Aliで追加注文していた7直3並の24Vバッテリーが届きました。
注文から18日後に無事到着。ヾ(＾Д＾*)ノ EMIRATES POST（UAEドバイ経由）でした。
Contents
中味のチェック
メガネプラグはEU仕様が入ってましたが、余り物が押入れに有るので、まあいいでしょう。
電圧を測ってみると27.5V。OKです。
早速分解
分解は前回6直3並でやってますので、特に不安要素はありません。
フィルムを剥がすと、紙テープで包まれたバッテリーが出現。
回路基板はちゃんと7直列用のものが入ってました。
前回の6S3Pと比べると、当然ですがセルが3本増えています。
反対側。
セルの並び替え
接着剤でくっつけてあるセル同士をカッターで裂き、端のセル3本セットを切り離します。
ダイソーのセラミックナイフを使いました。ショートして「パチっ」てならないので安心。
コードは一旦切断します。
しっかり絶縁したら、セルを並び替え、コードを繋ぎます。
手前には並列に3本。しっかり絶縁するために、円く切ったプラ板を挟みました。
セルが動かないように固定した後、マスキングテープを巻き、ラッピング。
3Dプリンターで作ったコネクター部品と端子を取付け、電池パックが完成です。
ラクーンコンポのバッテリーケースにピッタリ収まりました。
24V電圧増しパック（7S3P）完成です。
試運転
使えることは使えるんですが、2つの問題があることが分かりました。
まず1点目は残量インジケーターが正常に表示されないこと。
これは前作の6S3Pタイプでも同じでした。恐らくニカドとリチウムイオンの性質の違いで読み取る値が違ってくるのが原因ではないかと思います。
インジケーター部分に電圧計を仕込んで、電圧で大体の残量が分かるようにする予定。
そしてもう1点は電流が流れすぎる（？）こと。こっちの方が大きな問題。
前作の6S3Pタイプでも再検証してみたんですが、上り坂などでギュッとペダルを踏み込んだ時に過電流保護回路が働くようで、モーターへの電流が遮断されてしまいます。メインスイッチを一旦切って入れ直せば復帰できるのですが、頻繁に遮断されるので非常に使いにくいです。リチウムイオンだとニカドよりも2倍近い大電流が取り出せるからですかね？
多分、フレーム内にあるコントロールユニットが過電流保護しているんだと思います。
バッテリーから出る所で電流を抑えるような回路を追加すればいいんでしょうか？何か小型の電流を抑える装置を買ってきて、ポン付けで済めば最高なんですが・・・どなたか詳しい方、ヒントください。(｡v_v｡)
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コメント
素人考えですが簡便な方法としては、電池からの出力に「LM317TのR1=2オームで約0.7A(定格の半分)定電流回路」ｘ「三個並列」＝2.1Aで制限 は如何でしょうか？
電圧ロスが2Vほど生じて4W程度発熱しますが、ヒートシンクを少し追加すれば大丈夫だと思います。LM317Tには保護ダイオード入れておけばモーターの逆起電力で壊れず安心だと思います。(実験していませんので無保証で済みませんが。)
電動アシスト自転車のモーターは250W程度のブラシレスモーターらしいので、安全動作範囲2000mAとメーカー資料にありましたので上の制限はそれに合わせてみました。
http://www.namiki.co.jp/product/dcmotor/pdf/tokusei.pdf
又、商品テスト結果資料もありました。(この中20,21,23ページの電流値単位「mA」は「A」の記入ミスだと思います)
http://www.metro.tokyo.jp/INET/CHOUSA/2014/03/DATA/60o3b101.pdf
mytoshiさんこんばんは。
早速色々調べていただきありがとうございます。
よく分からないんですが、2Aとかってレベルなんですかね。
バッテリー内部のヒューズが30Aなんで、20Aぐらい流れるのかと思っていました。
まずはバッテリーのプラス接点の手前でコードを伸ばして電流を測ってみるのが先かなって気がしてきました。
可能なら、バッテリー内の隙間に電流制限回路基板を詰められればシンプルかでいいかと思います。
ヒューズが30Aということは半分の15Aぐらいが流れる可能性があります。
15Aで制限をかけるとなるとバッテリーパックに収まる大きさのものはなかなか無いと思います。
あと元のニッカド電池については書かれていませんがこちらでは制限がかかるという問題は発生しなかったのでしょうか？
もしかかるようでしたら原因はモーターの劣化など他に原因があると思います。
匿名さんこんにちは。
アドバイスありがとうございます。
大電流の制限だと大きくなりそうとは予想していましたが、
やはりバッテリー内に収めるのは難しいですか・・
収める場所は何とかするとして上手い手はないものでしょうか？
＞あと元のニッカド電池については
こちらは全く問題ありません。
モーターのブラシ周辺を掃除してやれば、改善するかもしれませんね。
しつこいコメントで済みません。
匿名さんの「15A位流れる可能性」コメントで気づきました、
モーターの起動電流が安定回転状態よりも遥かに大きくなることを。
調べてみると、5倍～10倍は流れるようです。起動後の「安定時連続電流」が」2Aだとすると、起動電流は10A～20Aと予想されます。フューズ30Aであることに納得いきます。
以下のアイデアは実物がない状態での想像に過ぎません。
コントロールユニットの過電流保護回路が何アンペアに設定されているかわかりませんが、
ニッカドが瞬発力に優れていることを考えると、保護回路の設定範囲内の時間にDCモーターが安定域に入る、或いは、3Ahという容量では電圧が下がって起動電流が減り設定条件まで到達しない。
一方リチウムイオン充電池の場合、瞬発力に欠けること及び6Ahと余力があり大きな起動電流が比較的長い時間供給されるため保護回路が働いてしまう。
と考えてみました。
電流の上限が保護回路の設定を上回らなければ大丈夫と考えれば、
LM317TのR1を1オームにすれば最大電流は一個当たり1.25Aですから、10個並列にすれば「12.5A」、15個なら「19A近く」の最大電流制限になります。TO220型は放熱板無しでの耐電力は一個当たり2Wまで大丈夫ですから、2Vの電圧損失なら2.5Wなのでバッテリーボックス内に納まる程度の若干の放熱板を付ければ起動電流程度の短時間なら耐えられそうです。
尚、モーターが停止した時の逆起電力でLM317が壊れないように保護ダイオード追加、及び、逆電流防止用ダイオード(或いはFETによる逆接続防止回路)を挿入する対策が必要となると思います。
mytoshiさん、こんにちは。
ブラデカのDC12V掃除機の突入電流が10A程度だったので
アシスト自転車の250Wモーターなら、電圧が倍としてもそれぐらいは
流れると思っていました。問題は10A以上の電流をどうやって測るかなんですが。（所有のテスターは10Aまで）
LM317Tはどういう動作をするのでしょうか？
参考になる回路図を紹介いただけると助かります。
データシートを見るのが早いですかね。
参考情報で良ければ下記の通りです。
> LM317Tはどういう動作をするのでしょうか？
本来は電圧可変型三端子レギュレーターですが定電流機能もあるので、電流のみを制限する「定電流素子」として使います。全体で3V位の電圧ロスは発生しますが、設定された上限電流以下は素通り、以上はLM317Tが消費して上限を超えないようにします。
> 参考になる回路図を紹介いただけると
LM317Tのカタログ回路と同じですが下記リンク先のような感じです。保護ダイオードはカタログを参照願います。
LM317TはAmazonで10個送料込み218円です。電圧ロスは大きめですがこなれた製品なので安く済みます。
R1=0.5オームにすれば一個当たり2.5Aに設定できます。最小保証値1.5A、平均2.2A、最大3.4Aなので放熱をしっかり行えば大丈夫です。温度上昇し過ぎると熱暴走保護回路が働きます。
「3端子レギュレータを使った定電流回路」
http://kenkitami.tonosama.jp/leds/3t_l.html
「ＬＭ３１７による定電流回路の特性測定」
http://electronics.the-ninja.jp/lm317-current.html
モーターからの逆起電力を阻止する回路は下記リンクを参考に出来ると思います。
「パワーMOS FETで逆接続による回路焼損防止回路」
http://airvariable.asablo.jp/blog/2012/03/26/6388000
> 問題は10A以上の電流をどうやって測るかなんですが。
Amazonの下記デジタルメータ(シャント抵抗付)が手軽だと思います。電流と電圧を同時に確認出来ますし。欠点は納期が10日から30日と長いことです。
電圧計：赤、電流計：青LED表示 １２２６円
「EasyWordMall 3線 2 in 1 （赤 / 青）デジタル電圧計電流計 赤青 DC 4.5-30V/50A シャント 抵抗 (分流器) 付き」
https://www.amazon.co.jp/EasyWordMall-%E9%9D%92%EF%BC%89%E3%83%87%E3%82%B8%E3%82%BF%E3%83%AB%E9%9B%BB%E5%9C%A7%E8%A8%88%E9%9B%BB%E6%B5%81%E8%A8%88-4-5-30V-50A-%E3%82%B7%E3%83%A3%E3%83%B3%E3%83%88/dp/B0188CS7OW/ref=pd_cp_23_4?_encoding=UTF8&psc=1&refRID=7MGHGJ2D64JWF74J2P2T
又は、電圧計：赤、電流計：緑LED表示 １９８０円
「【PacoShop919】 小型 デジタル 電圧計 電流計 ＤＣ100Ｖ/50Ａ 分流器 (シャント抵抗）付」
https://www.amazon.co.jp/%E3%80%90PacoShop919%E3%80%91-%E3%83%87%E3%82%B8%E3%82%BF%E3%83%AB-%EF%BC%A4%EF%BC%A3100%EF%BC%B6-%E3%82%B7%E3%83%A3%E3%83%B3%E3%83%88%E6%8A%B5%E6%8A%97%EF%BC%89%E4%BB%98-1%E5%80%8B%E3%82%BB%E3%83%83%E3%83%88/dp/B00KU5YYCU/ref=pd_rhf_dp_p_img_5?ie=UTF8&psc=1&refRID=9XVZQ4N96CSG13J3BH7V
或いは、シャント抵抗のみ購入して手持ちのテスターで測定すれば安く済みます。
SODIAL(R)アナログ電流計 DC 20A 75mV 分周器 シャント抵抗 １９２円
https://www.amazon.co.jp/SODIAL-%E3%82%A2%E3%83%8A%E3%83%AD%E3%82%B0%E9%9B%BB%E6%B5%81%E8%A8%88-20A-75mV-%E3%82%B7%E3%83%A3%E3%83%B3%E3%83%88%E6%8A%B5%E6%8A%97/dp/B00QLTUWMK/ref=pd_rhf_dp_p_img_8?ie=UTF8&psc=1&refRID=M7XR43QMS71PTM7K2KY5
mytoshiさんこんにちは。
色々調べていただきありがとうございます。
まだ全部は見ていませんが、光が見えてきました。
気になる点は定電流回路って、例えば15A定電流に設計したとして、
負荷が掛からなかったら、電流は15A定電流でなく、もっと低いということですよね？
それと電流計ですが、シャント抵抗を買えばデジタルテスターに繋いで電流を計算できるのかな？ってケチなことを考えました。
とりあえず紹介していただいたリンクをじっくり見てみたいと思います。
ありがとうございました。
> 負荷が掛からなかったら、電流は15A定電流でなく、もっと低いということですよね？
私はモーター負荷は未経験なので、もしかするととんでもない勘違いをしているかもしれません。
上記アイデアは取り敢えず「破棄」願います。
電流が少なくてR1に発生する電圧が低いと基準電圧の1.25Vに達しないので出力電圧は「電源電圧－内部ロス」になります。その先にある制御装置が必要なトルクに応じてモーターにかかる電圧を管理してくれていれば大丈夫だとは思うのですが…
＞上記アイデアは取り敢えず「破棄」願います。
承知しました。
でもたいへん参考になりました。ありがとうございました。
これって、バッテリー側の保護回路が働いてるってことは？。
Aliの諸元表を見ると、最大瞬間電流は＜40Aになっていますが、220Wモーターの突入電流ってどれくらいなんでしょう？（低格の5～10倍？)。
一度バッテリー側の基盤を外し直結して、試して見られては？。
＞220Wモーターの突入電流
30Aのヒューズは切れていないので20Aぐらいですかね。（あてずっぽ）
＞バッテリー側の保護回路
写真に写っている基板のことですか？
よく分かりませんが、セルごとに最適に充電するための基板なのかと思っていました。ラクーンコンポのバッテリーインジケーターは外して使っています。
突入電流を測るはのであればそれに対応した測定器で無いと測りづらいと思います。
こんなやつだと突入電流測定に対応しているとあります。
https://www.hioki.co.jp/jp/products/detail/?product_key=1530
ただこれは普通のテスターよりは高いです。
もっと安いやつもあるかもしれません。
匿名さんこんにちは。
クランプメーターは持っていませんが、DCの測れるタイプはイイですね。
持っておきたいアイテムです。ありがとうございました。
初めまして、
リチウムイオンバッテリーパックに内蔵されたBMS（バランスマネジメントシステム）は、充放電容量を制限していると思います。
バッテリーパックに映っていた写真の付加された基盤が、バッテリー保護回路（ＢＭＳ）だと思われます。
この基盤を外して使用すると本当にバッテリーが高温になり、最悪の場合、出火・破裂の恐れがあります。
サムスンスマホやボーイングジャンボのようなトラブルです。
まっくんちさん、こんばんは。
セル単体で買わずに、この7S3Pのバッテリーパックを買ったのは、
基板付きで、充電器がセットになっていたからです。
これなら、並び方を変えるだけでそのまま使えますからね。
予想外だったのが、ラクーンコンポのコントローラーとの相性が悪いことですが
どうも電圧が高すぎるのが良くないみたいです。
この辺りの事については後日レポートする予定です。
おはようございます、興味深く読ませていただきました
後継のステップコンポには保護回路のようなものは無いようで
通常の自転車バッテリー(リチウム、満充電で29.6V)を直結して使用しても問題ないです
鍛冶屋さんの言う通りバッテリー側の保護回路の可能性もありますので保護回路をパスして生セルから電気を取り出して確かめるのも良いかもしれません
＞後継のステップコンポには保護回路のようなものは無いようで
そうなんですか～ この後サービスマニュアルを買って分かったんですが、
ラクーンコンポは電圧を22V一定にしてモーターを駆動する仕組みだそうです。
https://jibundeyarou.com/racoon_crnt/
結局、この7S3Pは使えないと判断して、バラして18650単体として使っています。
6S3Pの方は問題なく使えています。
コメントありがとうございました。