N.T@GT-Fourのブログ一覧

8月にセカンドカー購入の書き込みをして以来、何の情報もアップしていなかったので少しだけ。

写真は納車時の物で最近流行(？)のディーゼル車になります。

燃費の良さとグイグイ加速するトルクの太さ、遮音がしっかりしているのか暖気後の車内は全くカラカラ音が聞こえない作りの良い車でした。

車外でも暖気後ならあまりカラカラは気になりません。

但し時速130キロ以上ではトルク感は消えて純粋に加速が遅いと感じます。
新東名を安全運転するには良いかも知れません。

そして初めてのFR車、しかも今年は雪の降るエリアを何度も通る可能性があった為、先日スタッドレス＆ホイールセットも購入しました。

正直スタッドレスなのでホイールはインチダウンで低コストな方向で考えていた所、某サイトで奇跡の純正17インチ＋2年落ちのブリザックRFTのセットが破格で購入出来、大雪直前に行きつけのタイヤ屋さんでバランス&取り付けまで完了する事が出来ました。

しかし乗り心地は物凄く悪いです。

高扁平率(55)のランフラットタイヤだから重くて硬くてダメなのでしょうか？
あとスタッドレスでもチェーン(ラバーチェーン)はあった方が良いのでしょうか？

この辺りご存じの方、教えて頂けると嬉しいです。

かれこれ10年オーバーでしょうか、セリカにエンジンを載せれずに過ごしてきたのですが、ここ最近、知人の依頼に対応する為、軽トラックを借りて過ごしていました。
直近6年はスーパーカブ(プレスカブ)→ヤマハギア(パーキングブレーキ仕様)と50ccを2台乗り継いできたのですが、車を使いだすと炎天下に1時間以上もかかる所へ50ccで出かける気力が無くなってしまいました。
セリカへエンジンを搭載して復活させようと計画してみたものの、私自身の時間が作れない&バラしたままなので何処かへ預けることも出来ないと言う事で、セリカ復活は先延ばしにし、普段使いと荷物運びとお仕事に使えて長距離走行の楽な低燃費の車を購入するに至りました。
それがタイトルの車、G31になります。
納車は9月になりますが、手元に来ましたら詳細をお伝えしようと思います。
当分は幹線道路付近の雨曝し駐車場保管になってしまうので、ガラスコートとリモコンエンジンスターター、全周録画の出来るカメラの設置は必須かなと思います。
以上、近況報告でした。。。

2週間程前の木曜日深夜、知人より電話が入りました。

着信時間は23時半頃、何事かと電話に出てみると・・・
「緊急で頼みたい事がある、ボール盤をタッパーに改造して欲しい」と。

電話の相手は溶接職人で、お互いに仕事を頼みあっている間柄、
今回の依頼も仕事として受けてほしいとの事でした。

なんでも大きな仕事をしていて至急タッピングボール盤が必要になり、
ネットオークションで良さげなボール盤を落札したからインバータ化して
タッピング可能に改造して欲しい、出来るなら明日にでもと言う話でした。

明日ってあと数分で日付変わりますが・・・。

大至急と言う事なので週末で対応する事にし、午前3時位までかかって
インバータ等の仕様を確認して部品を発注、細かい部品は土曜日に
日本橋の部品屋さんで調達、日曜日の業後に先方の工場に出向いて
組み付けと調整となりました。

知人は工場プラントの機械修理や配管を得意とする溶接職人で、
メインの相手はステンレスです。

しかもプラントが相手なのでゴツイ物も多く、大口径のタッピングを行う
との事でしたので、低速回転で高トルクが出せる事が重要となります。

そしてボール盤は工場内を移動させて使うとの事なので、
コンパクトに仕上げる必要もあります。

落札したボール盤はキラの23ミリ機であるKID-420、0.75kwの4極モータ
搭載機との事だったので、ベクトル制御で低速時に高トルクを出せる
三菱の小型インバータ、FREQROL-E720と、瞬時の回転停止と逆回転を
行う為に、回生抵抗も採用しました。

逆転機構はプリセットは使わないとの事だったのでペダル制御のみにし、
通常使用時はトグルスイッチで回転と停止だけの動作、
フットベダルスイッチを踏むと踏んでいる間だけ逆回転をすると言う
単純制御になりました。

FREQROL-Eシリーズの特徴であるアドバンスト磁束ベクトル制御は、
三菱製モータ以外にも対応しており、キラの純正モータ(安川製)は、
オフラインオートチューニングと言う作業を実施する事で
パラメータが自動設定され、問題なく動くようになります。

その他、主なパラメータは下記の通り。

加速時間　0.7秒
減速時間　0.3秒
運転モード　外部制御
設定可能周波数　5～120Hz

依頼主は溶接職人なので、ボール盤本体へのインバータやスイッチの
マウンタは自作して頂く事とし、N.Tは電気系の工作とインバータの
設定みの行ったのですが、日曜の夜に4時間ほどであっさりと完成させる事が
出来ました。

※スイッチボックス等は予め製作して持ち込みました

月曜日の本稼働後に話を聞いた所、10Hz設定でM16のタップをt12のSUSに
立てる事が出来たとの事で、モーターの低速トルクにはとても満足している
との事でした。

また、インバータのダイヤル操作だけで回転数の変更が出来る為、
ベルトの架け替え不要で下穴からタッピングまで出来る様になり、
仕事の効率が大幅に上がったとの事でした。

タップが空転してしまわない様に対応したチャックは必要になりますが、
汎用ボール盤を低予算でタッピング対応に改造出来て高い能力が
期待できますので、三相モータ搭載のボール盤をお持ちの方は
インバータ化に挑戦されてみては如何でしょうか?

スポット溶接機や基板をケースに組み込み、ダミーロードを繋いで実験を行いました。

失敗してFETを破壊してしまうと交換は困難な作りになっているので、まずは低電圧でコンデンサをチャージして短いパルスでやってみたのですが・・・いきなり引っかかりました。



黄色の線が制御用マイコンとFETゲートドライバIC間、緑の線がゲートドライバICとFETゲート間、ピンクの線はダミーロード下流とFETドレイン間の電圧です。

ピンクの信号のみ非純正のプローブを使用したので電圧の表記がおかしいですが、実際は5Vレンジになっています。

マイコンからは信号は25μ秒のON信号を出していて、瞬時にFETゲートが開いているのが読み取れるのですが、問題はFETゲートが閉じた後です。

コンデンサに電荷が残っている状態でゲートを閉じると、配線のインダクタンスによると思われるサージが発生、その影響がドライバICを通り越してマイコンにまで及び、ドライバICのオープン閾値電圧を超えて暴走状態になってしまいます。

逆起電力対策はファストリカバリーダイオード等で行っていたのですが、そんな物ではダメみたいです。

実験を重ねた結果、FETのゲートをゆっくり閉じる等のゆっくり電流を減らす事で問題が軽減される事を確認、とりあえず10μFの積層セラミックコンデンサで同様の効果が得られたのでこれて対策を完了しました。



※このテストはピンクのプローブが10Vレンジで測定しています

他には、マイコンのクロックが信号ラインに乗って悪さしたり、コンデンサチャージ用のDC-DCコンバータが発するノイズが悪さをしたりと、随分と面倒な回路になりました。

そして本番の溶接テストを実施した所、更に残念な結果が・・・。



黄=ゲートドライバIN、緑=FETゲート、紫=コンデンサ、ピンク=FETドレイン/ソース間電圧を測定しています。

注目すべきは紫のコンデンサ電圧で、30Vの満充電状態から130μ秒程度で0V以下まで下がっています。
コンデンサの合計容量は実測で6500μFですので、単純計算で1500A程の電流が流れている事になります。
ちなみにコンデンサの合計ESRは推定0.69mΩ、FETのドレイン-ソース間抵抗は0.14mΩ程度ですので、1500A放電は十分に可能です。


しかし・・・


バッテリータブが融けません(汗)

実際には少し融けるのですが、リチウム電池に溶着する程のレベルには達しません。
これは困った・・・。

ネットの記事では、今回使用したコンデンサの半分以下の容量ともっと低い電圧でも溶接出来たと言う話もあったのですが、ひょっとしてガセなのでしょうか?
使用しているFETや銅版、そしてケーブルに至るまで全てこちらの方がかなり良い物の筈なのですが。。。

これ以上電流を増やす事は端子類の抵抗値やケーブルの抵抗、インダクタンス上、現実的ではないと思われますので、放電時間を伸ばす方向で再度検討してみたいと思います。

しかし・・・厚さ5ミリの銅版上にリフローで乗せたコンデンサの交換は不可能な気がします。
どうした物やら。。。


PS:今回の測定には、アジレントのデジタルミックスオシロ　MSO6014を使用しました。

車とは直接関係ないのですが、現在スポット溶接機を制作しています。



この溶接機は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池の組電池を作る時にニッケル電極(タブ)を溶接する為の物です。

スポット溶接機の原理はネットで調べ、独自の理論と設計で作ってみました。

バラ部品の卓上実験では問題が続出、瞬間的に最大1000A程度の電流が流れる為、サージやノイズが強烈で、制御用のマイコンが暴走したりコンデンサ充電用のDC-DCコンバータが誤動作したり、と問題多発でした。
オシロスコープで測定した波形が大変な事になってました。。。



そして、マイクロ秒程度の通電時間内で瞬時に1000Aの電流を立ち上げて停止する為のパワーMOSFET制御が困難を極めました。

結局、FETとは何だと言う所から勉強するしかありませんでした。
20年ぶりに図書館に行って専門書を借りて来ました(^^;



ある程度実用化の目途が立ったので、ユニバーサル基板に乗せてケースに組み込み、最終調整を行うべく組み立て中です。

リチウムイオン電池が自由にお手軽に組電池に出来ると色々便利ですので頑張って完成させたい所です。