リチウム化換装依頼(NUT’S製CREA5.3X Evolution)2022/06/07 追記更新

DIYを実践される方へお願い

当記事の内容はすべて自己責任において実施されている内容です。記事の内容を元に改造を行った場合に発生しうるいかなる責任も当方には発生いたしませんことご理解ご了承ください。また同様に改造を行った結果不具合が発生した場合、車両販売元のナッツでの保証が受けられなくなることをご理解ご了承ください。あわせて当HPの快適化内容はナッツでの改造として受け付けられているものではありません。ナッツでの安全保障確認ができているものではありませんので、記事内容の改造快適化をナッツにご依頼することはお控えいただきますようお願いいたします。すべて自己責任であることをご理解ご了承の上お楽しみいただければ幸いです。

自分もエボシステムのCREAにマイエボなる100V系Addinリチウムユニットを乗せていますが、いつかはオールリチウム化を夢見る少年(おじさんですが)です(笑)

今回同じくCREA EVO乗りのN氏からリチウム化換装依頼をうけました。条件としてはノークレーム、で全資材面倒見てくれる太っ腹q(^0^)p しかも以降の検証作業にもおつきあいいただけるとのことで、これは願ってもない好案件です。そんな好意に甘えさせていただきましてリチウム化作業をしましたので記録に残しておきます。

以前にも書いていますが、人様の車両への施工、ましてや事故や発火などあってはならないことも加味するとなるとどうしても慎重にならざるを得ません。自分のマイエボでも結構その辺りの検討はしましたが、いざ人様の車両となるとホント悩みますね(^^;

部品一つでも信頼性とか耐久性とか。それでもコストダウンは必要で、信頼性とコストや安全性との兼ね合いを考えるとホント悩みます。ショップの値段設定考えると、やっぱりそういうところも織り込んでの価格設定だと思うと妙に納得したりする今日この頃です(笑)

お願い

近年のリチウムイオンバッテリー(LiFePO4)は内蔵BMS(バッテリーマネジメントシステム)の性能が向上し、異常時には充電を抑止したりする機能が装備されています。ただし、その抑止機能はあくまでも最終案全装置としてとらえるべきであると考えます。

鉛バッテリーのシステムにリチウムイオンバッテリーをポン乗せしてハイOK!というのはあまりにも乱暴ではないかとおもいます。

リチウムイオンバッテリーは安全で安定しているバッテリーとはいえ、ひとたびバッテリー内部で損壊、ショートしたりすればドラゴン花火のように火花と炎を吹き上げ出火爆発します。

バッテリーが煙を噴いてるのを見つけて取り出して対応すればいいやなんて考えている人がいましたらそれは大きな間違いです。実際そんな時間的余裕なんてありません。事が起きれば数秒程度で出火爆発に至ります。

火災で焼失なんてもう自分だけで十分です(自分は横転出火ですが、苦笑)

というわけで、もし自身で自己責任においてリチウム化にチャレンジされる方は、安全対策を十二分に、10年スパンでの長期使用に走行振動などを鑑みて、簡単に考えないように慎重におこなってくださいね!

今回のご依頼車両は次の通り。

依頼車両

NUT’S製 CREA 5.3X Evolution です。電装系装備は一部改造済みで

  • 500A鉛バッテリー

となっている車両です。

ソーラーパネルもついています。

こんな感じの車両をリチウムイオンバッテリー化していきます。

まず目標として目指すところは次の通り。

架装目標

  • リチウムイオンバッテリー化(600A)
  • 走行充電回路をリチウム対応(充電量MAX60A)
  • エボリューションシステム特有のインバーター充電時には元々の性能を発揮出来るよう対応(充電量MAX40A)
  • ソーラー充電回路もリチウムイオンバッテリー対応

今回の仕様で費用は機器部品代だけで約60諭吉!Σ(゚д゚lll)

この価格を想像するだけでおいそれとは自己チャレンジ出来ませんf(^^;) ポリポリ
今回被験者になっていただけたN氏には感謝しかありませんね!

というわけで換装作業前の電装中枢部はこんな感じ。

施工前の実車の写真は取り忘れたので同じ構成の自分の車両の写真です(笑)

おなじみEvolutionユニット
AC充電器x2に鉛バッテリー300A+200A

基本構成はエボリューションシステムの鉛バッテリー5つ。

これらをリチウムイオンバッテリー化していきます。

用意した部材

  • Renogy DC-DC 走行充電器 60A
  • Renogy Rover 20A 12V/24V用 MPPTチャージコントローラー
  • Renogy ヒート機能付き スマート リン酸鉄リチウムイオンバッテリー100AH 12V ×6台計600AH
  • エボシステム対応リチウム化対応回路ユニット
  • 配線用部材各種

換装時に注意した点

  • 極力既存のエボリューションユニット自体に手を入れない
  • 走行充電時とインバーター充電時のそれぞれにおいて、最良の充電量を確保出来るようにする
  • 長期使用する回路のために、出来る限り安全性、信頼性の高いパーツを使用する
  • 出来る限り振動による接触などの摩耗ショートを考慮した配線にする

換装した際の作業写真はこちら。

既存の外部AC充電器と鉛バッテリーを撤去しつつ設置箇所の確保をおこなっていきます
走行充電器と外部AC充電器は2階建て
だいたいの配置確認。バッテリーに電圧が記載してある理由は後述で
Evolution用リチウム対応回路
配線完了!
残りの200Aはサードシート下

今回搭載するリチウムイオンバッテリーはヒート機能付きです。

ヒート機能付きを採用する理由

  • リチウムイオンバッテリーは0度以下で充電すると、リチウムに棘が発生して絶縁体を破ってショートして発火する可能性がある
  • ヒート機能無しのバッテリーを採用した場合、外部で温度制御が必要になるので内蔵が選択出来るのであればそちらがより安全
  • 温度系安全確保に手間いらず(笑)

低温対策は問題なし。

流石にセカンドシート下に走行充電器と400Aを納めるとかなり圧迫な感じですね(^^;

ただでさえ鉛バッテリーでのインバータ充電時でも熱対策が必要である状況において、走行充電でも廃熱が加わると熱対策は必要ではないかと思います。

今回は時間の関係で見送りでしたが自分が対策している廃熱対策を導入した方がいいでしょう。

あと、所々細めの配線が束ねてあるのにお気づきだと思いますが、これは6個のバッテリー間を接続する並列ケーブルです。セカンドシートとサードシート下に分かれて設置している為、それぞれの配線長は一番長い配線にそろえる必要があります。

鉛バッテリーの時にもそろえるのは必要でしたが、このリチウムイオンバッテリーは各バッテリーのバッテリーセルを自動均等化する機能が搭載されています。そしてそれらは各バッテリー間の通信によってすべてのバッテリーセルを均等化するように動作します。その際0.1V単位での調整になってくるため、配線の差(配線抵抗)によって電圧が変わるのはよくありません。よりシビアな接続要件が求められる様になりました。

上記の写真の中でバッテリーに電圧を書いたテープが貼ってあるのにお気づきになった方もいると思います。これはすべてのバッテリーを並列説属する際に、各バッテリー間の電圧差をある程度の範囲にしてから接続する必要があります。取説で並列接続は推奨4個までとなっており、その場合の並列接続時の各バッテリーの電圧差は1V以内が指定されています。

今回は6個と推奨外の接続数となります。推奨ということは何かしらの対策があるのであろうと思いRenogyに相談したところ、各バッテリーの電圧差を0.1V以下にするようにRenogyから指示があったためです。というわけで電圧記載のテープはそういう理由からでした(笑)

一通り動作確認をおこなっていきましたが、最初は思わぬハプニングや設置上のトラブルなど、紆余曲折ありました。

流石に他人の車両でここまでいじくり倒して駄目でした!ではどうにもならないので内心かなり焦りましたが(苦笑)、最終的には問題なく想定通りに動いてくれましたq(^0^)p

リチウム600A、こればかりは使ってみないと何とも言えませんが、QOL向上してより楽しいキャンカーライフが送れると嬉しいですね!

こうして換装作業をおこなうに当たって、ナッツの組み込み内容や対策を見ていくと、考えられて組み込んであるんだな~というのがとてもよく分かります。販売後にもアフターフォローがあるわけですし、出来る限り壊れないように、安全に動作してもらうための企業努力が感じられますね!

2022/05/25 追記

その後の経過観察報告です。

想定どおり、走行充電器の廃熱によってセカンドシート下の環境温度が50℃を超えることが分かってきました。環境温度が50℃を超えるという事は、機器の温度はそれ以上であると予想出来ます。

Renogyの走行充電器は50℃になると充電を停止する安全機能が備わっています。

これにより走行充電時に環境温度が50℃を超えた付近で充電停止と再開を繰り返しているのが現状です。それでも走行充電時に安定して40A以上充電しているので、鉛バッテリー時のように充電に時間が掛かるイメージは無いようです。

2022/06/07 追記

高温対策としてセカンドシート下から廃熱する機構を取り付けました。

元々あった換気口にクロスフローファンを設置します。クロスフローファンはエアコンなどで使われている円筒形のファンが回って送風するタイプのファンです。通常のプロペラタイプのファンと違って風量を確保出来るので廃熱にはもってこいです。

上部換気口
クロスフローファンを設置

セカンドシート下の環境温度によって自動でファンが動作するように補機を取付、ファンの回転数も調整可能にしました。セカンドシート下の環境温度が30℃を超えると自動でファンが回って廃熱をおこないます。

これにより、走行充電時でも環境温度が40℃を超えることは無くなりました。真夏ではないのでまだ検証は必要ですが、現時点においては廃熱問題は概ね大丈夫なようです。

今後の対策として現在の対応回路では、走行充電時にインバーターを併用すると充電電流量が落ちてしまうので、充電電流量を上げるための回路を追加する改修も検討中です。

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