船と車 DIY Tomiのブログ

アイドリング時など発電機の発電量が少ないときに接続したらどうなるんだろうと思っていた30A走行充電器と発電機の振る舞い、これは実験しないと判らないということで朝から早速船へ。

ダッシュボードを開けて付いていたVSR(Voltage Sensitive Relay： 電圧検出リレー)を取り外します。　これが付いたままだと走行充電器のテストが出来ませんからね。

実はこのVSR以前からちょっと動作が不安定なところがあるので今回のLFPバッテリー化に合わせて新しいものを手配しています。

回りがぐちゃぐちゃしてて見づらいですがますがそれがこれ。

手配していた30Aの走行充電器はこちら、放熱フィンを兼ねたアルミダイキャストのケースに入っててファンレスなので騒音は出しません。

テスト回路では発電機の出力はVSRを経由した後走行充電器に入りここで12Vから14.6Vに昇圧されてLFPバッテリーを充電することになります。

走行充電器は発電機の最大能力が35Aなので電流リミッターの意味合いも兼ねて30Aを選んだんですがアイドリング状態では発電能力は15A程度、この状態で発電機と走行充電器がどう振舞うかが頭の中のシミュレーションでは判らないところ。
早速テストです。

エンジンを起動すると電圧が上がってVSRがONして走行充電器が働き始めますがーー　動きはビデオ参照ください。

ビデオで分るようにLFPバッテリーへの充電電流は30Aと0Aを行ったり来たり、これあまり歓迎される動きではありませんね。

原因はVSRのON/OFF、下のような動きの繰り返しです。

１，VSRがONすると走行充電器が働き始めて30Aを出力

２，発電機の発電量がこれに追いつかないので電圧低下

３，電圧低下でVSRがOFFになり走行充電器が動作停止で０A
４，発電機の負荷が無くなることで電圧回復し再びVSRがONして１項に戻る

お前が悪いとVSRをバイパスして直接接続、充電電流は安定した30Aになりました。

 さて先日VSR（Voltage Sensitive Relay）が思ったように動いてくれないというのが判ったのでどうやればいいのか考えてみました。

エンジンが起動してVSRがONになると発電機からの充電電流は全てLFPバッテリー側に吸い取られてしまうのでENG側をどうやって満充電の状態に保つのかがキーポイントになりそうです。

現状では一旦エンジンが起動した後はVSRが常時働いてENG側（鉛バッテリー）とHOUSE側（LFPバッととテリー）が常時並列接続状態になってしまいますがバッテリー間に流れる電流はほぼゼロであまり問題は無さそう。

この際VSRを無くして完全に並列接続してしまう手も有りそうです。
この場合はENG側、HOUSE側の区別はなくなってしまい１個のバッテリーとして働きますからシステムは単純なものに出来ます。
ただ電気を使いすぎると両方ともへたってエンジン起動が出来なくなるリスクが出てきます。

別の考え方はHOUSE側、ENG側の区別ではなくエンジン起動も、船内電源も全てLFPバッテリーに任せて鉛バッテリーを完全な予備バッテリーとしてしまうこと。

LFPバッテリーが空っぽになってさあ困ったという場面で助っ人登場と言う形です。

鉛バッテリーは出番が来るまでは何もせずのんべんだらりと過ごすことになります。

ただじっとしてても腹は減る（自己放電）のでその分は食べさせてあげなければいけません。

どういったシステムにするかのキーポイントはLFPバッテリーでYCエンジンが起動出来るか否かにかかってきます。

デコンプを引いた状態で起動できるのは確認しましたが引かない状態でどうなるのか試してみました。

BMSを壊したらいやだなと思いながらセルモーターON,　結果はあっけなく起動してしまいました。　　あれ？かなりの大電流が流れてBMSがシャットダウンするかもと思ってたんですが。

いったいどれくらい流れてるのよということでクランプ式電流計に最大電流を表示する機能が付いているのでこれを使って起動時の電流を測ってみました。

その結果がこれ、数字は176.8Aとなっています。BMSの過電流保護は200Aになっていますからその数値より下で問題無く起動したみたいです。

じゃーデコンプを引いた状態だったらどれだけ流れるのと言うことでこちらも計測、186.8Aとデコンプ無しの時とほぼ同じ。

それでもエンジンはすんなり起動してくれました。

エンジン起動後のアイドリングですぐに充電が始まりますがこの電流は昨日の測定値より少し大きい14A、セルモーターの起動を繰り返したのでその分電圧が下がったためでしょうか。

家に戻って、もう少し流れてくれないかしらと発電機の電流電圧特性（下図）を見てみると、アイドリング回転数付近ではこれで目一杯のようです。

注）下の表の回転数は発電機の回転数でエンジン回転数ではありません、プーリーで増速してあるのでアイドリングだと1500rpmくらいでしょうか。

この特性を見ても良く判らないのが走行充電器を接続した時の発電機の振る舞い。
実は走行充電器として12V/14.6V30AのLFPバッテリーチャージャーを購入したんですがこの人は低い電圧でも一生懸命昇圧して30A流そうと頑張るはずですが発電量が少ないので電圧が下がりチャージャーはますます頑張ってーーー、う～ん、最後はどこで落ち着くんでしょうね？　良く判らないので実際に試すしかなさそうです。

ということで今日の収穫はLFPバッテリー✙200ABMSでもエンジン起動が問題無く出来るということが確認できただけ。
最終的なシステムを組むまでにはもう少し実験が必要ですね。

今回も前置きが長いです、私の頭の中の整理のために書いてる部分も有りますので前置きは読み飛ばしてもらって結構です。

メインスイッチでNo.1(ENG), No.2(HOUSE)，Bothの切り替えが出来るようになっています。 ここでBothは２個のバッテリーを並列に接続してセルモーターを回すものです。

この切り替えスイッチの扱いをどうするのか少し悩ましいところです。
特にBothとなるとNo.1とNo.2を有無を言わせず並列に接続してしまうので電圧が異なるLFPバッテリーと鉛バッテリー間で大きな電流が流れてしまいそうです。
この並列説については少し時間を取って勉強してみることにします。

３，エンジンが回ってるのを判別できる信号が無い

車の場合はエンジンが回ってる時に生きる電源とエンジンが回ってない時でも使えるACC電源が有るので「エンジンが回ってますよ～」との判別が簡単なんですがヨットの場合はACC電源は無くエンジンが回っているのかどうかの判断が出来ません。

このために現行システムではVSR (Voltage Sensitive relay)を使って電圧が13.3V以上の時だけHOUSE側を充電するようになっています。

空っぽになったLFPバッテリーを充電しようと発電機に直接接続すると鉛バッテリーに比べて内部抵抗が低いLFPバッテリーには大きな充電電流が流れることが考えられます。　下手するとこの大電流で発電機を壊すことも考えられるので充電を制限する手立てを考えなきゃいけません。

BMSにも充電電流の制限機能は有りますが80Aと大きいのでこれは当てにしない方が良さそうです。

5，AC100Vからの充電ができない

設備の整った立派なマリーナに係留しているんだったらいざ知らず、私の場合は小さな漁港の隅っこに係留しているので水も電気もありません。
クルージングに出ても停泊する港のほとんどが水電気無し、キャンピングカーのように電池の残量が少なくなったから100V電源付きのサイトに泊まるなんてことも出来ません。
頼れる電源はエンジンの発電機とソーラーパネルだけ、デカいLFPバッテリーを積むのは良いんですが空っぽになった時にどう充電するかもしっかり考えておかないといけません。

と悩む項目は多いんですが悩んでばっかりでも仕方が無いのでさっさと実作業に移って走りながら細かいことは考えることにしました。

何も考えずにできるのはバッテリーセットの組み立て、キャンピングトレーラーで経験してるのでその踏襲です。

ちょっと違うのはバッテリー収納スペースが小さいので幅方向に余裕が有りません。
ここは2.5ｍｍ厚のベニヤ板で側板を使ってみました。
余談ですがこのベニヤ板キャンピングトレーラーのクローゼット扉に使われていたものを捨てずに残していたんですがやっと出番が来ました。

で組み上がったLFPバッテリーセットがこちら、よくできました。💮

次はこのバッテリーセットが今使っている100Ah鉛バッテリーのスペースに上手く収まってくれるのかが気になるところ。船に持ち込んでセットするのが一番の早道と言うことで持ち出しましたが「う、重い」と言うことでせっかく組み立てたんですがバッテリーセルを２個取外してしまいました。　トレーラーに組み込んだ時にセットの重さを測ったら24.2kgありましたがこの重さのものをバウスプリット経由で船に持ち込むのは大変ですからね。

これを船に持ち込んで今付いてるバッテリーと交換、

マイナス側の端子台が出っ張っているので今までとプラスマイナスを逆にして押し込んで

VSRは12.8Vまで下がるとOFFになりますがLFPバッテリーがこの電圧になるのは残量30％まで落ちた時点なので万年並列接続と言うことになってしまいます。

これではVSRを使う意味が無さそうですね。

ここまでやったところで帰宅タイムとなり作業終了、念のためENG側バッテリーの電線は外しておきました。

さてこの後どうシステムをまとめますかね、グラス片手にゆっくり考えることにしましょう。

この間の硫黄島クルーズ（辿り着きませんでしたが）ではコース確認は５マイル表示もあることからもっぱらnew pec smartを使ったんですが進路ライン表示の応答速度に問題を感じることもしばしば、結局進路の確認はC-Mapで行い航行区域の確認をnew pec smart（以下、nps)で運用することになってしまいました。

どうしてもnew pec smartの動作が気になるので先日船を出した時に確認してみました。

まず気になったのがしょっちゅう「GPS測位中」の表示が出て来て自船の位置の更新が遅くなること。　

我が家に帰ってnew pec smartのサイトを見てみると「GPS測位中」の表示が出ている場合はGPS衛星の補足が出来ていないためで「GPS test」などのGPS測位アプリで受信状態を確認となっています。
早速GPS testをインストールして受信状態を確認すると受信は良好。それでもnew pec smartには「GPS測位中」の表示が出たまま。

メーカーにGPSは補足してるけど測位中の表示がでて更新が遅い、C-Mapなどはちゃんと動作してることを連絡したら「詳しい状況を送ってください」との返事。

こういった実験は好きなのでスマホとタブレットを持って船の傍の公園でテストしてみることにしました。

海の傍の公園ですから周辺には電波を遮るようなものも無くGPS testは当然ながら受信状態良好、一方new pec smartの方は相変わらず「GPS測位中」の表示が出ます。

船は出さずにスマホを持って公園近くをランニングしてnew pec smartとC-Mapで動作を比較してみることにしました。

その結果がこれでC-Mapは正確な航跡を記録していますがnew pec smartの方は海の中を走った記録となっています。

new pec smartの方はどうやら航海記録間隔設定が悪さしているらしいということで設定をいろいろ試してみているうちに次のようなことが判ってきました。

記録間隔は最短で１秒、最長で10分間隔まで設定できますが海図画面上での現在位置表示もこの設定間隔でしか更新されなくなっています。
つまり記録間隔を10分にセットすると自船の位置も10分間更新されずに同じ位置に表示されてしまいます。

new pec smartで航海記録を取ろうとすると下の画面が出て１分間隔での記録が推奨されます。

私は推奨通りに１分間隔としていましたが広い太平洋の真ん中ならいざ知らず、狭い岩礁地帯で1分も自船の位置が確認できないとなると危険極まりません。

足の遅いヨットでも５ノットで走っていれば１分間で150ｍ進んでしまいますし早いモーターボートではなおさらです。

４項も問題で、更新を早くしようと記録間隔を最短の1秒に設定すると今度は航跡表示が出なくなってしまいます。

進路の調整は進路ライン表示だけではなく航跡も参考にしていますからこれでは確実な判断が出来ないことになります。

やはりこのような航海支援ソフトの基本中の基本は自船位置と進路ラインの表示は可能な限り更新を早くすること。　記録間隔は表示更新周期と切り離して記録データ量を絞るというのが本来の在り方ですよね。

これって大問題じゃないということでメーカーに連絡したら向こうさんでも確認が取れて下のような返事が来ました。

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昨日のテニスで右ひざを痛めて今日は整形外科で診てもらう羽目になってしまいました。

病院から帰ったら「明日テニスしないんだったら小さい船出す？」と嫁さん。