ソーラーアシストの為のオルタネータ制御&ブレーキチャージ制御回路の仕様が決定したので設計・製作・取付を行い、オルタネータ停止&ソーラーアシスト&ブレーキチャージが本格稼動、燃費の更なる改善やレスポンスアップが確認出来ました♪

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    現在、メインバッテリー(バッテリーレス=EDLC)に、ソーラーバッテリーで最大40Aをアシストする事で、オルタネータの発電が起き難い様にしていますが、それを一歩進めて、オルタネータの制御に介入して発電を強制停止(数PSといわれるエンジン負荷を減らす)させ、ブレーキペダルを踏んだ時には、オルタネータ制御に介入して強制発電(数PSといわれるエンジン負荷を増やす)させ、ソーラーチャージを行ってる218AH中 ベース12Vの116AHのソーラーバッテリーを充電する予定です。

    具体的には、ブレーキ&ソーラー・アシスト・アシスト・システム の 6段階中 の 5段階目 として、

    5.Zなソーラーアシスト&ブレーキチャージャー用オルタネータ制御&ブレーキチャージ制御回路の仕様

    ・燃費を悪化させてるエンジン始動直後の約5分間(スターターで労費したスターター専用バッテリーの1~2AHを補う為に必須)の充電を強制停止させ、116AH(=36AHx2+20AH+12AHx2のソーラーバッテリー(&サブバッテリー自宅持ち帰り用バッテリーでの、のんびり充電に切り替えられるスイッチを付ける。
    ・ブレーキペダルを踏んでる間、オルタネータを強制発電させ、116AHのソーラーバッテリーにも強制充電(オルタネータは最大110Aを発電でき、制御回路も140Aを許容出来る設計ながら、実際には1m当たり約2mΩの8sqなどでの電力ロスで、116AHの連続充電受入電流40A、最大でも60A以下に抑制されます)させられるスイッチを付ける。
    ・オルタネータの制御を切り替えるモードスイッチは、上側(渋滞用):純正ECUチャージ,センター(夜間走行用):純正ECUチャージ+ブレーキチャージ,下側(始動、燃費&レスポンス優先時に使用):ブレーキチャージ とする。 (変更:5/7
    ・純正ECUチャージではソーラーバッテリーは充電せず、ブレーキチャージのみでソーラーバッテリーを充電する。
    スピードを検出して、ブレーキペダルを踏んでても停車と同時にブレーキチャージを停止して燃費を優先させる。 (5/7:思ったより直ぐに停車してしまい目的の充電量が確保できない感じなので停車中も発電に変更
    ・加速時、高速や登り勾配などで使うTuboアシストのスイッチ(上側:Tuboアシスト,下側:ノーマル)のみを同じケースに付けて置き、4Pコネクタのコントロール端子がローレベルになった時に プラス12Vの72AHのソーラーバッテリーも使って14.4V,20AのDC/DCコンバーターでTuboアシスト出来る様に仕様、回路を変更する。 (追記:5/4、拡張SW追加
    ・充電停止中(純正ECU制御中&駐車中&強制停止制御中)は、赤色LEDを点滅させる。 (追記:5/4、簡易セキュリティLED機能

    を予定していますが、手持ちパーツの都合などで仕様や設計を変更する可能性はあります。(汗

    昨日に続き、今日も外が寒い様なので、予定してた車検関係の予備整備を止めて、設計&製作を行う事にしました。

    参考:
    モードスイッチを付けたのは、ソーラーパネルとソーラーバッテリーがないエコ・アシスト・システム80AのFuseを抜くと20AHのサブバッテリーのみになる)でも実用(モードスイッチはセンターで使用)になるかを検証出来る様にする為でもあります。

    追記:

    (注意:写真の先が細いトグルSWは、運転席の足元、2列目エアコンパネル、3列目アクセサリーソケットにも使用していますが、急ブレーキや万が一の自己でも絶対に、自分も含めた搭乗者に刺さらない場所にしか使用していません。DIYされてる方で、安易に使ってる方が見受けられますので、お子さんなどに怪我をさせない為にもご注意下さい。)

    基本設計が終わったので、手持ちのパーツで使えそうな物を集めて見ました。 (SW固定の問題で何時も使ってる難燃性ではないケースなど最適ではないパーツもありますが、GW中は通販での購入が難しいので、とりあえず製作しようかなと思っています。)


    ケースは強度があるABSでした。また、前後のトグルだと操作性が少し悪い感じなので、上下のトグルに変更しました。 (勿論、ここは、自分も子供も怪我をする可能性がありませんので、ブラインド操作が出来るこのSWを使用しました。)

    追記:5/4

    Tuboアシスト・スイッチを追加した事、手持ちケースが小さく小型のリレーすら寝せないと入らない状態なので、横に寝せられる様にプリント板も小さくカットして見ましたが、外部との接続用の引き出し線が7本(スピード,ECU,オルタネータ,ブレーキ,GND,12V,コントロール)ある事もあり、中々レイアウトが決まらず製作が進みません。(泣
    (昼食、中断中!)
    追記:

    4Pコネクタ(GND,12V,コントロールの3本を24Vのみ挿してるコネクタに挿す)までのケーブル長を計っていなかったので、今晩は、ここまでで終わります。
    (おやすみなさい!)

    追記:5/5

    こんな感じで完成しました。


    120,004Kmで取付、エンジン始動直後の強制停止が確認出来たので10分間位テスト走行をしましたが、その間オルタネータは停止したままで、ベース12V側の116AHのソーラーバッテリー(半分の100W、最大5.56Aで一応充電は行っていますが、マイエリはエアコンOFFでも20A~40Aを必要とするので基本的に蓄電された電力かな?)で問題なく走行できました♪ (現在、マイエリには太陽光が当たっているので、116AHやスターター専用22AHバッテリーを含む218AHすべてのバッテリーをソーラーパネルが充電中です。 
    但し、ブレーキアシストの為の速度検出、制御回路が完全ではなくブレーキチャージが仕様通りではありませんでした。 (オルタネータの強制OFFを継続してもECUがエラーにならないかなど、現在の状態のデータ収集が出来たら、回路を変更予定です。
    追記:

    車速信号をTEASなどにも使用してる為なのか、少し信号レベルが基準と違ってた事と、停車時のレベルがローレベルだけではなくハイレベルの時もある様なので対策をしました。

    今、モードスイッチを下側にしたままエンジンを始動、夜間走行してきましたが、夜間でもベース12V側の116AHのソーラーバッテリー(&サブバッテリー自宅持ち帰り用バッテリー、ソーラーパネルでは発電できないので蓄電した分でアシスト)で走行、ブレーキペダルを踏むとオルタネータが発電してベース12V側の116AHのソーラーバッテリー(&サブバッテリー自宅持ち帰り用バッテリーにチャージ、そして、停車後0.5秒程度でオルタネータの発電が停止する事が確認できました。
     (勿論、モードスイッチをセンター上側にすれば純正ECUも問題なく充電制御を行い、発電時間が長くなるのが確認出来ました。)
    今回もマイエリのK24Aが燃費の悪い寝起きの10分程度の走行を行いましたが、エンジン始動直後の燃費の悪化が減った感じと、オルタネータの発電にトルクが食われないので、トルクフルになった感じがしました

    ブレーキチャージだけで、ソーラーパネルでの充電が違う日中と夜間で、どの程度、走行できるかなどのデータを取り、お金に余裕が出来たら、DC/DCコンバータを購入して制御回路を追加し、最終段階のプラス12V側の72AHも活用したTuboアシストを含めて夏位(高速や登り勾配は下側にすれば問題ないので急いでいません)に完成したいと思います。

    参考:
    センターで走行すると、バッテリーレス(=通常EDLCのみを充電)なのと、通常走行中、純正ECUが発電を要求しても、ブレーキング時以外は116AHのソーラーバッテリーを充電しないので、オルタネータの発電が最小限で停止します。
    但し、センターだと下側と違って、エンジン始動直後に純正ECUが約5分間強制充電を行うので燃費の改善は最大になりません。



    ブレーキ&ソーラー アシスト システム の 欠点
    ・鉛蓄電池は満充電を維持できないとサルフェーションが発生して短命 (ブレーキ・アシスト・システムで使用する場合は、サブバッテリーに非硫酸バッテリーが必須
    ・リチウム電池に比べ重い鉛蓄電池を使用してる為、約77Kg(ソーラーパネル8.3Kgx2+36AHバッテリー11.3Kgx4+12AHバッテリー4.3Kgx2+8AHバッテリー2.7Kg+ケース約1Kg+22AHバッテリー6.3Kg+20AHバッテリー7.0Kg+EDLC約1.5Kg-メインバッテリー約13Kg+ケーブルその他約1Kg)重くなりました (追記:5/15)

    ブレーキ&ソーラー アシスト システム の 長所、特徴
    ・大幅改善のフルZチューン後でも更に燃費改善とレスポンスアップを体感できます
    ・満充電後に車内が高温になってもリチウム電池と違い発火性がなく安全
    ・ソーラーパネルで満充電を維持可能で、ホリディドライバーでも5年~10年のバッテリー寿命が期待できる
    ・深放電しても長寿命なディープサイクルで、希硫酸ガスの発生のない完全密閉式のバッテリー9個、218AHを登載
    ・ベース12V側に116AH(36AHx2+12AHx2+20AH)、プラス12V側に80AH(36AHx2+8AH)を登載
    ACC純正Audioを高音質化してサイドコンソールのAV機器にも電源を供給できる20AHのサブバッテリーを登載
    ・フロント加重が約8Kg軽くなった22AHの小型スターター専用バッテリーを登載
    ・エンジンを停止させない為に12.1V以下になった時は、22AHの小型スターター専用バッテリーを瞬間使用
    ・駐車中にソーラーバッテリー(=116AH+72AH)を空にしてもエンジン始動可能
    ・数PSといわれるオルタネータの発電負荷を最小限に出来、燃費改善やトルクアップ効果が期待できる
    ・数PSといわれるオルタネータの発電負荷をブレーキ時に使用できる
    ・通常走行で、22AHの小型スターター専用バッテリーもソーラーバッテリーも充電する必要がない、約1AH相当で、しかも蓄電容量に伴って電圧が変動するEDLCをメインバッテリーとして使用する事でオルタネータの発電時間が最小
    ・EDLCへの通常アシストでベース12V側の116AHで最大60Aが可能
    ・EDLCへのTuboアシストでプラス12V側の72AHで最大20Aが可能 (夏位に加速&燃費改善の為に追加予定)
    ・自宅持ち帰り用の12AH、2個(長距離走行時以外、1個は自宅にある事が多いです)は、通常電圧では最大2.2A/個しか供給できませんが、ベース12V側の116AHが12.2V以下では最大17A/個の供給が可能
    ・緊急用の満充電を維持したまま使用されない車外持ち出し自宅持ち帰り用8AHのポータブルバッテリーを登載
    ・災害時は、取手付の大容量の36AH、2個(ベース12Vとプラス12Vの各1個)も自宅に持ち帰り使用できる構成
    ・変換率18.5%のソーラーパネルは、走行時や駐車時に影が出来ても発電量を維持出来易い、前後に2枚並べるレイアウトを採用
    ・180Km/h走行にも耐える様に約5cm車高調で下げ5cm以内にする事で標準車高を維持、横風に強いパネル下の風の流れも考慮、僅かにダウンフォースが出る様に取付済
    ・100W+100Wに加え、ベース12V側だけ最大11.12Aでソーラーチャージできる100Wx2で使用できるスイッチあり
    ・プラス12V側のバッテリーは、2ポイントの温度スイッチで自動的に稼動する、車内上下循環ファン、排気用ファン、吸気用ファンで使用、車内温度上昇を抑制して車載機器の保護も可能
    ・ベース12V+プラス12V=24Vで、2KW(100V,20A)の正弦波(50Hz/60Hzの切替可)DC/ACインバーターが高効率
    ・ノートパソコン用24V→19V、12V→19Vの、100Vを介さない高効率なDC/DCコンバーターを登載
    ・WiFiルーターや各種充電器、プリンターなどをシートベルトだけで簡単に助手席に車載できるプリンター棚に電源供給
    ・純正ACCに連動した複数のアクセサリー電源出力と、純正Audioの駐車中使用の為の電源制御回路を内臓
    ・夜間や雨天時のアシスト低下を補えられる無駄な減速エネルギーをリサイクル出来るブレーキチャージが可能
    セルモーターと違い例えブラシが1.5mm以下になり発電できなくなってもエンジンが始動でき、夜間でさえ何時間でも走行が可能でディラーまでブラシを購入に行けるので、オルタネータの事前メンテナンスが不要
    ・ソーラーバッテリーとソーラーバッテリーがなくても、サブバッテリーのみで、ブレーキチャージを活用したブレーキ・アシスト・システムとして稼動
    車載したまま、ユーザー車検に通りました (追記:5/15)

    追記:5/7

    ブレーキング時間が思った以上に少なく、停車後、約0.5秒で発電を停止してしまうと十分な充電が出来ず、ソーラーアシストが弱まってしまう事が確認できたので、日中なら 下側(始動、燃費&レスポンス優先時に使用):ブレーキチャージ のままでも走行出来る停車中の発電が停止しない様に配線を変更して約10Km位走行して来ましたが、いい感じです♪
    (夜間、センターで走行すると、ソーラーパネルでの充電はありませんが、日中貯めた電力とブレーキング時の充電で貯めた電力でEDLCをアシストして走行時のオルタネータの発電が最小限で、日中の下側程ではないですが燃費改善やレスポンスアップが期待できます。)
    PowerMOS FET による電子スイッチや 8sqプラス配線(約2m)、約21sqマイナス配線(20sq約2m+22sq約3m)、Fuse、コネクタなどの電圧降下があっても 14.14V程度が供給されていて、十分な充電がされる事も確認出来ました。
    (5/10追記:V-Earth-1 Hyper から Z-Earth-HZ Special + FinalAid-1-V に変更して、サブバッテリーなどの共用アースまでの長さを約2m短い約3mに出来ました。5/16追記:レスポンスアップに加えエンジン始動直後の5Km以下の燃費も、目標通りに改善されてる事が確認出来ました。)

    参考:
    下側では、ブレーキペダルを踏まなければ、数PSのパワーが食われるオルタネータは発電せず、ソーラーパネルで発電してる電力トランクスペースのSWで、100Wと200Wを切替可能とソーラーバッテリー(&サブバッテリー自宅持ち帰り用バッテリーに蓄えられた電力で走行しますので、燃費がよく、アクセルが重くなる事がありません。
    但し、エアコンを使用すると使用電力が増え、スターター専用バッテリーが瞬間的に補助して使われる事があります。 (ロー・バッテリーの警告灯が点くまで夜間でも数時間走行できますが、点灯後は、センターでの走行が必要です。)

    追記:6/16
    10・15モード燃費10.2Km/Lのマイエリのエンジンが完全に暖まってる時の自宅近く4.6Kmの燃費(12.2Km/L、5箇所で信号停車が計測出来ました。

    テーマ : 節油、チーム-6.JP
    ジャンル : 車・バイク

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