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ブルーカオス60B19L初走行充電テスト -16

2014/02/28 走行充電テスト行いました。
P1170757.jpg

前回の机上調整方法で電圧、電流のセットは14.5V 3.5Aのままです。想定バッテリは40B19Lのまま再調整は行っていません。ブルーカオスに交換して初走行テストです。

ほぼ0.4A程度で安定したほぼ100%充電されたブルーカオス60B19Lをテレビなどで5AH程度放電させた後、1時間放置後(12.6V)走行充電してみました。15分距離のスーパー銭湯往復です。電流計電圧計を目視で追って見ました。ロガーはありません!。

エンジン起動後充電SWオンで3A台から1秒程度で4.8Aスタート。電圧は13.5Vくらい?だったと思います。徐々に電流の降下しながら15分到着時では3.2A。1時間半後の往路では充電スタートで3A台から約1秒後4.5A程度からスタート徐々に下がり帰宅時では2A台まで低下その時の電圧は14.1Vまで上昇していました。往復30分では100%の回復には至りませんでしたが。以前の定電圧方式の様な電流の急低下しない。

以上ですが次回はビデオ録画すればソフトスタート、定電流、定電圧充電の状況がよくわかると思います。

結果としてはほぼ0.1Cに調整されていると判断されます。仮想設定でこの結果は上々ではないでしょうか。次回は180%受電のうたい文句を受けてもう少し電流を増やしたテストです。
P1170763.jpg
床下、走行用バッテリ40B19Lと並べて搭載したほぼ同サイズのカオスブルーバッテリ60B19L

今年、年末からガソリンをまだ1回も注いでいません。走行距離は微々たる物です。明日から3月そろそろお出かけシーズンです。今回の10A級定電圧定電流走行充電システムの活躍が楽しみです。

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走行充電にはサブバッテリーの充電受け入れ性能が重要

19サイズバッテリ比較表
何故19サイズかというと搭載場所の制限からです。エブリイDA64W床下に走行用とサブのバッテリ2個搭載します。

 以前の記事、現在の搭載場所 

車内積載は完全密閉型が必要ですが高価です。手が出ません。自分の必要なサイズは30AH程度で充分なので 充電受け入れ性能の高い充電制御車用のエコバッテリーやアイドリングストップ車用では同サイズでも性能容量の大きなものがあることが解りました。 少し調査しました。
 型名名称メイショウ型式ケイシキAH重量受電ジュデン性能セイノウ%普通フツウ充電ジュウデン電流デンリュウ充電ジュウデン最大サイダイ電流デンリュウ
パナ40B19L現用ゲンヨウSB開放カイホウ288100%3.53.5
N-44B19サークラ防爆ボウバク349.0 150%4.0 6.0
N-44B19/CLカオスライトMF349.1 160%4.0 6.4
N60B19LC5ブルーカオスMF369.4 180%4.5 8.1
YUASAECT-44B19エコ・アール防爆ボウバク329.0 120%3.2 3.8
ATLASEMF-44B19アトラスエコMF32 150%3.2 4.8
充電最大電流とは充電受け入れ性能を考慮したものです。ブルーカオスは現用のものに比べ180%の受電電流とすると8.1Aもの充電が可能となります。実際には4.5Aの標準値で定電流充電、14.5Vの設定で走行充電でも従来のものと比較すると格段の充電効率になると思われます。
さらに充電受け入れ率の250%とするカオスプロ55b20Lがありますが、サイズ19は設定がありません。

先日ATLAS EMF95D3を早まって注文しました。同じ店でN60B19LC5も扱っているので交換依頼中です。
2/26 追記
 60B19L/C5 購入価格送料込み。無事、床下設置完了しました。脱着は腕力作業に慎重さも必要、失敗は事故に直結します。疲れました。
P1170752_480.jpg 
5650円
充電電流の設定は開放型SBバッテリ40B19Lの3.5Aのままですがしばらくこのままで様子をみます。
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10A級昇圧充電基板の製作-15 調整編追加 

無負荷で調整する方法です。 車両搭載前、搭載後でもこの調整法で可能です。説明は机上での調整を記載しています。この調整で実車装着した場合でも確認補正は必要です。
1. 調整の準備
 ① 必要な物
  ・電源(バッテリー又は12V定電圧可変電源) 1台
    無負荷調整なので大容量は必要でない
  ・デジタルテスター(0.1mV単位まで計れるもの) 1台 
  ・テスターリード線はバナナプラグに20センチ程度でミニクリップを取付加工したもの
    測定時不安定ならノイズ等の影響を避ける為フィルターコアを装着する。 
    ・使用するサブバッテリの充電設定電圧、電流を事前に確認しておく
  
 ② 予備調整
  ・VR1/VR2/VR10を目視で中央にセットする。
 ③ 配線
  ・電源を入力端子に接続。
  ・電源プラス入力端子とACC端子間を接続。
 ④ 本回路の起動
  ・スタートSWをオン。
  ・出力端子が15V程度になれば正常。スタートSWを戻す。

2. VR2の調整(出力電圧調整)
 ① テスターをサブ端子とGND間に接続する。
 ② 右回りは上がり、左回りは下がりで、設定電圧に調整する。

3.  VR1の調整(入力電流制限調整)
 ① 電源電圧(Vin)を測定する。
 ② サブ端子GND間にテスターを接続し、出力電圧を読む。
 ③ VR1をゆっくりと左に回して出力電圧が下がり始める点に固定する。
 ④ NJM2360Aの7Pin(Si)と6Pin(V+)間の電圧、
   電流制限検出電圧(Vipk)を測定する。
 ⑤ 下式に電源電圧(Vin)/出力電流(Iout)/電流制限検出電圧(Vipk)を代入して
   調整電圧(Vad)を計算する。エクセルに式を設定しておくと良い
   (計算式はここにおきます)

   設定出力16Vの場合 Vad =  ((21.793-Iout)/0.074+Vipk-294)×Vin/13 [mV]
   設定出力14.5Vの場合 Vad =  ((20.877-Iout)/0.0696+Vipk-294)×Vin/13 [mV]
 ⑥ 7Pin(Si)と6Pin(V+)間の電圧をVR1でVadに調整する。

注) 出力電流を一定にするには、入力電圧で変化する入力電流制限は10~20%
高めに調整し、VR10の出力電流調整で正確に調整する。

4. VR10の調整(出力電流調整)
① R20 100Kの両端に電圧計を接続する。(Q13コレクタ電圧) (850mV前後)
② VR10を右回転し、電圧が上がり始めるところにVR10をあわせる。
③ VR10の両端電圧を測定する。(Vz=19.7mV前後)
④ 出力電流[A]×10mΩ+VzにVR10両端電圧を調整する。
 (1mVは100mAの誤差)
(出力電流とは想定サブバッテリーの0.1C電流値100AHバッテリなら10A)
私の場合EMF95D23バッテリを使用予定で8.4A設定。設定充電電圧は16Vと想定していましたが、EMF95D23はMFバッテリでメンテナンスフリーですが充電電圧や充電電流が高いとガス発生しますので車内積載の場合はやはり0.1Cでの設定(5.6A)、電圧も15V以下14.5Vの方が安全の様です。車外積載なら問題なく性能一杯の充電が可能ですが。
使用するバッテリにあわせ電圧、電流を設定調整します。

注意点は測定用テスターリード線は長すぎて浮遊容量などで誤測定してしまったり
不安定な表示をする場合があるので極力短いリード線にバナナチップ付きリード線ミニクリップなどに取り替えて、必要なら基板にチェック端子を立てて測定します。(最初から調整を想定した基板を造れば良い)
chouseizu.jpg 
机上調整ですので実際には測定誤差、シャント抵抗のバラつきなどで正確で無い場合も有ります。必ず実車での電流値、電圧値の確認再調整は(微調整)は必要です。
調整ポイントを図示しました。
10A級昇圧充電基板の製作についてはこれで完成です。次回からは付帯事項やおまけ回路、Pic版と続きます。
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10A級昇圧充電基板の製作-14 走行充電で満充電?

 松山の零さんの協力により、10A級走行充電システムが完成し、車載組み込みしました。今日はこのシステムのテストを兼ねて久しぶりに庄原市東城温泉にお出かけです。野菜などの買出しも兼ねて。

福山から中国山地へ182号線を北上します。1時間ちょっとの距離、ちんたら運転して往復3時間ほどの充電です。バッテリは60%程度からスタートですが、スタート後1.5A程度での定電流充電が30分ほどで1A程度で最終帰着時0.45A程度です。定電圧充電に移行しまだ少しづつ電圧は上昇し14.3Vくらいで設定の14.5Vには至っていません。80~90%充電だろうか。

40B19Lでもこの程度です。1日3時間~4時間の走行を想定すると0.1C充電では0%バッテリーから到底フル充電など不可能です。今回のシステムを最大限に仕事をしてもらうにはバッテリーの選択が重要になります。

まず搭載容量を決定します。自分の場合、ヒーター類、冷蔵庫、など大電力機器は使用しません。現在の40B19Lの30AHクラスで充分なのですがそれでも30Aは60%性能発揮としては使い切る場合も考えられます。2クラス上の50Aでようやく30Aが使えるということなのです。

50Aクラスを現在の床下搭載は不可能なので室内車載となります。当然密閉型。価格や性能調査の結果アトラスEMF90D23が適当なのではという結論に至りました。このサブバッテリ選択等に関する貴重な調査資料も松山の零さんから頂きました。自分でも調査しましたが現時点では上記機種に絞られています。

このEMF90D23バッテリーは充電制御車用としてECOバッテリーと呼ばれるものです。容量は56AH重量は16.8Kg最大受電電流は8.4Aです。3.3Hでの充電時間で済みます。従来の60%の短時間での充電が可能となります。
定電流値の設定が8.4AまでOK。通常充電の150%アップです。
と、思っていましたが、能力一杯の設定はガス発生の可能性が高く車内積載では0.1C充電で14.5V設定以上は危険です。

自分の用途的には余裕があります。余裕があれば継ぎ足し充電時間も短くて済みます。長期間旅行でも毎日100%充電が可能となるのではと皮算用をしています。注文しようかどうか明日決める。

いつも1日置くと覚めてくるので。

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| サブバッテリー | 22:38 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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10A級昇圧充電基板の製作-13 完成!

車載組込み走行充電テスト完了。完成です。

定電流定電圧回路の調整
P1170735_20140221.jpg
事前にVR10を右一杯に絞っておく(電流制限)、VR2は左一杯最小。サブバッテリ出力端子は配線を抜いておく。サブバッテリは60%程度以上充電されているもの(放電しているものは調整中過電流の恐れ)
配線図はこちら

① サブバッテリ出力端子にテスターで電圧を当たる準備。
② エンジンを掛ける。充電SWをオン。この状態では0Vのまま。(DCDCは起動しない)
③ 基板のスタートSWを2秒位オンにすると電圧が上昇。スタートSWはオフに戻す。
④ 緑矢印のVR2を調整し14.5Vにに設定。
⑤ サブバッテリ電流計を確認しながら、VR10をゆっくり左に回し、電流が上昇するのを確認する。飽和したら右へゆっくり戻す。急に電流が低下するポイントが調整点です。
この時電流が少ない電圧が低いと思われる場合はVR1(DCDC電流制限調整)を回し流量を多く制限がかかる手前に調整する。

以上で定電流、定電圧走行充電回路の調整は完了です。使用バッテリーは開放型40B19Lでした。バッテリーにより充電基準電圧は変更する。20%程度のバッテリでも再度電流調整をし、0.1Cは超えないようにします。

組み込みに時間がかかってしまいました。以前のLT1270システムの充電オンオフ3路配線と【何時でもナビ】3路配線が適当に撤去した為、元に戻すのに手間取った為です。

配線はACCリレーが省略出来るので配線は簡単になります。充電SWをオンにするとFETSWの為、リレーの"カチっ!"音はしませんが電流計、電圧計、充電SW連動LED、昇圧回路チェックLEDにより動作が把握可能です。
P1170742_20140221.jpg
走行充電中のコントローラー撮影です。これは走行中見えませんがLT1270の時に取り付けた運転席サンバイザー取付の電流電圧計モニターがすごく便利です。

従来の定電圧充電より充電時間の短縮が期待されます。これでもほぼ使い切ったバッテリの短時間走行だけでの満充電は難しいと思われますが、容量アップし、深層放電をしない使用法では充分実用になると思われます。オリジナルの床下で並列設置可能な最大容量のバッテリを物色しています。でも容量アップは容積アップなので床下には置けなくなる。困った。

SLエブリイホームメイドキャンパー HPに掲載しました
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10A級昇圧充電基板の製作-12

 10A負荷抵抗器でのテストを行いました。
回路公開しました。
P1170720_20140217.jpg
右上がPch-FET 2SJ334を4個使った無電源電子抵抗器です。15A位想定し5個使う予定でしたが1個だけ電流が流れすぎて4個で10Aのヒューズを付けてテストしています。放熱ヒートシンクは74W_CPU用?の廃品流用です。がんがんファンを回して放熱しなければ多分FETが壊れます。

なので短時間での負荷テストしか出来ません。また、電子抵抗器では回路上サブバッテリから起動SW電源を取っている為が起動しません。テストスタートは電子抵抗器を最大抵抗にして12Vを加えて起動します。

画像の状態は車両メインバッテリ電圧14.01V サブ電圧13.92V 充電電流7.25A 入力電流7.68Aとなっています。80Aクラスサブバッテリーを想定した定電流動作中?

10Aは短時間のテストしましたが問題の無いことを確認できました。基板の放熱の問題はショットキーダイオード、DCDCスイッチングFET、Nch_FETのACCスイッチについても3mmアルミベース取付で問題なく使用可能と思われます。(画像は仮のアルミブロック付き)但し、100Aクラスバッテリーで使用するとか夏場放電したバッテリー充電などの負荷が重いときはファンは必須です。
以下、実車搭載ブロック図。従来のものをリニューアル予定です。 
blok_1.jpg 
最終版コントロールボックスはHPのこちら
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10A級昇圧充電基板の製作-11

P1170703_20140215.jpg
テスト風景です。

想定バッテリとして7.2Aは下限から逸脱していますが手元にはこれしかなく。負荷が軽く済みますのでテストに使用しました。設定、調整中の 7.2Aシールドバッテリーの簡易充電テストです。

対象のバッテリは静止時12.2V付近まで放電させたバッテリです。
充電用の電源は20Aの中華製スイッチングレギュレーター。10.5V~14.5Vに可変出来る様設定ボリューム外付け。

無負荷13.8Vに設定し、電流調整は最小レベルで調整しました。画像は右下入力電流0.93A。真ん中は充電電流0.92A。左側は設定電圧13.8Vですが現在13.18Vまで上昇しています。電流設定ボリュームを回せば自由に上げられます。なおACCオフ時(待機時)の消費電流はほぼゼロです。

走行中はオルタネータ電圧は12V~14.5Vくらいまで変化します。可変電源を調整範囲でくるくる回しても出力電流はほぼ一定値を指しています。

次回は擬似負荷最大10Aテスト。または55Bクラスバッテリーテスト。、

試作基板は2枚造りました。再現性は高いと思いますが試作は蛇の目基板です。やはりプリント基板を作成しないとスズめっきの綱渡り配線は間違いの元です。

この記事を見て造ってみようと思われる方がおられましたら、ご希望がある方メール下さい。反応が多ければプリント基板作成も考えたいと思います。まだ造るかどうかは全く未定ですが。反応次第かもしれません。

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10A級昇圧充電基板の製作-10

10A級定電流定電圧制御ソフトスタートNch-MOS FETスイッチ付き走行充電基板がついに完成に近付きました。試作基板全景画像です。土台は3mmアルミベース放熱板。
P1170689_20140214.jpg
左半分がこれまで紹介してきたコンバーター部。右半分が今回追加の制御部分です。

ハードウェアのみでの制御です。この制御回路の心臓部はNch-MOS パワーFETによるACCスイッチ機能(ハイサイドSW)、ソフトスタート機能、定電流、定電圧充電機能があります。簡単かつユニークな回路だと思います。しかも超ローコスト。

もちろん設計は松山市の零さんです。試作組立てについて、部品点数は少ないのですが誤植、誤配線、テスト中テススター破損など散々な目に合いました。若い時にはこんな事は無かったのにと、もうつくづく歳を、老化を思い知らされました。まだまだ、これから擬似負荷テストなどもしないと完成とは言えません。

FETSWのみの定電圧充電システム、PIC制御も待ち受けています。
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10A級昇圧充電基板の製作-9

現用中のLT1270を使った昇圧コンバーターはただいま取り外したままになっています。
dcdc001.jpg
回路はこんなに簡単に済みます。P1170676.jpg
今回、取り外したついでに性能アップを狙っていじっています。といっても昇圧コイルだけですが。製作-6よりさらに向上しましたので最終結果としてのレポートです。 

昇圧コイルは大容量になると磁気飽和や熱損などの問題が出てきます。10Aの壁は結構高くLT1270でも8Aでは最初の製作時は未確認でした。測定方法が10A以上可能となったのと、L値が自作回路上で測定可能になった事で適当に選択していたインダクタ、昇圧コイルが最適値のものをカット&トライが容易に出来るようになりました。

昇圧回路はLT社の推奨回路の通りでインダクタは50uHとなっています。8A50uHは見つからず最初に使用したインダクタは東京デバイス120uH6.7Aと云う物です。データシートを見ると同じコアで50uH10Aというのも有りましたが入手には至っていません。ただし同じコアですから巻き数を減らすだけでいずれ50UHは自作できると思っていました。

しかし5A程度で40Bバッテリは充電可能でしたので放置していました。

今回このインダクタを線径も1.2φと太くして巻きなおしインダクタンス50uHに調製し再測定しました。

予測の通りやはり好結果が出ました。思ってもいなかった10Aをかろうじて達成してしまいました。また、昇圧電圧も上限設定可能値16.0Vが17.0Vと上昇していました。
以下、測定結果です。
LT1270   2014/2/7 
 出力電圧、入力電圧固定コテイ  
東京トウキョウデバイス出力電流 010A   
120uH6.8A入力電圧入力電流出力電圧出力電流効率
1.2φ24Tに変更ヘンコウ    #######
ヤク50uH12.530.1715.850.4591.8%
 12.520.5115.771.3791.8%
 12.520.6115.771.6992.6%
 12.510.7815.772.1492.4%
 12.501.1915.783.2192.1%
 12.491.5615.784.1391.7%
 12.472.0715.795.3191.1%
 12.462.5315.786.3290.4%
 12.452.9015.757.1890.1%
 12.433.3515.738.0889.5%
 12.423.6815.628.8388.8%
 12.423.7715.449.2388.3%
 12.433.4714.7910.0288.4%
    平均ヘイキン91.3%
出力電流9.23A位から負荷をかけても電流が伸びず飽和状態に近くなっているようです。10Aでは急激な電流制限は掛からずなんとか10Aは達成したといっても良いと思われます。(初期設定電圧の15.85から1V降下していますのでブレーキは掛かっています)

発熱は思ったほど上昇せず、室温20℃で画像のヒートシンク(インテル純正478CPU用)半分切断ではすぐに60℃程度まで上昇しました。連続動作ではファンでの冷却は必須です。

寄り道テスト結果でしたがLT1270では誰でも簡単に8Aは達成可能と実証出来たと言えると思います。これにハード的な定電流+定電圧充電回路&FETリレースイッチを付ければ今までの電流制限タイマー、ACCリレー回路は電子化が可能になります。

とりあえずはこれでFETリレー化実験するかも。やみ雲にやってTAKUSAN FETを壊し泣きが入るかも。簡単にいくとは思っていない。
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