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5.5kW リーフバッテリーシステムの作製③ (MP:L003M)

初代日産リーフのバッテリーを解体して5kWバッテリーを再構築できるのは僅か3台までで、1号機(横置き)5.5kW リーフバッテリーシステムの作製① (MP:L001M)、2号機(縦置き)5.5kW リーフバッテリーシステムの作製② (MP:L002M)に引き続き、3台目となる今回はトラベルトレーラーのヘッド車を電源車として利用できるように3号機の作製を行った。

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3号機はヘッド車SUVのバゲッジルームに横積みとなるため、デバイスはすべて前面に取り付け。

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リヤハッチからアクセスしやすいように左側面に端子台を取り付け。

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左から、バッテリー残量計、DCブレーカ、USBコネクタ。

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今回端子台の位置の都合でBMSを右側に設置したためマイナスケーブルがクロスしたがケーブル長以外問題なし。

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放電リミッター付GTIで定電力で放電テストを行った。

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ACの放電電力500Wに対してDCの放電電流10.5A600WでGTIの変換効率としては83%とまずまず。

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DCで90%放電容量約5.25kW。約5.5kWリーフバッテリーシステムの完成。


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放電テスト用2500WインバータでDC2250W高出力放電テスト

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赤外線カメラでバッテリーBOX内部の発熱をチェックも問題なし。

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エアコンと電気ポットで高出力放電テストを行ったが特に問題なし。

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100%放電直前(3.2V)での放電容量は約5.5㎾。

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そこから100%までの充電電力は5.6kW。

円筒型組電池系のリチウムイオンバッテリーはDOD80%を超えるとセルバランスのバラつきにより容量低下が起きるが、ラミネート型セルのリーフバッテリーは少ないセル数でバラつきも少なくDOD90%で5kW利用可能なところもメリットである。


次回は、今回作製の5.5kWリーフバッテリーシステムを関東方面へ出向いて取り付け作業を行う予定

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5.5kW リーフバッテリーシステムをキャブコンに取り付け

先日行った5.5kW リーフバッテリーシステムをフルコンに取り付けの後は、今度は縦置き用5.5kW リーフバッテリーシステムとして作製したシステムをカムロードベースのキャブコンに取り付けだ。
今回の作業でのポイントは、今まで外部AC入力か発電機でないと家庭用エアコンが使えなくて夏場のキャラバンは控えていたのを、季節を問わず愛犬と一緒に快適にお出かけが出来るようにすること。しかし、2mx5mとコンパクトな車両に既存のサブバッテリーシステムを残したまま新たに5.5kWリーフバッテリーシステムを追加するのは配線の取り回しや設置スペース、シャシーの許容重量問題や重量バランスなど面でかなりハードルが高い。
綿密な打ち合わせと検証及び作業準備を行い、1週間の車両預かり予定で取付作業をすることになった。

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今回のオーナーさんの愛車ナッツRV MIRAGE5.0X 2WD ガソリン リヤダブルベッド仕様

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ROOTSの横仲良く並んで駐車

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まず最初に行ったのは、リチウムイオンバッテリーの急速充電のためのAC入力と発電機の使用頻度が多くなるため、ナイフスイッチで切り替えていた外部AC入力と発電機入力の切り替えをコンタクタリレーに置き換えて自動切替化。

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キャブとシェルの接合部にコンタクタリレーを設置

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リーフバッテリーシステムはリヤバゲッジルーム内の左後軸やや後方直上に設置。この場所までの外部入力と出力の配線にはかなり苦労したが、何とか既存の配線を利用しうまく纏めることが出来た。

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重量バランス的には後軸前方への設置が理想だったが、ダイネットのスペース(L型ソファー下)はトリプルバッテリーやインバータ、充電器、エアコンなど既存の電装品が満載のため、必然的に右奥のエアコン室外機の反対側の左後軸後方直上に設置になった。

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既存の配線ではエアコン専用配線は無く、15Aブレーカにエアコンや電子レンジ、2ヶ所のコンセントが分岐していたので新たにインバータから専用配線を増設を行い、エアコンと電子レンジなどの家電を同時使用できるようにした。
インバータのリモートコントロールスイッチパネルはギャレー下の電装パネルに設置し、LEDでインバータの電源やフックアップと充電状況が確認可能。また、オリジナルの状態に簡単に戻せるように電気配線工事やスイッチパネルの取り付けを考慮した。

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運転テストは、家庭用エアコンの暖房全開運転(1.25kW)で電子レンジやテレビなどの同時使用をテスト。

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エアコンフル回転時のリヤダブルベッド

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インバータの定格出力は2000W、サージは3倍の6000Wとトランス式ならではの高出力。

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5.5kWリーフバッテリーシステムの最大出力は6.5kWの設計なので、インバータモードでのエアコンと電子レンジの同時使用でも発熱など特に問題なし。

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しかし、既存の電気配線工事は1.6mm2のため急速充電を行いながらの家電製品同時使用には注意が必要。
Lithiumのスペル間違ってます(*_*;

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20A/1200W急速充電時のVA線の発熱チェックOK。

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1週間の予定が丸3日で終了。取り付け後にオーナーさんが撮影したバゲッジルーム内の様子。

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几帳面に整理整頓されていてリーフバッテリーシステムも居心地が良さそう。

リーフバッテリーの優れた頑丈性と信頼性をコンパクトキャブコンなキャンピングカーで如何なく発揮してくれることを願いながら取り付け工事を終えた。
リーフバッテリー丸ごと購入企画へのご協力ありがとうございました。

※リーフバッテリーシステムの仕様
2P14S53.2V 5.42kW中期型リーフバッテリー(11セグ)
100A SmartBMS Bluetoothモジュール付き
100Aワイヤレスワットメーター
外部USBコネクター
DCブレーカ
簡易バッテリー残量メーター
48V2000W転送スイッチ付き充電器内蔵トランス式サイン波インバータ
インバータ用LED表示付リモコンスイッチパネル
外部AC入力・発電機入力・インバータモード 3電源自動切り替えシステム

取り付け工事に掛かった時間 : 延べ3日

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5.5kW リーフバッテリーシステムの作製② (MP:L002M)

前回の5.5kW リーフバッテリーシステムの作製① (MP:L001M)に引き続き、2号機となる5.5kW リーフバッテリーシステムの作製を行った。

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2号機はキャブコンバゲッジルームに縦置きとなるため、デバイスはすべて側面に取り付けを行った。

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左から、バッテリ残量計、DCブレーカ、USBコネクタ、BMS UART端子

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インバータは上部に固定するため、端子台も側面に取り付け。

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↑家庭用エアコン消費電力DC373W
↓電気ポットと同時使用時の消費電力DC1863W

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エアコンと電気ポット同時使用時の赤外線画像
インバータと配線ケーブルの発熱なども問題なし。

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家庭用エアコンを掛けたままでの充電テスト
↑壁コンセント発熱OK
↓バッテリー内の発熱も問題なし

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満充電からの放電量は約5300W
続いて20Aで高速充電開始

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ほぼ完全放電から満充電まで5時間弱。充電電力は5544W
リチウムイオンバッテリーの充電量と放電量はほぼ同じなので約5.5kWの容量と考えられる。

中型リーフバッテリー(2号機)
BMSのログでも101.380Aの容量を確認。
5393Wリーフバーテリーシステム構築に成功完成。

次回は、カムロードベースのキャブコンへ取り付け工事の模様を掲載予定。


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5.5kW リーフバッテリーシステムをフルコンに取り付け

5.5kW リーフバッテリーシステムの作製も無事終了し運用テストも問題なし。
リーフバッテリー一台買いに協力を頂いたオーナーの元に旅立つことになった。

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今回取り付け工事を行ったのは、今は無きグローバル社のフラッグシップ車でフルコンバージョンモデルの「グランドバッハ」

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あらかじめオーナーさんと丸一日掛けて入念な打ち合わせを行い、事前準備として①外部入力電源ケーブルを3.5sqに変更を依頼。

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②上画像のバッテリー収納部と下画像のインバータ収納部が離れているため、出来るだけ太いケーブルでの配線を依頼。

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確認してみると、高価なPF管にWCT38sqケーブルを前もって準備をして頂けていたのにはビックリ。さぞかし大変だったでしょう。

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5.5kWリーフバッテリーBOXはダイネットL型ソファー下収納庫へ設置

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このバッテリーの為にあつらえたようなピッタリサイズの収納庫

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ルーフエアコン、電子レンジ同時使用時にもケーブルの発熱はごく僅か

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ビフォー : リヤダブルベッド下収納庫内の12V1500Wインバータを一旦撤去しスペースを確保

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ハーフ : 設置前に配線作業を済ませて置き、

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急速充電時のAC外部入力ラインの発熱チェックも問題なし

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アフター : 12V1500Wインバータを撤去して空いたスペースに48V3000W転送スイッチ付き充電器内蔵トランス式サイン波インバータを設置

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そして今回の肝、DC-DCコンバータを利用して90L冷蔵庫をリーフバッテリーのみで長期間動かせるように変更

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リーフバッテリーからの48V入力を出力13.8Vの固定電圧で容量10AのDC-DCコンバータに低電圧遮断ユニットを組み合わせ過放電を防止。DC-DCコンバータの待機電流は1W以下と少なく、これで冷蔵庫12V1500Wインバータを一旦撤去だけならば12日以上の連続運転させることが出来そうだ。

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最後に、今回の取り付け工事には間に合わなかったが、インバータにはLED表示付きリモートコントロールスイッチパネルを接続し、リヤダブルベッド横に取り付けを行う予定。

丹精込めて作り上げたリーフバッテリーシステムが手元を離れるのは寂しい気もするが、リーフバッテリーの優れた頑丈性と信頼性をフルコンなキャンピングカーで如何なく発揮してくれることを願いながら取り付け工事を終えた。
そして、リーフバッテリー丸ごと購入企画へのご協力ありがとうございました。

※リーフバッテリーシステムの仕様
2P14S53.2V 5.42kW中期型リーフバッテリー(11セグ)
100A SmartBMS Bluetoothモジュール付き
100Aワイヤレスワットメーター
外部USBコネクター
DCブレーカ
簡易バッテリー残量メーター
低電圧遮断ユニット付き48V13.8VDC-DCコンバータ
48V3000W転送スイッチ付き充電器内蔵トランス式サイン波インバータ
インバータ用LED表示付リモコンスイッチパネル


オーナーさんによる事前準備 : 3日
取り付け工事に掛かった時間 : 約8時間


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5.5kW リーフバッテリーシステムの作製 (MP:L001M)

中期リーフバッテリの発掘作業も無事に終わり、今度はいよいよ5kWリーフバッテリーシステム試作機を改良し、量産型の製作に取り掛かることにした。

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試作機では充放電負荷テスト時の発熱計測のためSmart BMSを外付けとしていたが量産型では破損防止のため内蔵型とし、

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また、ワイヤレスワットメータやDCブレーカなども内蔵化しシンプルな外観となった。

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インバータを商用電源に接続し、LINE MODEでエアコンを稼働させながら高速充電を行いBMSや配線などの発熱をチェック。

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転送スイッチ付き充電器内蔵3000W正弦波インバーターの充電電流は0~25Aまでトリマーで調整可能で、外部入力の電源容量や使用機器の消費電力に見合った設定が可能。エアコン稼働と高速充電を同時にすると充電電流は20Aが限界。実運用では10~15Aに設定すれば高速充電と家庭用エアコンを同時に使用を可能になる。 

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5.5kWリーフバッテリーが小さく見えてしまうほど巨大な3000Wトランス式インバータの重量は24㎏。ルーフエアコンと電子レンジなどを同時利用を想定し、余裕を持っての機器選定となった。

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待機電力も80W前後と大きいのでインバータの電源切り忘れに注意が必要。右下には要望があったバッテリー容量メーターを取り付け。

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ほぼ満充電からの放電テストで容量を確認すると5.5kWを確認できた。リーフバッテリーのセグメントでいうところの11セグの残容量80%以上となるので期待した以上の結果となった。

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放電テスト中に消費したエアコンの電力は24時間で4.06kW。冷房だとさらに消費電力は減りそうなのでエアコン24時間連続稼働も現実味を帯びてきた。

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↑バランス充電中のBMSのPC設定画面  ↓BMSで高電圧遮断した時のPC設定画面
充電電流:20A/1200W 充電時間:約5時間 蓄電容量:104A/53.2V/約5500W
BMSの発熱も28℃以下でセルバランスも問題なし。

10年前にはDIYでここまでの高性能リチウムイオンバッテリーシステムの構築が出来るようになるとは夢にも思わなかったが、こうして目の前に存在していること自体が夢のようでまだ信じることが出来ない。今日はここでバッテリーに添い寝していい夢を見させてもらうことにしよう。


P.S. 先日メールフォームから頂いたメールへの返信が宛先不明で戻ってきました。再度連絡をお願いします。



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シビリアンバスベースのセミフルコンROOTS5.9ORIGINALでキャンピングカーライフを楽しんでいます。
ルーツでのお出かけやDIYなど、いろいろと紹介していきたいと思います。

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