2015年12月 | ARCHIVE-SELECT | 2016年02月

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AC100Vからの車載サブバッテリー充電

 冬は殆ど出歩かず、3週間エブリイは駐車したままです。その時点ではほぼ満充電になるくらいでした。やはり全く使用しなくても自然放電(自己放電)も有ります。暗電流は昇圧走行充電器PIC版が20mA弱ありますが20mAというのは計算すると0.02*24*21=10.08Aにもなります。自己放電と合わせて容量の半分以上放電しているかもしれません。

今日は今年初の大雪で出かけることはやめたほうが良い。そこで
P1240589-1280.jpg
先日と同様に改造12V-20A定電圧可変電源で充電しているところです。充電スタートから2時間経過したところです。この時点で0.64Aですが半分の0.3Aになるにはさらに3時間ていどかかるはずです。0.1A以下になるのはさらに5~6時間くらい掛かると思います。

経験から60B19Lの充電終了は0.3A位でもよいように思っています。

しかし走行充電せずこの様な静置充電は電解液が攪拌されずサルフェーションを発生しやすいのであまりお勧めでは有りません。昇圧走行充電PIC版でモード3の様に可変電源電圧を15Vに上げて60秒間くらい押し込み充電すればよい。ガスが出るので短時間にする事、極板の不要な付着物を落し、より満充電に近付く。(改造12V20A電源は14.5Vまで)

車載バッテリがサルフェーションを起こし難いのは走行振動で電解液が攪拌されるから。サブバッテリを搭載する方でも出発前日にAC100Vから充電し走行充電はしない方も多い。放電させたまま回復充電を忘れてしまう。この使い方はサルフェーションを発生させやすく寿命を縮めてしまう要因となる。
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AC100Vからのバッテリー充電器

 SLエブリイホームメイドキャンパーの記事やSLエブリイホームメイドキャンパーブログの記事と重複すると思いますが鉛バッテリ特に現用中のカオスバッテリ60B19Lの屋内での充電方法などについて考えて見ます。

下の画像は屋内でのサブバッテリ実験用などでは中華製組込み型12V20Aと表示されたスイッチングレギュレータを使います。このままでは12.0Vであり、充電に必要な14V以上の電圧に改造します。

基板内の1KΩ電圧調整VRを外に出して可変定電圧電源として主に実験試作用途に使っています。そのままでは10.5V~14.3Vの可変範囲となります。直列に2Kが入っており、並列に22Kを入れると1.83Kオームとなり、可変範囲は10.9V~15.6Vとなります。

P1240587.jpg 
 鉛バッテリーを充電する際は、まず電流計、電圧計は必須です。電流制限抵抗は接続しません。配線は2Sq以上として長くならないように。最低電圧10.9Vから徐々に上げていきます。電流が流れ始める点がバッテリの電圧となります。流れる電流は7A程度を超えない様に電流計を確認しながら電圧を上げて行き、14.5Vに設定し、このまま放置します。この時の14.5Vというのは一旦バッテリを外した無負荷電圧です。ボリュームの目盛り14.5Vまで回す。

10時間率充電とか余り気にする必要はなく過大な電流で無い限り早々に14.5Vに設定して放置した方が充電時間は短くなります。

しかし充電スタート時点から4.5Aに制限してしまうと充電時間は長くなってしまいます。パナソニックカオスバッテリー60B19Lの容量は36AH(5時間率)です。1C充電電流は36÷5なので7.2Aとなります。

この方法で安全に充電出来るはずです。再度、注意点は14.5Vを守ること。7A程度(短時間なら10Aを越えない)で押える。

【60B19Lのメーカー推奨普通充電電流は4.5Aです。忠実に守るのであれば14.5Vで4.5A以上流さないこと】


・・・・サブバッテリの選択や充電方法について考えて見ます。

エブリイに車載している40B19Lのエンジン起動直後の充電電流は20A近く流れています。3C以上の充電電流となります。急速充電といわれる領域です。電圧は14.5Vを越えることは有りません。大半の一般車両はこの定電圧充電です。この方法でなければ早期にセルモーターの100A近い大電流放電を短時間で取り戻すことは出来ないからです。その20Aというのは短時間で数秒~数十秒の短時間で10A以内に落ち着きます。

60B19Lはシールバッテリです。過大な充電電流を流すとガスが大量発生し、シール破壊の恐れもあるためメーカーでは急速充電は行わないで下さいと注意しています。密閉型になるにつれ同様の傾向は強くなります。過大な充電電流によりガス発生電極ショート等で爆発の危険性もあります。サイクルバッテリは0.1C充電を守り、高めの電圧で充電するというのが多く見られます。使用するバッテリの仕様により充電の方法に大きな違いがあります。

短時間走行充電での回復を考えるとサイクルバッテリより走行用バッテリの充電回復性の早い充電制御車バッテリが適しているのではないかと思います。但し、深放電や放電状態の放置は避けなければなりません。

結論的には60B19Lでは1C充電の7.2A程度で制限するのが妥当では無いかと判断しています。7.2Aが長時間続くわけではなく、静止電圧12.0Vの充電では30分程度で2A程度まで落ちて来ます。1A程度までで70%くらいは回復しているのではないかと判断しています。その間2時間程度。

アイドリングストップ車に採用するバッテリはさらに充電受入れ率が向上し、短時間での回復が可能な様に設計されています。但し、容量が大きいわけでは有りません。同じ36AHであっても値段は5倍程度になっています。

サブバッテリとしてお財布が許せばカオスプロやアイドリングストップ車用のバッテリも選択肢かもしれません。短時間走行でより満充電に近付くことが出来ます。使える時間(容量)が増加するわけではありません。

一般的なサイクルバッテリーは0.1C充電を守る必要があり、長時間の走行充電が必要になりますし、ソーラーと併用したとしても実質充電時間は変りません。実質充電時間はアイドリングストップ車に使われているバッテリが最適だと思われます。急速充電や過充電に弱いのがサイクルバッテリです。

100%充電と判断できるのは0.1A程度。この電流に達するには10時間は掛かります。なんと1Aから0.3Aまで8時間も掛かってしまうのです。走行充電で満充電に達するのは難しいといわれる由縁かもしれません。しかし走行用バッテリーでもアンメーターを眺めていると同様です。

満充電にしたとしてもその容量分は36A×80%=28.8Aです。もうひとつ、通常表示の80%くらいしか鉛バッテリの能力は発揮できないとも言われています。8時間は大変時間的効率の悪いものです。

10A級昇圧走行充電PIC版ではこの最後の押し込み充電として15.0V10Aを攪拌モード3を選択できるようにしています。

手動操作定電流定電圧充電です。

ACチャージャー 

自動化するにはFETセパレータ充電基板

簡単シャント式電流計

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車中泊用LED照明、換気扇ファンPWMコントローラー

SLエブリイホームメイドキャンパーの換気ファンは必須品です。現在はパソコン用12cm3連ファンとしています。ノーマルのファンで3個で約0.5A消費します。カセットコンロを使う時は強風そのままで良いのですが、車内で就寝中など少しの風量で良い場合に、外付けPWMコントローラーを検討していました。何気なくアマゾンを見ていると商品名:SODIAL(R)調光コントローラ12 - 24ボルト(12V - 24V) 8 Amp LEDライト 数量:1 送料込み310円というのを発見しました。

注文して3週間くらいで中国から到着。

31-l6lCVjmL.jpg
結構デカイケース入っています。ケースから取り出すと
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ファンに繋いで見ると回転数ゼロからスムースに可変できる。電流も0A~0.5Aまで。省エネ、
静音化。文句なし!
PWMfan1.jpg  


IN- Out-の接続不可。

負荷が短絡するとコントローラーのNchFETが壊れそうなので手持ちのポリSWを入れました。
1Aくらいで切れる物でよい。先日作ったこれも中華製パワーLEDを使ったLEDクリップライトの調光に使ってみました。文句なしです。明るさゼロから最大までスムースに変化し、PWMコントロールなのでLEDの発熱も少なくて済みそうです。電流制限抵抗は無くす事は出来ません。

大電力FETを外付、放熱処理すればさらにハイパワー化できる。20A位までの電子負荷抵抗も可能かも。

これ、半田付け不良の初期不良は多いようですが、ここまで値段が安いと自作の意欲は消滅してしまいます。秋月電子で部品購入し10個作るとして基板はもちろんPWB化しなければ表面実装は不可能です。部品代380円+深セン外注PWB150円=合計原価530円になる。 送料込み310円なら買うしかない。

SLエブリイホームメイドキャンパーのクリップライトの記事も追加更新しました
追記:後日3連ファンに接続しました。回転コントロールはスムースでしたが最大風量の時はウナリ音が発生し、うるさくて通常のアナログコントロールとしました。

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| 車中泊グッズ自作 | 18:28 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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ハイパワーDCDCによる簡易昇圧充電の考え方

エブリイに搭載している走行用バッテリのシャント式電流計を見ていると今更ながら大電流の動きがよく見える。

セルモーターを回した100A以上もの放電電流、数秒後15Aもの充電電流、時間が経過につれて充電電流が徐々に減少していく、10分も走行すれば1A程度まで充電電流は流れなくなる。30分のドライブで充電電流は0.5A以下になって満充電状態であることがわかる。時々信号停止時や加速時には-5A程度に変化する。

アイドリングストップ車やハイブリッド車の状態を同様に見ると遥かに激しい動きをしていると予測される。

バッテリメーカーのサイトを覗くと充電制御車のバッテリには高速充電、充電受入れ率などの性能の必要性が説かれている

バッテリメーカーは一方で推奨充電方法として60B19Lで普通充電4.5A。60B19Lは5時間率で36AH。上記の電圧、電流計で解るように実際の車載走行用バッテリーの充電方法は大電力オルタネーターによる定電圧充電。(充電制御車では電圧は変化するが)

サブバッテリーでも同様の充電方法を考えてみる。14.5Vでの昇圧回路は必要なのは当然。電流は15A以上の大電流も必要でコンバーターは充電初期には15A以上のパワーが必要になる。

今まで製作した10A級昇圧DCDCコンバーターはピーク15Aの実力はある。しかし連続15Aは耐えられないが起動時数分ファンを回し、冷却をするだけでも過放電バッテリ充電に耐えられるはず。また、NJM2360A電流制限回路の動作設定はフの字特性部分を使用可能だ。擬似的なPWM制御であると思う。出来るだけ電流制限は設けないほうがより早く充電出来る。DCDCが破壊ししない限り。カオスバッテリなど充電制御車用途のバッテリは充電受入性能はより強化されている。
最近基板化したハイパワーDCDC
このフの字特性は15A近辺となると出力電圧が降下し始める。結果充電電流は抑えられる。右側のVRで設定可能。

古い記事(私の記事も同様だが)でリレー接続の並列充電で電流制限抵抗は必須、常識。の様に説明されている。本当に必要なのか疑問が沸々と湧いてくる。少なくともブルーバッテリなど高充電受入れをうたうバッテリでは無意味、ロスを発生させているだけかも知れない。

以前LT1270Aの昇圧充電を搭載していた時期がある。うっかり過放電させてしまったサブバッテリを走行充電していて1270Aやショットキーを過熱させてしまったことがあった。でも壊れることはなかった。多分1270Aにもあるフの字特性による保護動作していたのだと思われる。
ESAE83-006
DCDCの発熱はスイッチングダイオードが大半。 これは秋月電子で最近販売開始の大容量ショットキーダイオード。ESAE83-006  TO-3型 60V60A VF0.58V25A  ちなみにMBR3045FCTは45V30A VF0.7V

MBR3045FCTより電圧降下が少ない。大電流逆流防止用途には最適だ。実際に通電してみた。1.2Aで0.3V結構優秀。発熱も抑えられる。価格は同じ。



発熱はインダクタ、コンデンサも同様。FETは意外と少ない。さらなるにハイパワーDCDC大容量化には関門がいくつもある。
現状でも充分な冷却と入力側に破損防止の15A~20A程度ヒューズだけが考慮された10ADCDC昇圧回路だけで充分なのではないだろうか。

但し、サイクルユースの密閉バッテリは破損の恐れがあるかも知れない。現用中のブルーバッテリカオスカオスプロなど、充電耐性、充電回復力の優れた充電制御車用のバッテリがこの様な充電方法に最適と思う。でも安全の為には車内搭載はやめたほうが良い。

このハイパワーDCDC完成基板を領布販売中です。SLエブリイホームメイドキャンパー 基板モニター販売コーナー

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| 10A級DCDC昇圧走行充電 | 11:38 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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US Amazonで2SJ607 20ps 購入

2SJ607 をUSAmazon から購入しました。送料込み15.33$(1950円)20個入りと言うものです。TO220かTO263か不明でしたが安さに吊られてはじめてのUSアマゾンの利用です。

昨年11月23日に発注到着したのは2016年1月7日でした。やはりTO263でした。表記はTO220かTO263の区別はなくTO263であってもよし、あわよくばTO220であればとの願望もありましたが。購入画面を再度確認するとバーコードが有り解読するとTO263が読取れました。
2sj607_263.jpg
以前チップワンストップで購入したものに比べてドレイン金属部にくすみがあり汚れも目立ちます。もしかして偽造品?

国内生産品でこんな製品は絶対にない。!
USアマゾンでの購入ですが、実際の発送元は香港からの出荷でした。マーキングはNECは見える。本物であったとしても超長期在庫品だったのかも知れない。

2SJ334よりオン抵抗は1/3になり表面実装でも方熱処理も楽になる。試作に使用してみて性能が出ていれば問題はないのですけれど。
追記:
    オン抵抗を測ってみました。入力14.29Vにて負荷抵抗器接続5.5.A流して出力14.16Vとなりました(DS間)電圧降下は0.13Vとなり0.13/5.53=23mΩとなります。規格表の10mオームから見ると倍くらいの差が有ります。規格からは大きく外れ。しかし2SJ334が30mオームなので悪くはない。若松通商で購入したものは10mオームの規格内に収まっていました。規格外品ということでしょう。
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| 電子工作 | 17:10 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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