場の異常気温では、十分に冷やす事が難しくなっています。熱交換がままならない充電器はに対しては、大きなストレスを与えてしまいます。

充電リスクを考慮し、開発した充電

  • 省電力＞　消費電力を少なくするには、充電器の出力を抑えなければいけません。充電スピードは遅くなりますが、電力は通常のリチウム充電器の半分ほどに抑えられます。
  • 下限電圧90V対応＞　電圧降下を考慮し、90Vまで降下しても対応できるように設定。
  • 全弊社リチウムバッテリー対応＞　弊社リチウムバッテリー 48V以外は全て対応。
  • 他リチウムバッテリー対応＞　極材マテリアル異なる電圧も、最大電圧を考慮し設定したため、弊社以外のリチウムバッテリーにも使用可能。注）他社リチウムバッテリーの場合は、設定電圧により、充電できない電圧バッテリーもございます。
  • 12V鉛、AGMも充電可能＞　サルフェーション除去機能が無いので、古く劣化しているバッテリーの場合は十分に充電できませんが、鉛、AGMバッテリーも充電可能。
  • 防水・防塵規格取得＞　IP67を取得しているので、水やホコリを気にせず使用できます。
  • 本体は全アルミボディー＞　放熱を重要視し、本体はアルミボディーで放熱性を上げて、背面には45℃になると作動するファンを装着し、さらに放熱性を上げています。

サンプル充電器でテスト中

現在、3台のサンプル充電器でテストを実行中。いろいろ事を考慮しテストしていただいています。テスト機は36Vも24Vも3バンクですが、実機の24Vは2バンクとなります。皆様に安心して充電いただける環境を目指し、開発を進めていきたいと思います。

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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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技適取得bluetoothモジュール装着 BMSを開発中

現在、弊社ではスマホアプリでバッテリーの状況を判別できるようにする為、新BMS（バッテリー内臓される基板）を開発中です。しかし、これが結構難しい作業でして、一番ネックとなるのが、電波法に則り、日本の技術基準に適合したbluetoothモジュールとして認証される事でした。

技適とは!?

技適とは日本の電波法に定められている法律で、日本の技術基準に適合している無線機であるという証明するマークであります。bluetoothは微弱な電波ではありますが、機器を識別するための信号を発信している為、技適マーク取得が必要となります。bluetoothを使用される方は、個々に電波局としてみなされ、総務省に届け出を行う事が義務付けられ、それを行わないと電波法違反とみなされる場合があります。技適マークを取得しているモジュールを使用される場合は、個々の届け出は必要なくなります。よって弊社では、このBMS開発に伴い、bluetoothモジュールを技適取得する事としました。

最近はドローンでの技適違反が多いようで、技適違反の罰則も強化されているようです。

以下、総務省HP抜粋の罰則規定

※電波法違反の場合、１年以下の懲役又は１００万円以下の罰金の対象となります。また、公共性の高い無線局に妨害を与えた場合は、５年以下の懲役又は２５０万円以下の罰金の対象となります。）

弊社 SE24600で搭載試験

弊社24V60Ahのバッテリーに搭載し、テストを行ってまいりました。細かい電圧設定の狂いは無いか？実際の電圧と、アプリでの電圧との誤差が無いか等を確認してきました。まだ、開発段階としているのは、iosのアプリ登録が終了しておらず、現段階では、アンドロイドのみのアプリ使用が可能となっています。10月中にはiosでも使用可能となる予定です。先ずは、24V、36V、48Vバッテリーで使用可能となります。今までに弊社バッテリー、24V、36V、48Vバッテリーを購入頂いた方にも、装着可能となります。

完全バッテリー可視化を目指して！！

このBMS開発には、とある企業様の依頼から始まりました。止まってはいけない機器を使用されており、バッテリーの状況を可視化できないか!?という依頼を受けました。bluethooth通信だけでは、判断は個々のお客様にゆだねる事になり、バッテリーの状況判断が正確には行えません。そこで、ある物を装着する事により、データをクラウドに預け、その情報を弊社が確認できるシステムを構築中です。いろいろと先は紆余曲折ありそうですが、トライしてみようと思います。

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新エンジン始動用リチウムバッテリー 伊藤 巧艇サウザーに装着！！

伊藤巧艇サウザーに装着

新しいエンジン始動用バッテリーを10月から発売します。このバッテリーは、エンジン始動用ですが、バスボートに使用を想定し、開発をしました。バスボート用とは何か？

バスボートで使用される方は、エンジン始動用バッテリーから、魚探電源としてもご使用される方がおられます。その場合、始動用バッテリーは深放電状態になる事があります。組電池の場合、放電時に電池のバランスが崩れやすくなります。電池それぞれの電池バランスが崩れ、一瞬でも大きな電流を引き出すクランキングは、一番低い電圧電池にダメージを与えてしまいます。

電池はバランスがとても重要となります。

アクティブバランス調整BMSを装着

このBMSは、充放電時に各電池がバランスを整えるように調整させる機能があります。一番低い電圧電池の電圧を、他の電池から充電させて、電圧をなるべく均一化させるために作動します。

これは、充電時にバランス調整させているBMSの動きです。一番低い電圧電池：3.240V、一番高い電池の電圧：3.256V。電圧差：0.016Vあります。赤いランプがBMSの作動を示します。そこからより充電が進んだ状態が次の画像です。

この状態での電圧差は0.004V。かなり均一化されました。このようにバランスを保つことで、電池の保護と組電池全体のポテンシャル維持に繋がります。

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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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新充電器テスト品完成!!

弊社では多バンクの充電器を開発していました。開発のポイントは熱対策と、AC側のインプット電圧の降下による充電器側の負担を軽減したい！！この二つのポイント念頭に置き、開発してきました。

熱対策！！最大50%以上電力軽減！！

充電器の熱対策は喫緊のポイントです。現在の異常とも言える気温の温度上昇は充電器にも負荷を与えてしまいます。全ての充電器はAC→DCに変換し充電します。変換には熱が発生します。外気が低ければ、充電器内の熱を効率よく冷やす事が出来ますが、日夜これだけ温度が高い状態では、変換負荷と充電負荷を受ける充電器は、熱による負担が大きくなってしまいます。

そこで、今回の弊社新充電器には、充電負荷を大きく下げる事にしました。弊社の従来の充電器では、36V充電器＝407Wですが、新充電器は222Wとなります。また、3種類のバッテリ―を同時に充電したと想定します。

36V充電→407W（従来）222W（新充電器）/15V充電→326W（従来）148W（新充電器）/12V→222W（従来）111W（新充電器）合計 955W（従来）481W（新充電器）

充電電力は半分以下となり、大きな熱負荷を軽減出来る事になります。

AC電源の電圧降下対策！！

充電を行う環境下で入力電圧が大きく異なる事をご存じでしょうか？例えば、同時に大きな電力を使用する場合や、電源から充電対象物までの距離がある場合、そもそも電源自体の電圧が低い場合など、幾つかのケースが想定されます。機器への入力電圧不足は、機器へ大きな負担をかけてしまいます。例えば海外のAC120V機器を、そのまま日本のAC100V電源で使用すると機器を壊してしまう事に繋がります。体験された方は少なからずいらっしゃると思います。上記の想定されるケースで使用した場合も、100Vに達しておらず、充電器やその他機器のも負担を与える事になってしまっています。

そこで、今回の新充電器は入力電圧は90V～240Vまで幅広い電圧をカバー出来るように設定を行いました。

その他多くの機能を搭載！！

異なる種類のバッテリーも充電可能に！！

今回の新充電器は、1バンク36V、2バンク弊社15V、12V、他社のリチウムバッテリー、鉛、ドライバッテリーも対応できるようになっています。また、1バンク24V、2バンク弊社15V、12V、他社リチウムバッテリー、鉛、ドライバッテリーにも対応できる充電器も制作し、2種類の充電器を開発しました。

防水・防塵規格取得！！

IP67防水防塵規格を取得し、雨などの天候や、充電場所のホコリやゴミにも対応できるようになっています。

多くの充電環境下に対応できる充電器を目指します！！

充電される方々の環境（バッテリー種類、充電場所等）は多種多様となります。その多くの想定される環境下に対応できるように充電器を開発しました。まだ発売には至りませんが、テストを繰り返し、より良い製品に仕上げていきたいと考えております。

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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！！。