【注意喚起】 LEV40、LEV50、SCiB AM01202のCMUは単独では動作しません！！

 LEV40-8 CMUの信号を覗いてみたで分かったのですが、タイトルのようにCMUはバッテリ単体では動作しないことが分かりました。

単体で使用されている方は十分ご注意願います。

と煽りながら言うのもなんですが、この環境で特にトラブルがなかったのも事実。
恐らくバッテリが高品質で容量も大きいため、通常の使用範囲ではセルバランスが崩れることがほとんど発生しないためだと思われます。ただ、劣化したバッテリは思いのほかバランスが崩れますので過信は禁物です。

バッテリ単体で利用されている方は、定期的に電圧確認し、セルバランスが崩れている場合は使用を止めることをお勧めします。

CMUの動作について
LEV40、LEV50、SCiB AM01202のCMUは外部から12Vを受けて動くようです。
以下はSCiB AM01202のマニュアルから引用です。

また、CMUのセルバランスはBMUからの指示を受けて機能します。

実際にセル電圧 3.88V を ２セルのみ 3.73V 差分150mV　としてCMUの様子を確認してみました。
バランス回路も含め、CMU全体は沈黙しています。

マニュアル通り、外部から+12Vを供給すると、CMU内の電圧レギュレータが動き出します。
バランス回路も定期的に動いていますが、殆ど電流は流れていません。

BMU、CMUの動作について(推測)

1. BMU、CMUへの+12V供給でシステム起動。
2. BMUからCMUへバッテリ電圧確認コマンド派出。
3. CMUは定期的に、バランス状態、温度、セル電圧について報告。
4. BMUはセル電圧を確認し、規定値以上に差分がある場合はセルバランスを指示。
   この際に目標電圧を指定することで、CMUは指定電圧以上のセルを放電。
   
5. BMUは全てのCMUのバランスが停止したら、バランス完了とする。
   ※コマンドによる指示は一過性で、連続してバランスする場合はコマンド送信の継続が必要。
   

今までＣＭＵがバランスしてくれるから安心って思っていただけに、自分もビックリです。
海外では有志が独自BMSを製作していますが、日本では手に入れづらいのでなんとか対策しないとですね。

東芝 SCiB AM01202CCA を24Vシステムで使う場合について

読者様から質問を頂きました。

　『どのような機器を用意すれば使えるのか？』

いやぁ、参った。バッテリ関連機器はピンキリで、自分とかは怪しい中華や有名メーカーのジャンクを直して使っているので、具体的な機器の選定は苦手分野です。((+_+))

　なので、機器選定に必要な考え方や、自分目線で選定したらって感じでまとめてみました。参考になれば幸いです。

【充電編】

　リチウム電池の充電器と言っても、特別なことをしている訳ではなく、定電流/定電圧(CC/CV)を供給できる電源です。配線の太さにもよりますが、AC100Vで連続供給できるのは概ね900Wですので注意して下さい。

　これにリチウム向けの安全機構として温度監視やMax充電量の設定が出来るものがリチウム向けとして売られています。安価な中華製品は概ねCC/CV電源機能しかありません。(*´ω｀*)

　Maxに充電するなら、32.4V　30A 充電器ですが、一般的な電圧ではないので購入後調整が必要。後述するインバータ電圧も考慮すると一般的な29.4V 25A がお勧めかな。

AliExpress.com Product 29.4V 25A Charger 24V Li-ion Battery

次に、24V鉛バッテリ向けの充電器について考えてみます。
一般的な鉛バッテリの充電器は、３つの充電モードを切り替えて充電しています。

１．バルク充電モード

　・充電器が出せる最大電流で充電(CC)します。

　・通常 29.0～30.0V(14.5～15.0V×2)付近で停止しアブソープ充電に移行します。

２．アブソーブ充電モード

　・定電圧充電(CV)します。

　・通常バルク充電停止電圧と同じです。

　・一定電流以下または規定時間でフローティング充電に移行します。

３．フローティング充電モード

　・バッテリ残量が低下しない程度に、定電圧充電(CV)します。

　・通常27.0～27.6V(13.5～13.8V×2)

　一般的にリチウム電池の充電電流は細かな管理が必要ですが、バッテリ性能が十分高ければ充電電流を意識せずに使うことが可能です。

　SCiB AM01202CCAの場合、充電完了まで高速充電可能なので

　　　24V×120A = 2880W

一般的なAC100V充電器の容量をはるかに超えています。( ﾟДﾟ)

以上をSCiB AM01202CCAの放電特性と重ねるとこうなります。

　バルク充電、アブソーブ充電で85%程度まで充電できますが、フローティング充電に移行すると約60%まで再充電されません。

　ソーラーチャージャであれば毎日リセットが掛かるので問題ありませんが、UPSのような常時充電している機器ではバッテリの能力を有効活用出来ない場合があります。

　ちなみに、ソーラーチャージャーでは電圧設定を変更できるものもありますので、リチウム電池で使う場合はこちらがお勧めです。

ＰＷＭ方式
※太陽光パネルの電圧=バッテリ電圧となるため、Vmp電圧と乖離すると効率が下がる。

　MPPT方式と比較して小型軽量なので、車載向けにはいいかも。10A、20A、30Aの他 USB出力 2Aで6種類ある。電流はMOSFETの違いだと思うので、USB2A_30がいいかな。

　

ＭＰＰＴ方式
※太陽光パネルの電圧を最適に保ちながらバッテリに充電可能。パネル電圧の選定範囲を広くとれる。パネル電流に応じて選定します。
　厳密なMPPT機器は少ない。発電量が少ない場合はPWMに切り替わるので、太陽光パネルに合わせて選定したいところ。

　

参考として、12V向けにカスタマイズした時はこんな感じでした。
　・EPEVER TRIRON 3210N セットアップ メモ1　メモ２
　・Tracer 4210A(現EPEVER)

番外編
　12V向けの太陽光パネルを使っている場合、24Vシステムで使うためには買い替えが必要。そんな時は昇圧タイプも選定のひとつ。

【インバータ編】

既に東芝のSCiBバッテリについて　特徴とか使い方とかでも述べていますが、最近のインバータは32V付近まで対応しているので安心です。

個人的なお勧めは、DENRYO SP-1500。SP-2000も気になるが、24Vだと83Aなので配線で苦労しそう。あとSP-1500の方が流通量が多いせいか、費用対効果も良い。(*´ω｀*)

　 　

【コネクタとかブレーカとか】

　配線まわりはこちらでまとめています。
ただ、24Vで1500Wとか2000Wだと62～83Aなので、選定するときは注意が必要です。特に安価な遮断機は少ないので、良い情報がありましたら提供していただけると助かります。2000W以上必要なら48V以上で組むのが楽でいいです。
　※実際はインバータの変換効率(83%)も考慮する必要があるので、最悪値は74～100Aとしたほうがいいかもしれません。

東芝のSCiBバッテリについて 特徴とか使い方とか

東芝のSCiBバッテリについて色々お問い合わせありがとうございます。

詳しくはメーカーサイトを見ていただきたいと思いますが、負極にチタン酸リチウムを採用したことにより、長寿命、急速充電、安全性の高さなど、様々な特徴があります。欠点は電力密度が低く値段が高いことかな(*´ω｀*)

過放電に強い理由は9分あたりで説明されています。

車載バッテリとしては12Sと9Sのモジュールが用意されています。
　モジュール内にセルマネジメントユニット(CMU)を内蔵し、セル電圧計測，モジュール温度計測，セルバランス，通信（CAN）が可能です。

実際の12Sバッテリはこちら、セル間は溶接されているので単体としてバラして使うことは考慮されていません。まぁ、メーカーとしては当たり前ですね。((+_+))

　

使用電圧範囲は１セル １．５～２．７Ｖ
　１２Ｓ：１８．０～３２．４Ｖ
　　９Ｓ：１３．５～２４．３Ｖ
となっていますが、実測値から１セル ２．１～２．６Ｖが運用領域です。
　１２Ｓ：２５．２～３１．２Ｖ
　　９Ｓ：１８．９～２３．４Ｖ

これを元に各種インバータをあてはめると、

リーフバッテリやLEV50(40)のマンガン酸リチウムの8S構成を24Vで使うためには7Sに組み替える必要がありました。
　このバッテリユニットは電圧範囲が広く、全体的に電圧が下がっているので、一般的な鉛バッテリ向けのインバータでも十分使えることが分かります。

つまり、バッテリ性能を100%活かすには細かな設定が必要なものの、

24V鉛バッテリを置き換えても使える！！

　適正な運用をするためにはCANバス情報でアラームを出す必要がありますが、セルバランスは直ぐに狂うものではありませんし、過充電・過放電に強いSCiBならそこそこ安心して使えそうです。

東芝 SCiB 容量測定してみました

17万キロ走行したiMiEVを支えたバッテリ。見かけはボロボロ( ﾟДﾟ)

バッテリは使い込まれてからが勝負どころ。
　見せてもらおうか、
　　　東芝のSCiBの性能とやらを！

1充電の総距離60Kmとすると、約2800回。
単純にサイクル特性だけなら93%の残量が期待できますが、経年劣化などもあるのでもしかするとヤバいことになっているかもしれません。(/・ω・)/

測定環境はいつの構成

測定条件は、
　・充電停止電圧　32.4V(1S 2.7V)、電流 0.2A付近で停止
　　　充電停止後、一晩寝かし 2.67V
　・GTIにてAC 500W(DC 623W)
　・放電停止電圧　22.8V(1S 1.9V)

途中経過、28Ah。メチャ順調です(^^♪

　

測定結果は、　なんと 41.8Ah ！！(104.5%)

東芝のSCiBはバケモノか！ (≧▽≦)

セル電圧のグラフは、

バッテリパック電圧としても、
　　24.8V(10%)～30.36V(90%)
なので、24V鉛バッテリと置き換えても十分使えそうです。

三菱 i-MiEV M 東芝 SCiB 発掘してきました Rev.C

久々にSCiBに出会えました。＼(^o^)／

ん？　外観は泥だらけ。もしや水没案件か？

平成23年11月登録　走行距離　167,885Km

田舎道で活躍してたんでしょうか、

土埃は結構入っていましたが水の侵入痕はなく、一安心。(*´ω｀*)

12Sが9個、9Sが１個採れました。

12Sバッテリの確認。

　

細かな仕様はメーカーサイトで確認できますが、消えると困るので主要部分をメモ。

　

【話題】三菱 i-MiEV M 東芝 SCiB 容量確認してみた

発掘したばかりのSCiBバッテリですが、皆さんからの強い要望により容量確認してみました。ネタがないので、少し寝かしたかったのはナイショです ^^;

測定条件は、
　・充電停止電圧　32.4V(1S 2.7V)、電流 0.5A付近で停止
　　　充電停止30分後 2.65V
　・GTIにてAC 600W(DC 760W)
　・放電停止電圧　23.0V(1S 1.9V)

測定結果[1-1]　42.9Ah

測定結果[1-2]　1140Wh

測定結果[2]　40.9Ah、1099Wh

測定結果[3]　AC600W(DC760W)を約60分継続
※この測定結果が正しければ760Whとなります。3者選択で考えるとこのグラフの時間が間違っているということなのですが・・・・。要調査とします。

まとめ
・容量 40.9~42.9Ah 102~107%の残を確認できました。
　メーカー条件が1C~0.05Cまでステップダウン充電(セル2.7V終始)
　充電条件が異なると多少は変わると思いますが、出来すぎですね。ハイブリッドと違い、電気自動車でこれは信じがたい値です。

【話題】三菱 i-MiEV M 東芝 SCiB 発掘してきました Rev.C

やっと念願のi-MiEV M　東芝 SCiBバッテリを手に入れることが出来ました。

外観はGと同じ。

2012/04　Rev.Cです

　

Gと違い、少しユニットが少ないような・・・。
大(12S)９個、中(9S)１個
あと、Mにはシロッコファンが付いていません。基本性能がいいので熱による劣化は考えなくても良いとの判断でしょうか？

バッテリユニット単体としてはLEV50-8より幅は広めで長さは端子分短い。

バッテリ端子自体は上にあるが、配線の関係で横に引き出している。

邪魔なので端子を取ろうとも考えたが、中のコネクタが貧弱であったこと、引き出し部が狭かったのでそのまま使った方が良さそうです。

以前ＣＭＵ無しのユニットを所有していましたが、基板が実装されるとこうなります。

大(12S)と中(9S)を組み合わせると48Vバッテリとして使えそう。

仕様についてはメーカーサイトで確認可能です。

SCiBバッテリ 充放電テスト

SCiBバッテリを手に入れたものの、電圧等よくわからない部分が多いので充放電テストをしてみました。幸いメーカーＨＰに20Ah 2P12Sモジュールの特性はあるので、参考に進めていきます。

【充電準備】
まずはGTIで下限である22Vで放電。公称電圧27.6V、使用電圧範囲18.0～32.4Vですが、メーカーの特性図から、概ね完全放電と言えそうです。

【充電テスト】
40分の休憩後、20Aで充電開始、32.4Vまで充電しました。

なんと42Ahも入りました。ＣＶ充電すれば更に1Ah入ると思いますが、充電器の都合で今回はＣＣ充電のみです。2.08V(25V)近辺に節目が確認できます。

20A、0.5C充電なので、メーカー特性図から96%くらいは入っていると考えられます。

【放電テスト】
GTIにて500W放電し、約600W(25.7V、23.7A)消費しています。
2.14V(25.68V)にて出力を維持できず調整が入り、その後も段階的に出力が下がっています。2.0V(24V)を下回るとガクッと落ちます。
　最終的にGTI出力918Wh、効率83.3%から1,100Wh位ありそうです。
ＣＶ充電していないことを考えると上出来です。

【まとめ】

使用範囲は25.0~32.4V、余裕をみて26V付近までで使うのが良さそうです。偶然かもしれませんが、一般的なリチウムイオン電池換算で3.25Vなので8Sと置き換えできます。
この落ちる電圧が種類によって微妙に異なるのですが、より広く設定できるのでパーセント表示はやりやすそうです。