蒼天航路 〜ドローンと空撮とキャンピングカーのブログ〜

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キャンピングカー リチウムイオンバッテリー関連 lifepo4

キャンピングカーにヤフオクで買ったソーラーを取り付けたい(仮)

投稿日:2020年4月24日 更新日:

巨大バッテリーの充電は大変

ヒマなのでキャンピングカーでキャンピングカーの記事を書いています。

現在のセル電圧こちら!

残量表示の「42%」は嘘の数値です。実際はあと10%ほど低いはずです。32%。

というのも、以前も書きましたがこのBMSはXiaoxiang BMSというアプリで設定値をカスタマイズできますが、カスタマイズした数値をBMS本体にBluetoothで上書きしないと設定値が反映されません。で、上書きすると残量表示が、それまでの「満充電からの電圧・電流を積算した残量値」から、現在の電圧を元に算出された残量値に戻ってしまうのです。。

いま、画像では2番のセルだけが3.1Vを割っています。セル間の最大電圧差0.88V。だいぶデカいですね。キャンカーに来た2時間ほど前は0.007Vのズレでしたが、使っていたらこうなりました。放電末期のセル電圧のズレだと思われます。で、実は2日前にも同じ状態になって、その時にBMSの機能であるバランサー機能を一応使ってみようと思い、バランシングの開始電圧を「3.2→2.9V」に変更・上書きしたのです。その際に、それまでの残量表示よりも10%上に表示されました。なのでこの残量表示は「ウソ」なのです。

この「ウソ表示状態」は、BMSの設定によって決めた「満充電とみなす」電圧に達するまで続きます。僕の現在の暫定値は「3.41V」です。セル電圧が3.41Vに達すれば、「そこを100%」として再設定されます。実際、残量表示89%…とかなってたものが3.41Vに達した途端に100%に切り替わるのを目撃しました。(動画は無いですw今度撮ります)

100%に達したあとは、そこを基準に電圧と電流を積算して実際に使った電力を算出するように切り替わる。

この積算電力表示の事を「SOC」と言うらしいです。「残容量(Ah)/満充電容量(Ah)×100」です。ただ、現在はその基準が曖昧なので電圧から残量を推測するしかないってことです。

なので、早く満充電にして「基準」を作ってあげないと!

て思うのですが、それがなかなか…orz

2日前に設定を上書きし、昨日は友人と呑むために都内を1~2時間ほど走行しました。(外出自粛なので家(この車)ごと行って、家で飲みました(笑))が、そんなもんではせいぜい40~50Ah。10%程度の充電にしかなっておらず、満充電には程遠く今に至っています。

で、予想はしてましたがこの状態からでもDCC50S走行充電器から流れた電流は25Ah程度でした。前の記事で書いた通り、電流は電圧と抵抗値で決まる ので、基本的にはやれることは限られます。電流を増やすには電圧を上げればいいのですが、バッテリーは最大充電電圧が決まっていて上げられる電圧には上限があるため、出来ることは抵抗を減らす=ケーブルを太く短くすることくらいで。この状態で満充電させるにはおそらく…10時間くらい走らないといけない。無理っす。燃料食うし!

あとは外部充電か発電機です。

ウチは家(本当の家w)から200mくらい離れた駐車場にキャンカー停めてるので電源取れません。ウチの隣のコインPが空いてれば一晩停めれば外部充電出来るけどw

発電機は2Kw級のが付いていますが、充電で使われる最大電力は充電器の数値である22Ah=14.4Vとして316Wほど。効率悪いです。ガソリン食うし! 

というわけで、こんな面倒な事をせずとも充電できるモノ=ソーラーになるわけです。

バランサーについて

ちなみに、セル電圧のバラつきを補正するものとして「バランサー」があります。ウチのスマートBMSにも一応その機能は付いています。

ただ、バランス電流が小さい。50‐60mVと書いてありました。400Ahのバッテリーに対してはこの電流だとバランス機能は殆ど意味がないと思われます。

バランサーの種類 パッシブとアクティブ

パッシブ型:パッシブバランサー

セル間の電圧に差が出た場合、高い電圧のセルの電気を熱にして食わせます。結果、すべてのセルが「電圧の低いセル合わせ」となり、使える電力が減ります。ウチのBMSに付いているのはこっちです。総じてバランス電流が数十mvと低いです。

アクティブ型:アクティブバランサー

セル間の電圧差が出た場合、高い電圧のセル(残量の多いセル)から低い電圧のセルに電力を移動します。そのためバランス電流は数Ah~10Ah程度に及びます。結果、「電圧の高いセル合わせ」というか、平均化されるので使える電力はパッシブよりも多くなります。

アクティブバランサーというモノがアリエクなどで非常に安く売られています。僕も安いの買ってもう届いてるんですが、ネットの記述によるとセル間の電力移動を3.7Vで行うようで、最大充電電圧3.65Vなウチのに使うのってどうなのよ?と思い、まだ取り付けていません。

良いアクティブバランサーあったら教えて頂きたいです。

ソーラーの話に戻ります。

ソーラー充電のこと。PWM・MPPT・最大入力電圧

走行充電器(正しくはDC-DCチャージャーなんだけどね)であるRENOGY DCC50SはMTTP方式でソーラーの最大入力電圧は25Vまで。最大入力電力は660Wまでです。一個ずつ書いてきます。

MPPTとPWM

他でも沢山書いてて調べればすぐわかるので簡単にしか書きませんが、

PWM:余った電力を熱にして捨てる方式!えーーー?もったいない。

MPPT:最大電力点追従方式。刻々と変わるソーラーパネルからの電圧と電流=電力を常に「追従」し、電圧と電流が「どんな組み合わせで来ても」そのほぼ全てを充電用の電力に変える方式。変換効率は概ね90%以上!

MPPTだろ。

最大入力電圧

読んだままです。ソーラーパネルからの最大入力電圧です。超えると壊れると思っておけばいい。

DCC50Sは25Vまでと低めです。

ウチは現状1枚なので関係ないが、複数のソーラー積んでる先駆者様の中では、ソーラーを直列に繋いで、たとえば公称出力電圧22Vを4直列で88Vをソーラーチャージャーに引き込んでいたりする。なぜ高電圧で引くのか?それは高電圧の方が長い距離を引いたときに電圧降下が少なく効率がいいから。あとケーブルも細くていいから。

例えば1000Wの機械を動かすのに、12Vなら90A以上の電流が流れる。12Vでそんだけの電流を流すとなるとかなり太いケーブルが必要。しかし例えば100Vなら10Aで済むし、ケーブルも細くて済む。ヘアドライヤーのケーブルがあんなに細いのは100Vだからです。12Vでドライヤー使おうと思ったらケーブル太くて重くて片手じゃ使えません(大げさかな?w)

DCC50Sは25Vまでなので、現実的には主にクルマ用の18V出力のパネルにほぼ限られる。しかも接続は並列のみ。

最大入力電力

660Wまでなので、18V出力のソーラーパネルだと660÷18=36Ahの電力が流れる。一般的に売られているソーラー用のMC4ケーブルの許容電流は30Ah程度のようだが、フルで発電する時なんてそうそうないのでこのくらいなら大丈夫な気がする。

ソーラーパネルを150W×4枚=600Wにすれば33Ah。大丈夫っしょ。

ソーラー150W×4枚買いました

というわけで150W×4枚のソーラーパネルを購入しました。ヤフオクで(笑)

もちろん中国製です。フレキシブル。38000円くらいでした。アリババで買えばもっと安いかもしれないが、18V版が少なかったので探すのが面倒になりました。最大入力電圧が高いソーラーチャージャーをお使いなら、パネルもアリババで買った方が絶対コスパよさそうです。

すでに到着済みなんですが、取り付ける時間がありません。1日仕事になると思うので助手もほしいし。

取り付けは今の100Wソーラーを外して、掃除して、両面テープで貼って周りをシリコンシールな予定です。ワイヤー付けるところがあれば付けます。

ケーブルは既存のケーブルを活かすか、既にケーブルの穴があるでしょうから、そこを新たに通してシールしなおすか。。。

この写真見た事ある方も、もしかしたら同じの使ってるって方いるのではないでしょうか?使った方どうですか?「ゴミだよw」とか言われたら悲しいですが、公称通りの性能なのかどうか?知りたいw

想定は600Wの電力を97%で14.4Vの充電電力に変換したとして40Ah。そこを30Ahくらいで充電してくれたら御の字です。1日にソーラーで発電できる時間は3~4時間分とのことなので、30Ah出力してくれれば100Ahくらいにはなり、3~4日で満タンになりますね。

ソーラーでもバッテリーを長く使うための設備

以前の記事でも書いた通り、リチウムイオンバッテリーは満充電状態で長く保存するとバッテリーを痛めます。

でもこんな大容量ソーラーはほっとくと数日で満タンまで充電してしまうでしょう。なので、バッテリー電圧を監視し、70%くらいになったらソーラーからの充電を遮断するプロテクターを自作しようと思います。電圧センサーとトラック用の24Vリレーがあれば出来るんじゃないか?と。

取り付けたらここでレビューします。お楽しみに!

ちなみに…

上に書いた通り大容量バッテリーは充電が大変なので、深放電テストはソーラー付けてからやろうと思っていたのですが…

この記事をここまで書いた現在のセル電圧はこちら!

ヤバイヤバイ。バラつきが更に大きくなっている。0.2Vちがう。

大電流での放電時は1番と4番の電圧が落ちていたが、今は2番が一番低くて、次に1番と4番。3番だけ元気。

もう、このくらいが放電の限界でしょう。おそらく30%切って20%台。DJIのドローンならアラーム鳴るころです。まだ少しは容量あるのかもしれないけど。今日はスイッチ切って寝ます。起きる頃には100Wソーラーでいくぶん充電され、電圧のバラつきも収まっていると思われます。

ではまた!

 

10分後追記!そしてバッテリーが初落ち!

ここまでを朝までかかって書いて、寝ようとした矢先です。

トイレに行って、流すボタンを押すとポンプで水が流れるわけです。ポンプ作動後3~4秒後。

バッテリーが落ちました。これは書かずにはいられないw 追記です。もしかしたら別記事に移動するかも。いまはとりあえずここで。

バッテリーが落ちた=BMSで設定していた放電終了電圧(2.9Vに設定)まで落ち込んだという事です。ポンプはモーターものなので起電力が大きい。それに対応できず電圧降下が起きたという事です。とどめを刺したと言ってもいいですね。

BMSにより放電が遮断され、配電盤であるEBL99への電力供給が経たれ、その結果ボイラーの凍結防止の元栓が自動で開き、ボイラーの水をお漏らししています。いま。

結果として深放電テストになってしまいましたw

BMSのスクショはこちら。キャンカーから充電したiPhoneの100%表示が良い感じです(笑)

2番のセルが今は2.934Vですが、トイレのポンプを動かしたときに2.9Vを割ったんだと思います。回復電圧(放電を開始する電圧)を3Vに設定しているので、それまでは通電しません。エンジン掛けるか、発電機回すか、ソーラー待ち状態です。眠いし今から走るのいやなのでソーラーにします。バランサーが必死にバランスとろうとしているようですが、電流が少なすぎてバランス取れないと思います。

バッテリーの電圧をテスターで計ってみました。

↑12.34V。なんだ?まだあるじゃん。と思ったんですが、テスターをBMSから各機器への出力部分に当ててみると。。。ここからが興味深い。

↑ご。。。5.4V!? まじ?と思って、キャンカーの電圧計ボタンを押してみると。。

針が振れない。。低電圧ランプがいつもはピコピコ点滅するのにフェードイン、フェードアウトでやっと光ってる感じ。。

これは本気で放電終了や。どこかで漏れてるのかな?BMSか?BMSを動かすのがやっとってことなのだろうか?わかる人教えてください。

とりあえずBMS設定しなくても、ここまでくると車がカットオフするらしいのが分かってよかったです(笑)

しかし、満充電からここまでの間でBMSの設定を上書きしまったので、正確な積算電力使用量が取れていないのが悔しいです。

バッテリーを長持ちさせるために90%~30%の間くらいで使う事を前提にすると、BMSの放電終了電圧は3Vとか2.95Vくらいの方が良いのかもしれない。↓のCALBのCA400の放電カーブも2.9Vはもう本当に終端の電圧だし。3Vでも放電量400Ah超えたところにある。400とすると3.1を割ったくらいですかねぇ?でもそれじゃあ高すぎないか??

設定電圧が高すぎるとすぐ放電終了ってなるし、低すぎると過放電になる。非常にシビアで悩ましいです。3Vくらいにしてみようかな。。?
ちなみにバッテリー自体の放電カットオフ電圧は2.5Vなので、まだ「超痛めた」ってところまでは来ていないと思います。そう信じてます。

とりあえず、あと数時間後にはソーラーでとりあえず復活することでしょう。

今から少し寝て、明日少し走って走行充電させて、夜にウチの隣のコインPに停めて外部電源で充電してみようと思います。

なんてタイムリーなんだ。。w ではおやすみなさい。

 

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  1. やす兄 より:

    お疲れ様です!
    難しいですね!

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名前 : 岡崎 慎一

5歳でトイラジに出会い、それ以来ブランクはあれどずっとラジコン好き。
とあるアーティストのMV撮影でDJI INSPIREでの撮影を目の当たりにしてドローン空撮を志す。現在はそのMV撮影時に飛ばしていた人に師事。

ドローンの他、登山とマラソンとロードバイクと天体撮影とラジコンと音楽とデリカスペースギアとPCとカレーが好き。 これら全部を活かして、旅をしながら稼げるバックパッカーとなり世界一周に憧れてます!
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