ユズ太郎のブログ一覧

バランサーからの電圧をモニター表示してくれているESP32だけれども、いろいろと機能拡張できそうなのであれやこれやと試行錯誤しながらいじくっている。今のところ最高セル電圧の閾値超えによるリレーオフ＝充電終了、インターネットに接続しTelegramを介してスマホに一定間隔で電圧情報のレポートを送る機能は実装できた。これで今後はかなり安心して充電できるようになるだろうし、コムスがインターネットに繋げられる場所にあればどんなに離れていても電圧を監視できるようになる。（近いうちにpovoのsimでモバイルWｉFｉを導入しようと思っている。）
今後の予定としては、J1772の接続プロトコル(PWMを調整して6kW受電の可能性を探る。駆動バッテリーの容量は6kW/h受電しても1Cよりずっと少ないのでケーブルさえ太ければ問題ないと思う)、スマホ（Telegram）による遠隔充電終了操作や任意のタイミングでの電圧値の取得、RGBフルカラーLEDをつけて色変化による電圧値の表現(電圧高　青→緑→黄→赤→赤点滅　電圧低)など。コムスに関して煩わしいと思っていることを少しずつ減らしていきたい。

EVで長距離移動する場合、目的地が車の航続距離より遠い場合は必ず途中で充電しなければならなくなる。たとえばそのEVの航続距離が100kmだとして目的地までの距離が300kmであれば、道中で最低でも200km分の充電をしなければならない。コムスで電費が20km/kWhとすると10kWh分の充電が必要である。普通充電3kW器で充電をするとしたらどこかで必ず3時間20分の足止めを食らうことになる。しかもこれは3kWフルに受電できる前提の話で、2kWだと5時間、1.5kWだと6時間40分にもなる。
目的地が航続距離の範囲内にあればこのような充電の問題は発生しないのだが、航続距離を超えて、さらに、遠くなればなるほど、充電で賄わなければならない距離とそれに要する充電時間も増えていくわけで、最初の航続距離があまり意味を持たないことになってくる。大容量の電池を満たすにはそれに応じた長い充電時間がかかるわけだし、少しずつ充電しながら移動しても目的地に着くまでに要するトータルの充電時間は変わらないのである。実際に長距離を走っていると、最初に無充電で何km走れたかということより、充電時になかなか電圧が回復しないことの方が気になってくる。(とはいえ地域によっては普通充電器間の距離がかなり離れているところもあるので、少なくともそれ以上の航続距離を実現できる電池容量は必要だろう。)
このような状況を改善するには、充電のタイミングを食事・観光・休憩・夜間活動していない時間帯などにうまくシフトするということと、車載充電器の受電量を増やし、いかにトータルの充電時間を減らすかということに尽きると思う。(積載する荷物の関係上、発電機の搭載は除外。)そして複数回の充電が必要になるような旅程においてはおそらく電池容量を増やすことよりもまず受電能力を増強することのほうが満足度が高くなるのではないかとさえ思う。前のブログに書いた充電終了タスクの最適化(宿泊時に長時間接続しっぱなしの充電をしても不安がないこと)と受電能力の増強はこのような意図があってのことだ。そして効率的な旅程のプランニングも重要だ。面倒くさいが結構楽しい。

新しい電圧モニターを使っての長距離移動で充電・走行時のバッテリーの様子が詳しくわかるようになってきた。

まず、長距離移動に備えて出発前に全体の電圧を85Vくらいまで持っていこうと本体の充電器を使い充電していたのだが、84Vを超える頃に電圧が3.7Vを超えるセルが出てきて即充電ストップ。24セルで84Vだと1セルあたり3.5V平均となるわけだけれどこの値より0.2V多いことになる。明らかにバランサーの能力不足であり、このまま充電を続ければこのセルは過充電でダメージを受けることになるだろう。このような早期に電圧が上昇するようなセルの過充電防止方法を考えてみた。ESP32ボードの出力端子にスイッチを取り付け最大セル電圧が設定値(3.6Vくらいか)を上回った時にオフにする。ボードのスイッチだけでは大電流は扱えないので本体充電器には充電コードとソケットの間にリレー搭載のアダプターをかませて先程のESP32のスイッチで制御する。さらにおまけでこのアダプタの電源側は壊れた卓上IHヒーターから取り出した磁石タイプのコネクタを搭載しコムス本体のコネクタの抜き差しによる劣化を防止できるようにする。同じようにJ1772での充電のときは受電ソケット側のCP信号線にリレーをかませてESP32のスイッチで切断することによって充電を終了させることにする。いずれもハンチング防止のため復帰電圧は3.33Vくらいにしておけばいいかと思う。これらがうまくいくようになれば例えば夜間宿泊時に長時間充電するときなどに充電ケーブルを挿したままで安心して電池を傷めることなく満充電近くまで持っていけるようになる。(もちろんBluetoothの安定性なども考慮して複数の充電停止策を講じた上での話)

次に放電時について。実は前に交換した1つのセルの容量が明らかに他のセルよりも少ないことが判明している。スペアのセルは同じロットではなく全く違う時期に全く違う業者から仕入れたもので、型番は同じでも特性が異なっている。75Vくらいまで電圧が低下した頃から徐々に他のセルとの電圧差が広がっていき、放電の末期の74Vくらいになると0.2Vくらい開いてくる。3.1V*23セル+2.9V*1セル=74.2V だいたいこんな感じになる。こうなってくるとバランサーがいくら頑張ってもこの電圧差を修正することは出来ない。そもそもEV走行などという大電力消費に4A程度のバランサーで調整できるはずもないだろう。無負荷時に時間をかけて電圧を均してくれるということ以上の機能をバランサーに期待してはいけない。この劣化セルが2.9V台に落ちてくるとそれ以降の電圧低下が急激になってくるので走行負荷時2.9Vを下回った時点でサブバッテリーに切り替えるという運用をした。他のセルはまだ余力があるのにたった1個の劣化セルのせいで航続距離が削られてしまうのはなんとも歯がゆいものではあるが、現状のセル状態に即した運用をしていく以外にない。現在メインとして搭載しているセルは4つ組で純正の鉛バッテリーと限りなく近いサイズになるような型番を選定して購入したのだけれど不幸なことに現在はディスコンになってしまっていて新品を購入することが出来ない。ただ他のメーカーでサイズや容量の近いものがあり近々入手して状況を改善できないかいろいろと試してみようとは思っている。

今回の長距離移動は1泊2日で全行程は460kmくらい。あまり起伏のない一桁国道が多かった。気温が低いのと劣化セルをいたわるため頻繁に充電しながら移動した。TerraChargeが現在キャンペーン中で、従量料金による課金システムを提供しているのでその充電器を選んで充電していった。アプリの充電履歴をみると1時間あたり1.4kWくらいしか充電できていないことが多かった。3kW器だと半分以下の性能しか出ていないことになる。J1772アダプタのデューティ比とか車側の充電器の性能とか送電側の頭打ちなのかとか原因を究明して改善できればと思う。とにかく明るい昼間を充電に費やすのはもったいないのでいざとなれば車載充電器側を増強して6kW受電(※)できるようにすることも視野に入れてみたい。アプリによると道中で充電した合計の充電量は約16kWh、それから乗り出し時の満充電状態と到着時の電圧差からみた差分の消費電力量がマックスで7kWhくらいと見積もって、16kWh+7kWh=23kWh程度で460km走れたということになるだろうか。電費で言えば20km/kWh。この数値を見る限り冬季(5℃〜13℃くらい)でも極端に航続距離が短くなるということはなさそうだ。(氷点下だと話は別だろうがおそらくそんな状況では運転しないと思う。)

※電費20km/kWhだとすると1時間1.4kW充電で28km分しか回復できない。もし6kW充電できれば1時間で120km分回復できることになる。

末端冷え性なので冬場は手先が絶望的に冷たくなる。コムスを運転していても手がかじかんで手袋がないと辛い日もあった。いや、手袋があっても指先が痛くなることがあった。この辛い状況を打破するにはハンドルを温めるしかない！ということでハンドル・ヒーターを装備した。
なるべく安価に用意すべく、日頃からアイディアを拝借させて頂いているYouTuberの倹約DIYさんのバイクのグリップヒーターの回をそのまま模倣した。
使ったものはダイソーの0.28mmステンレス線、布地の耐熱テープ(ノートパソコンの配線を束ねたり固定するのに使われていたりするもの)、両面テープ、極細圧着スリーブ、電線、JSTコネクター、スイッチ。
動画に倣ってまずステンレス線を1.2mずつ2本用意して、そのステンレス線を耐熱テープの中央の位置に当てながら耐熱テープを2つ折りに閉じていきながら1.2mのリボン状にする。両端は少しだけステンレス線をむき出しにしておく。ハンダ付けに自信がなかったのでこのステンレス線の両端にJSTコネクタ付きの電線を圧着スリーブでカシメた。そしてカシメた部分を耐熱テープで覆い固定、絶縁した。ハンドルの普段手で握る位置に両面テープを貼り付けてそこにぐるぐるとリボン状のステンレス線を巻いていく。左右とも巻き終わったらさらに耐熱テープでほどけないように固定する。そしてスイッチを介してキー連動のアクセサリー電源から引っ張ってきたJSTコネクタ付きの電線と接続して完成。電線はハンドルを回すと巻き込まれるのでその分の長さが必要になる。そのままだとだらーんと垂れてしまうのでコイル状の伸び縮みするコードが良いかもしれない。
使用感は、、、積極的に握りたくなる暖かさ！これで真冬のハンドル操作も全く苦にならなくなった。ちなみに座席にはシート・ヒーターを取り付けていて座面や背中もポカポカである。

12Vのアクセサリーはやはり色々使いたいし、また実際に使っているので電源を増強しなければならない。ということで50-100V入力対応、出力13.8V10AのDC-DCコンバーターを使って駆動バッテリーから拝借している。最初グラウンド共通のノン・アイソレーテッドタイプを使っていたが過電流だか過電圧だかでDC-DCコンバーター本体のみならず接続していた電流計やUSB充電器などが焼けてしまったことがあったので、現在はアイソレーテッドタイプを導入しきちんとフューズをかまして運用している。
コムス本来のキー連動のアクセサリー電源も社外品のコネクターとシガーソケットを調達して設置した。ただこれは1Aくらいしか使えないので、ここからの出力を使って12Vのリレーを動かしてDC-DCコンバーターの13.8V出力を連動させるラインも用意した。つまり、キーがオフのときにも常時出力しているDC-DCコンバーター直結のラインとキーがオンのときだけ出力するリレーを介したラインのどちらも使えるようになっている。合計で138W使えるはずなので大抵のアクセサリーなら大丈夫だろう。
常時出力のものには充電時にも確認したい電圧計など、キー連動の出力には消し忘れの恐れがあるヒーターなど、使い分けてつないでいる。