おっさんくんのブログ一覧

AAA（American Automobile Association、アメリカ自動車協会）のEVの航続距離に関する実験結果のレポートがありました。
極寒条件での空調使用がEV走行距離の大幅な低下を招くことが明らかとなったとのこと。
https://newsroom.aaa.com/2019/02/cold-weather-reduces-electric-vehicle-range/

以下、概要です。
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以下の純EV5車種を環境試験室中のダイナモメータ上で走行させて平均航続距離を比較。
2018　BMWi3／2018 Bolt／ 2018 Leaf／ 2017 Tesla　models75D／ 2017 e-Golf
環境試験室の気温は冬想定の-6.6℃と夏想定の35℃。外気温24℃時の性能との比較です。
走行条件は都市内と高速の平均。

＜空調使用時＞
●外気温-6.6℃では、暖房の使用で平均航続距離は41%減少する
●外気温35℃では、冷房の使用で平均航続距離は17%減少する。

＜空調不使用時＞
●外気温-6.6℃では、平均航続距離は12%減少する。
●外気温35℃では、平均航続距離は4％減少する。

AAAの推奨事項：
1.まず計画。気候に応じて、出かける前に、充電頻度を上げるための充電設備の場所明確化と停車の計画を。
2.充電器に接続した状態での冷暖房による事前の車内温度調整を。これで駆動電池への電力消費を減らせる。
3.可能なら、車内温度の安定のためにガレージ内へ駐車を。

EVは温暖地でベストな性能を発揮するが、寒冷地のドライバーはがっかりすることはない。
いくらかの追加の計画が必要になるだけである。　とのこと。
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当地では氷点下になることはほとんどないので、ここまでのEV航続距離低下はなく、シートヒータにヒートポンプ使用でもEV走行距離25%低下くらいですかね。
出かける前はAC200Vにつないだまま、リモ－トエアコンで10分間、ヒートポンプフル運転していますが、これも航続距離延長に寄与しているのでしょう。
PHVでは立派過ぎるレンジエクステンダーとも言えるエンジンがあるので、航続距離の低下は純EVほどシビアにならなくて済みます。これは大きなメリットですね。
ちなみに上記5車種のうち、ヒートポンプ搭載車がBMWi3とLeafです。ヒートポンプの電熱暖房に対する優位性ですが、レポートによれば、-6.6℃ではヒートポンプの性能不足で電熱ヒータにも通電されてしまい、航続距離への優位性は認められなかったとのこと・・・。
PHVのガスインジェクション方式ヒートポンプではどうなのでしょうか。氷点下でも実用になるらしいので、興味のあるところです。

冬期のEV走行距離の減少は世界的な関心事のようです。

ケース毎の駆動用電池の内部損失を計算してみました。

電池の内部抵抗は、先日算出した0.185Ω（＠SOC45％、外気9℃）とします。
電池の内部損失は、電池電流^2×内部抵抗として算出し、グラフにしてみました。
電池内部損失は、電池電流の二乗に比例する点がポイントでしょうか。
電流が増加すると急激に損失が増加する感じです。

普通充電時の電流程度では、ほとんど無視できる程度（10W程度）の損失です。
通常加速時（流れをリードするくらいに少しアクセルを多めに踏んでいる感じでしょうか。）の電池電流100A時では損失は2kW弱、
アクセル全開時の電池電流200A時では、電流は通常加速時の2倍ですが損失は4倍で8kW弱となります。

例えば、いつもよりアクセルを多めに踏んで、2倍の加速度（トルク）で加速するとすると、その間の発生損失(kW)は4倍となります。一方で、ある速度への到達時間は半分になりますので、結局ある速度まで到達する間に発生する電池内部損失量（kWh)は2倍になるということですね。
（なんかややこしいですが）

ブレーキ時も同じ話ですので、HSIのCHGゲージ一杯にブレーキを踏むよりは、なるべく軽めのブレーキで減速した方が、損失を抑えながら電池へ有効に回生できるものと思います。

加速感が楽しくてアクセル踏み込みたくなりますが、ほどほどにしておきましょう。

駆動用電池の内部抵抗を計算してみました。

劣化傾向把握のためのデータのひとつにしようと思います。

リチウムイオン電池の内部抵抗といっても、種々の異なる抵抗要因の複合として決まるようで、計測手段もいろいろあるようです。

しかし知りたいのは電池の細かい特性ではなく、EV走行時の電池の入出力特性の劣化具合なので、それがわかればよいのと、車載の状態で計測できるかどうかもポイントです。

下記によれば、直流内部抵抗の増加が、入出力特性の低下に比例するようです。
https://www.gs-yuasa.com/jp/technic/vol11_2/pdf/011_02_017.pdf

直流内部抵抗ですが、JISC8715によれば、
25℃環境で、I1=0.2Cで30秒放電させてこのときの端子電圧U1を計測し、
その後I2=1.0Cで放電させ、5秒後の端子電圧U2を測定し、電圧差を電流差で割って、
Rdc=（U1-U2）/(I2-I1)　として直流内部抵抗を出すようです。
https://kikakurui.com/c8/C8715-1-2012-01.html

PHVの電池は25Ahなので、0.2Cは5A、1.0Cは25Aに相当。

直流内部抵抗なら、なんとか算出できそうです。

実際には、車載状態ではあまり細かい条件をあわせることはできないので、
ある程度概算でよしとして、以下の方法で計測することにしました。

・一日車両を放置（電池温度＝外気温とする）
・システムオンし、電池電流0～1A程度での電池電圧V1を記録。SOCと外気温も記録。
・アクセルを踏み、走行。速やかに電池電流I（100A程度を目標）のときの電池電圧V2を記録。
・直流抵抗Rdc=（V1-V2）／I　で算出。

数値はOBD2モニタから取得。ただOBD2モニタでは電圧電流とも小数点以下が表示されないので、計算精度を上げるため電圧差が十分に確保できるよう、電池電流はJIS規定より大きめで100A程度（4C)とした。

結果；
外気温9℃、SOC45％、V1=346V、V2=328V、I=97.4A　で、Rdc=0.185Ω　となりました。

考察；
●電池電流100A時（加速時想定）の電池内部損失は、I^2*Rdc＝100＾2*0.185＝1850W　
・・・　加速時は結構なロスがでているようです。電池保温ヒータが200W程度と聞いているので、走行した方が電池温度があげられそうです。

●電池電流7A時（充電時想定）の電池内部損失は、I^2*Rdc＝7＾2*0.185＝9W　
・・・　充電時の電流くらいではロスは微少です。充電時の電池保温ヒータの意味があるわけか。。

●電池効率：SOC45%・100A取り出し時の損失率は、1850W/（328V*100A）＝5.6%　
・・・　電池出力効率は94～95%程度。これが高いのか低いのかよくわかりませんが、そんなものなんですかね。

SOCや温度を変えてぼちぼちデータ数を増やして行こうと思います。

昨年11月、エンジンルームにネコが侵入、アンダーカバーの吸音材をめちゃくちゃに荒らされました。その後トゲトゲを設置するも効果なしで、対策の練り直しとなりました。



ホームセンターに超音波を出すネコよけや、ネコのいやがるにおいで対策をするものなどが売っていますが、これらを気にしないネコもいるほか、最初は気にするネコも危険でないと判断すると慣れて無視するようです。なんとかならんかといろいろ調べると、ネコは水をいやがるらしく、これはどんなネコにも共通のようです。体毛が水を弾かず、濡れて体温が下がってしまうのをいやがるようです。人間でも同じですね。

そこで、この習性を応用することとしました。

目標は、ネコのエンジンルームへの進入経路である前輪裏側の開口部近傍に、ネコが接近したら散水する装置を作ることです。

散水すると言っても、水道を引っ張ってくる訳にもいかないので、小さなタンクに水をためておき、なるべく少量を勢いよく散水するようなイメージで考えました。
設置を容易にするため電源は電池とし、散水は円盤を高速回転させて遠心力で散水する方式としました。ネコの検出は赤外線検知で。ラフに設計し、とりあえず作ってみることに。

試行錯誤で作っては壊しで完成までが大変だったのですが、結果だけまとめておくことにします。

まずは塩ビ板を切り貼りし、装置の外枠を作成します。防水が必要なためシールは厳重に。
このあと、塗装しました。



次に、電池、散水円盤駆動モータ、モータ駆動用リレー等を内蔵します。



ネコを検出には焦電センサを使用。焦電センサと感度調整回路、出力回路等がモジュール化されたものがあったので、ポチりました。
こちらは小型のタッパーに収納です。



完成形がこちらです。
ペットボルト製の貯水タンク（2L)にDC5V駆動中華ポンプを内蔵。ホースで散水装置へ送水します。
散水装置では散水円盤を高速回転させ、その上に適量の水を滴下することで周囲に高速散水します。
散水動作を一時カットできるようモータへの通電をカットするスイッチを設けました。焦電センサは待機電流数十μAと小さいので常時通電です。



散水円盤部の拡大。円盤の形状は試行錯誤の末、こうなりましたが10種類くらい作って風呂で実験を繰り返しました。。上のタンクから円盤の適切な位置に適量の水を落とします。この位置も量もいろいろ実験をして最適化を図りました。これで周囲に高速散水します。散水というより、周囲1mくらいが強力な霧吹きで噴霧したような感じになります。回転駆動音とともに水が飛んできますので、ねこもびっくりしてくれると思います。でも水量はさほどないため、ネコもびしょびしょにはならず、風邪はひかんでしょう。



駐車場に仮設置して、位置関係を確認です。前輪の裏をめがけて重点的に散水可能に調整しました。


全体状況です。焦電センサの位置もいろいろ試行錯誤の末、この場所に。入出庫時に踏みつけないように、タイヤの軌跡も確認して位置調整。
センサ検出範囲内にネコが入ると、散水動作します。検出範囲から出ると、数秒後に散水停止。
散水範囲もなんとか目的を達成できました。（実は初号機は散水飛距離が不足で、電源電圧を上げ、モータも強力なものに変更しました。）



というわけで、現在運用中です。

前車50系素プリにて、スローパンクを経験しました。
ディーラに定期点検に出したときに、たまたま発見してくれました。
外観上も走行感覚も正常でパンクに気づかなかったのですが、一輪だけ空気圧が低下。
調査の結果、ねじが刺さっていたのでした。
ガソリンスタンドによったときには必ず空気圧チェックをしていたのですが、一ヶ月ごとのチェックでは無力ですね。パンクは突然にやってくるものです。
知らずに高速を走っていたら。。。ちょっと怖いです。
そのとき以来、PHVに変えてからも、タイヤ空気圧がなんとなく気になっています。ただでさえスタンドに行く頻度が減ってますし。

タイヤ空気圧監視システム（TPMS)が装着されておれば心配解消なのですが、残念ながらPHVにはついていません。
しかし調べてみると、米国や欧州などではTPMSの装着が義務化されているようです。
・・・ということは、ついてないのは国内仕様のみ？

PriusPrimeの取説を読んでみました。（トヨタのサイト）
https://www.toyota.com/t3Portal/document/om-s/OM47A88U/pdf/OM47A88U.pdf

TPMS、ついているようです。
タイヤ内の圧力センサの信号を送信機で車両側に送ってくるようです。
圧力値そのものは表示されませんが、空気圧低下でウオーニングランプが点灯するようです。





これは国内仕様にもつけてほしい！（ソフトウエアで無効化しているだけか？）
安全装備はけちってほしくないです。たいてコストもかからんでしょうに。

後付けするかなぁ。。