8月30日 金曜日
斜里の朝6時の天気は曇り
で気温は16度。
日中は相変らずパッとしない天気で、暑くもなく寒くもないといったもの。
斜里岳は上の方だけが少しだけ見える。
今日も天気が悪そうなので、ここに居よう。
動かないのでブログネタもない。
そんな今日は、リン酸鉄リチウムバッテリーの充電コントロール方法について。
リン酸鉄リチウムバッテリーはその性質が分かれば取扱いは簡単なもの。
ちょっとマニアックな話になるがご勘弁を。
リン酸鉄リチウムバッテリーは鉛バッテリーと違って満充電する必要が無いが、充電していくと満充電前に各セルの電圧がそろわなくなって、制限電圧を超えるものが出てくる。
その電圧暴走を防ぐために初めにバランサーを付けた。
しかし、電圧バランスが壊れる前に充電を止めたいので今は電圧コントローラーを取付けている。
これは簡単なもので、バッテリーが設定電圧になると自動的にカットする。
グラフでは左端の電圧は3.4Vまでしか書かれてないが実際はまだどんどん上がる。
バランサーを付けていると3.8V以上にはならないが、それでも高すぎる。
バランサーの制御電圧を可変出来ればいいが、適当なものがないのでバッテリーの電圧を見て充電を制御している。
アリエクで電圧でリレーをコントロールするものを購入。
確かケース込みで2000円くらいだったと思う。
これは設定した電圧になればリレーをカットするというもの。
設定電圧は0.1Vピッチで任意に変えられる。
色々な種類があるが、この役目をするものなら何でも可。
適当に取り付けて仮置きしている。
使ってみて設置する場所を決めたらいいと思う。
リレーを内蔵しているが、ソーラー電圧が100V以上と高いので別にリレーを設けた。
R2.6.29 追記 アリエクから購入したこの基盤は不良品が多いので注意して下さい。
これが別に設けた LY4という12Vリレーで、接点容量が10Aで4接点ある。
そのうちの3接点でソーラーパネルを直接入切りしている。
右側の4つ目の接点は、走行充電器のコントロール信号の入切りに利用している。
ソーラーパネルは710Wで3枚を直列接続して、ソーラーコントローラーに入る前にリレーでカットする。
電圧はは高いが電流値は7A程度。
並列につなぐと20A以上の電流が流れるので太い電線や接点容量の大きいリレーが必要になってとても不経済だ。
走行充電器は60Aだが、コントロール信号の12Vを入切りするだけなので少しの電流しか流れない。
今は、リレーの切断電圧は13.8Vくらいでコントロールしている。
バッテリーが劣化してくるともっと電圧を上げてもよさそう。
(これ以上は各セルの電圧がバラツキ初める)
充電中のリチウムバッテリー電圧が13.8Vになれば充電ストップになる。
(充電電圧はもっと高く、ソーラーは14.4Vで走行充電器は14.6Vに設定)
これがきちんと動作すれば、高価なBMSやバランサーは不要になる。
夕方は金曜日ということもありバーベキューを楽しむ地元の人たちの車が増えた。
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充電中のリチウムバッテリー電圧が13.8Vになれば充電ストップになる。(充電電圧はもっと高く、ソーラーは14.4Vで走行充電器は14.6Vに設定)
の記載に質問があるのですが、ソーラー/走行充電の電圧設定値が、充電ストップ電圧より上回っているのですが、実際の充電電圧(=バッテリー両端に掛かっている電圧)は、13.8V以下で抑えているという事なのでしょうか？
リチウムイオンは電流が入りやすいので、充電電圧が14.4V/14.6Vまで上がらなくても（=13.8V以下の充電電圧で）容量の90%近くまで電流が押し込め、13.8Vにバッテリー電圧（=充電電圧）が達した時点で、遮断するという理解であってますか？
現在、リチウムイオンシステムの構築を検討しているのですが、ご紹介頂いた電圧/電流表示機（VAT1300)に標準装備されているリレー機能（過電圧遮断）を用いる事を検討しております。
私の頭の中で、充電電圧の制御とバッテリー電圧の制御の違いが良く解っておらず、アドバイス頂ければ幸いです。（充電中は、充電電圧＝バッテリー電圧という理解ですが、もしかしてこの理解が誤ってますか？）
容量の90%近くまで電流が押し込め、13.8Vにバッテリー電圧（=充電電圧）が達した時点で、遮断するという理解であってますか？
その考え方でOKです。
バッテリーを充電するときは、バッテリー電圧より高くないと充電できません。
そのため、LiFePO4を充電する場合は14.4～14.6V(スペックでは最高でも14.6V)で充電するのが最も効率が高いです。
その電圧で充電するとバッテリーの電圧が充電と共に上がってきます。
LiFePO4の電圧が大体13.6～13.7Vくらいになれば充電はほぼ90%程度完了しています。
さらに充電を進めるとLiFePO4の電圧は上がってきますが、個々のセルの電圧がそれまでほとなどバラツキもなくほぼ同じ電圧だったのが次第にバラつきだします。
バラツキだすとどれか一つのセルの電圧がグングン上がります。これを電圧暴走と呼んでいます。
バラつかずずに全体が上がっていけば14.6V(各セル 3.65×4)まで上げても構いませんが、鉛バッテリーと違って満充電にするメリットはありません。
そのため、各セルの電圧がバラツカない電圧で充電を止めています。
この電圧もバッテリーが劣化するに従って高くなります。
充電を遮断する方法は色々ありますから、（VAT1300)に標準装備されているリレー機能を使って他の大きなリレーヲコントロールすれば問題ありません。
充電時の電流と電圧の関係をご教授頂きたいのですが、例えばバッテリー電圧13.0V程度の状態から、走行充電電圧14.6Vをかけて充電開始すると、最高充電電流60Aでの定電流充電(かつ14.6Vの定電圧充電)、つまりバルク充電を開始。
バッテリー電圧が徐々に上昇、そしてバッテリー電圧が設定値の13.8Vになると、リレーが働き充電がストップ、つまり吸収充電切替前に充電カット。カット直前の充電電流は60A、という理解であってますか？それとも、カット直前では充電電流は減少しているのでしょうか？
お時間ある際にご見解頂ければ幸いです。
充電が進んでバッテリー電圧が徐々に上昇、そしてバッテリー電圧が設定値の13.8Vになったとしたら
充電が進んで、バッテリーの内部抵抗があがりますから、そのときの充電電流は一般的には60A以下になります。
充電が進むと、段々電流は流れなくなります。
ようやく、電圧と電流の関係が掴めて来ました。
今後とも記事楽しみにしております！