■更新履歴
1⃣ 23/2/21 回路図訂正および電圧計にリレー追加など
2⃣ 23/2/25 ダイオードの並列接続の説明追加
3⃣ 23/4/12 500km程度走ってみての使用感など
今日ようやく必要な部品が届いたので、テストをしてた
↓はUSB充電でキャパシタに充電中
手持ちの充電機では1.5Aのものが最大だったからそれで充電
PC電源から昇圧して充電するより3倍くらいの充電時間がかかるわね
そして今日届いたのが画像の下側に写っている昇圧/降圧コンバーターである
過去記事で紹介した昇圧コンバーターは6V以上の入力電圧でないと働かず、USBの定格電圧である5Vでの入力に対応してなかったので(確認不足)↑の昇降圧コンバーターを買ったのだ(↑のは3Vからの入力でOK)
テスト結果だが、USB5V入力→15.5Vに昇圧して問題なく充電出来た(キャパシタの電圧は2.7✕6=16.2Vまで)
昇降圧コンバーターに貼り付けたヒートシンクを触るとほんのり暖かい程度
1.5Aくらいの電流では全く無問題のようだ
↑のURLの画像は昇降圧コンバーターの電圧計の数値が表示されているが、キャパシタにつないでUSBから印加すると、キャパシタに電荷が溜まってない状態で充電しても電圧計すら点灯せず、電源LEDも点灯してなく(コンバーター単体では5V入力で動作OK)どうしたものかと考えたが、テスターで電圧を測るとちゃんと電圧は上がっていた
そしてキャパシタの電圧が14V超えた辺りから昇降圧コンバーターの電圧計やLEDが点灯した
謎である
それにメタルクラッド抵抗も余裕を持って50W2.5Ωのものにした
過去記事で紹介したものだと電圧降下が激しい&充電時間が遅いというのが理由
いずれにしてもこれで過去記事で紹介した要求仕様を満たすものが完成した
・車載時はコンデンサチューンとなりバッテリーの補助
・ジャンプスターターとして使う時はバイクから取り外してUSB充電可能
といってもブースターケーブルも別で積むからUSB充電は要らない機能だろうがね
バッテリーがダメ(電圧が下がっている)でもキャパシタに電荷があればセルくらいは回せるだろう
キャパシタでバッテリーの補助になってるようなので、バッテリーの電圧が急激に下がるとか、あまり無いケースに思われるが「遠出してエンジン切って一泊→翌日にバッテリー上がり」というケースも、一応は想定はしておいた方が良い
バッテリーが寿命で電圧降下しててもキャパシタに電荷が溜まっていればセルを回してエンジンを掛けられる上、キャパシタが正常に動作しているうちはそこからバイクに電力が供給されるわけなので、最悪バッテリーが死んでいても問題なく走行出来ると思われ
エンジン停止して休憩のようなシチュエーションだと、数時間くらいはキャパシタに電荷が溜まっているので、バッテリーが上がるような状況にはならなそうであるが、AutowitのSuper Cap2と同じく、弱ったバッテリーに直接つないで昇圧→エンジンかけるという想定もしておく
とゆーことで回路図を修正した
この回路図では左下のリレーのコイルに電流を流さないと昇降圧コンバーターに接点が切り替わらない
1⃣エンジンを停止している状況として、簡単に付け替えれるようにリレーのコイルとバッテリーの+をつなぐワニ口クリップ付きの配線を並列に追加しようこれでエンジン停止時でもリレーのコイルに電流が流せて昇降圧コンバーターで昇圧出来る
通常時はエンジン始動で12Vが出力される箇所に接続しておき、並列でワニ口クリップをつないでショートしないように絶縁して、適当な場所に置いておく
1⃣↑これは単純にリレーのコイルに電流を流せば良いだけだから、車載する予定のブースターケーブルでリレーのコイルとバッテリーを繋げればいいと思う
それとリレー✕2の逆起電力防止のための整流ダイオードを追加した
逆起電力に関してはggrks
2⃣↓の回路図では整流ダイオードを並列接続にしてありますが、整流ダイオードを並列接続しても接続した分✕個数にはならないそう
とりあえず車載までまだ時間があるから、もう少し容量の大きい整流ダイオードに入れ替えよう
テストしてた時はそんなに熱くもならず全然大丈夫だったけどね
回路図は過去記事から結構大幅に変更した
過去記事ではエンジン始動→昇圧コンバーターで抵抗を挟んでやんわり充電→ハンドルに設置したスイッチでリレーの接点を切り替え、バッテリーと並列に接続する、としたが物理スイッチでの切り替えが面倒だということと、スイッチを切り替え忘れる場合があるので、↓の一定の電圧まで電圧が上がったらリレーの接点がつながるという電圧検出モジュールを使って自動で切り替えることとした(↑の回路図では適当なシンボルが無かったのでリレーのシンボルを利用している。ワニ口クリップも歯車のようなシンボルで代用
)
単純に考えてUSB充電の機能を省けば、メタルクラッド抵抗とリレーだけで昇圧コンバーターなどは要らないのだが、そこは日本人であるワイ要らない機能を追加したくなるのだ
![ガーン](https://stat100.ameba.jp/blog/ucs/img/char/char3/035.png)
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![チーン](https://stat100.ameba.jp/blog/ucs/img/char/char3/045.png)
![ガーン](https://stat100.ameba.jp/blog/ucs/img/char/char3/035.png)
![ガーン](https://stat100.ameba.jp/blog/ucs/img/char/char3/035.png)
一般的なアルミ電解コンデンサは寿命が近づいてくると極端な寒さ(零度以下)で不良を起こすらしい(現実にワイのPCの電源で起こってる)が、スーパーキャパシタの場合はAutowit Super Cap2の商品ページを見ると作業/保管温度:-40℃~70℃となっているからスーパーキャパシタは大丈夫であろう(中華製なので信頼性は低めではあるが)
とりあえず部品は全て揃っているから、あとは絶縁出来るケースを作って配線やハンダ付けして作るだけ
シート下収納に合わせてプラダンで試作してみたら、思いの外小さいサイズにしないとシート下収納に入らなくなってしまった
この範囲内に画像のキャパシタと昇降圧コンバーター、電圧検出モジュール、リレー✕2個、メタルクラッド抵抗50W、その他整流ダイオードやLEDを入れなければいけないかなりスペース的に厳しそう
もう少し横幅は拡げても良さげだからシート下収納の寸法を見てそうしようあと、メタルクラッド抵抗は充電中はかなりアッチッチになるから冷却用のファンを付けた
わずか40mm角のファンではあるが、冷却効果は絶大だった
まぁメタルクラッド抵抗は200度以上耐えられるそうだが、ワイは昇圧コンバーターの上にプラダン乗せてるので、プラダンが溶けないためにファンが必要なのである
しかし、堅牢で加工もしやすく、サイズが合うケースなど見つかるだろうか最悪、プラダンの板厚を↓画像のものより厚いものを使って作ればいいや(投げやり)
結局、見えない部分だし、頻繁に取り外して持ち出すわけでもないからプラダンで完成とした
先月に暖かい日があったから、キャパシタを充電してバイクに取り付けて乗ってきてみたが、エンジンが元気!とかは体感出来なかった
ただ、信号待ちでブレーキ握ってウインカー付けて、というシチュエーションでキャパシタを付けてないときより、電圧計の変動が明らかに下がらないことがわかった(ブレーキランプとウインカーバルブがハロゲンのVストは消費電力が大きい)
電圧計の数値を信号待ちのときに見ていたのだが、キャパシタ取付前はブレーキとウインカーを点けてると結構な電圧降下(アイドリング時マイナス1Vくらい、もしくはそれ以上)があるのだが、キャパシタから電気が供給されているおかげで電圧が下がらないのだろうな
完成したらまた記事にする
完成した
家族が冬の間、乗らないカブのバッテリーを取り外してたまに充電しているのだが、実車と同じようにテストしたいので、これを使う
テスト結果は良好である
ただ、シート下収納に納めるためにかなり小さく作る必要があり、配線作業は困難を極めた
キャパシタが完全に放電した状態で概ね3分程度でバッテリーと並列に接続する12.5V程度まで上昇したバイクのエンジンをかけて暖気して走り出す辺りには既にキャパシタに充電は終わってるということになる
(この場合の充電完了というのはリレーの接点がコンバーターからバッテリーと並列接続することを示す)
USB充電でも最大1Aの充電器を使って充電してみたが、電圧が14V辺りまで上がってくると充電速度が落ちてくる
USB充電器をワットメーターにつなげて、消費電力をモニターしていたが、最終的にキャパシタの電圧が14.7Vになった辺りでUSB充電器から出力されなくなった模様ちなみに1.5Aの充電器では15.1Vまで上がっていた
USB充電中↓
テストでICが焼けてしまったUSB昇圧コンバーター
端子と入力部分は生きているので使用
↓は電圧検出モジュール
表示はキャパシタの電圧であるWX-001Vの上に乗っかっているのは降圧コンバーター
WX-001Vの駆動に12Vが必要なのだが、バイクのアイドリング時の電圧(13~14.5V)で通電させて大丈夫なのか不明だったので、降圧コンバーターで12Vに落としておる
12.3Vではまだリレーが切り替わらず、キャパシタに充電中
画像上部にコンバーターの電源ランプが点灯しているのがおわかり頂けると思う
↓キャパシタの電圧が12.5V以上になると電圧検出モジュールのリレーがつながって、バッテリー↔コンバーターからバッテリー↔キャパシタに切り替わるこれでバイクのエンジンがかかっている間はバッテリーとキャパシタが並列に接続されていることになる(電圧検出モジュールで設定した12.5Vを下回らない限り)
電圧表示右側にリレーがつながっていることを示すLEDが点灯している画像には切れてしまって写っていないが、コンバーターの電源が切れてバッテリーと並列に接続されている状態
電圧検出モジュール(WX-001V)の設定は[F02」に設定した
商品説明文を読むと
2> 放電モニタリング: 測定された電圧が電圧v2よりも高い場合、リレーはオンになり、電圧がv1よりも低い場合、リレーはオフになります。
とある
V1を12.0V、V2を12.5Vに設定してある
つまり「12.5Vを超えるとリレーがオンになり、12.0Vを下回るとリレーがオフになる」という設定になっている
バッテリーとキャパシタを接続する時に電位差がある(例:バッテリー12.5Vでキャパシタが0V)と一気に電流が流れてスパークするが、電位差が無ければスパークしないので、10、11Vくらいで接点を切り替えても良いかもしれない
実際に使ってみないとなんともいえないが、運転中にキャパシタから電気が供給されて、どの程度電圧が変動するかでこの設定値をイジる必要があるウインカー、テールランプはLEDに変えてなく消費電力が結構大きい(ウインカーバルブ20W/個、テールランプは21/5W)テールランプはLEDのやつをアリエクから買ったのだが、純正が普通のハロゲンで所謂「暖色」系の色に対して、赤色のLEDバルブを買ったせいもあり、テールレンズも赤なので、純正ハロゲンバルブと比較してかなり暗くなったのでお蔵入りとなった
キャパシタ運転中はキャパシタに電荷が溜まってない時以外は、常にバッテリーと接続していないとコンデンサチューンとして意味ないので、電圧検出モジュールの電圧は乗りながらキャパシタの電圧がどの程度変動するかで要設定だわね
配線がね…大変なのよバッテリーと並列接続している箇所は3sqのモノタロウのブースターケーブルを切って使っている
3sqのケーブルではあるが、被覆が太すぎる
スーパーキャパシタの寿命は10万回のサイクルと言われているのだが、寿命が来て交換となったら中々に大変ではある
ちなみに電線は単品で買うより、ブースターケーブルとして買った方が安い
↓のブースターケーブルは3mもあるので、今回の配線に使って余ったやつはワニグチクリップを小さいものに付け直してブースターケーブルとして使う
https://www.monotaro.com/p/3511/6873/
キャパシタの電圧変動を見るために電圧計をハンドル周りの見やすい位置に付けるのだが、キャパシタに電荷が残っている状態では、例えば家に帰ってくる→エンジン停止しても電圧計はキャパシタからの電荷で表示し続ける、ということになるので、1⃣電圧計にスイッチつけないとだわ1⃣←これに関しては物理スイッチがやはり面倒なので、リレーを使ってエンジン始動→電圧計表示にしようと思うエンジンを切ればリレーの接点が切り替わり、電圧計もオフになるようにする
中華製の電圧計など、表示がすぐにダメになりそうですからな
なんつーか、文章書くのが苦手なのでこれまで書いてきた文章読むと意味不だし、同じようなことを繰り返し書いてるし、説明がしづらいので何やってるか意味不な部分があると思うが、一言で言うとコンデンサチューン&ジャンプスターターである(理論上は問題なく動作すると思う)、もしこれを作ろうとしている人がいたらわかりにくくて申し訳ない(多分いないと思うが)
途中、コンバーターの電圧が上がらない、メタルクラッド抵抗の変更等々の紆余曲折あったとは言え、一応完成の運びとなったのは喜ばしいわね
コンデンサチューンに関してはよく言われている「オカルトチューン」なので効果のほどはどうかと思うが
あとは車検を通してから取付するのみである(車検時にケチ付けられて落ちないように)
車検の期限日は今月なのだが、とてもバイクに乗れるような気温ではないので、冬の乗らない間に止めていた任意保険の再開時期である4月に車検を通しにいこうと思っているので、それまでおあずけである
以上である
3⃣ 23/4/12追記
車検も通しておおよそ500km程度だがこのスーパーキャパシタを取り付けした状態で走ってみた
結果、何も変化を感じられなかった
今年1月にエンジンオイル(スズキエクスターR7000)、タイヤを交換する前に100kmくらい乗った時、試しに完成前のスーパーキャパシタを取り付けした時の燃費は燃費計読みで28km/Lだった(冬なので寒かったと思うが気温は10℃くらいだったと思う)
夏場の気温が高い時期は年間を通して一番燃費が良くなるが、その時期は燃費計読みで33km程度を記録したこともあった(かなりエコ運転だったが)
それが4月に入り、気温は20℃でエンジンオイル交換(ヤマルーブスタンダードプラス)、タイヤをメッツラーツアランスネクストに交換後、気温が高い方が燃費は上がると思うのだが、メーター読みで28.0km/L、満タン法で28.8kmと大差無かった
コンデンサチューンで言われている吹け上がりが軽いとかそういうのも全く体感は無く
キャパシタの電圧計を付けているからリアルタイムで電圧は確認出来るのだが…
信号待ち時は、ブレーキランプ点灯(21W)とウインカー点滅(21W✕前後)するとキャパシタの電圧が下がっていくのがわかるから一応はバッテリーの補助にはなっていると思われる
結論…
はい。立派なオカルトチューンでした。
本当にありがとうございました