The Search for Extra Terrestrial Intelligence at UC Berkley
太陽はスゴイが東京電力も凄い。  オフグリッド発電への道

どんどん増えるソーラー発電関連機材・・・
今回は175[W]パネルの追加と、MPPTソーラーチャージャー、
それからBluetoothアダプターでスマホ管理が出来る奴をば。
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RENOGY社のROVER 20A仕様+Bluetoothアダプター
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スマホアプリ RENOGY DC Homeからコントロール・モニターできます。
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今回は・・・って、前回から半月も経っていませんが(^^♪

ソーラー発電でパソコンを使い、LED照明や扇風機で凌いで
いましたが、流石に35℃ともなるとエアコンを使わないと
仕事にならん!!
特に今週からはチョット精密関連のマシンを組み立てているため、
どうしても室温を25℃、50%に保たなければなりません。
当然に汗もかきたくない状態。

そーなると、もはやソーラー発電は何処かへ行ってしまいます。
外気温35℃で室温25℃、50%に保つには、エアコンをオーバー
1[KW]連続稼働させなければなりません。
ソーラーじゃあ、とても歯が立たない・・・
200[W]Ave.の冷蔵庫を24時間連続稼働させるための電力量は4800[Wh]
にもなります。たった200[W]なのに。
だから、オーバー1[KW]連続稼働なんて、実はもの凄いエネルギー消費量
なのです。テスラのメガパックが欲しくなりますね。
イヤ、要らね。
こんな電力を安価に安定的に供給してくれる東京電力もまた、
凄いなあ〜と思いました。こんなのソーラーで組んだらいくら掛かるか
分かりません。

さて、
しばらくはDOKIO社の200[W]ポータブルソーラーパネル+PWMチャージ
コントローラを使い、パネルだけRENOGY社の175[W]×1枚で運用
して来ました。そこで、今回はもう一枚パネルを追加して350[W]とし、
チャージコントローラをMPPTタイプに変更。
パネルは2枚直列にし、パネル側を24[V]システム、
バッテリー側を12[V]システムにアップグレードしてみました。
チャージコントローラが自動的に電圧調整をやってくれるのです。

スマホアプリで冷房の効いた部屋からモニター出来るようになり、
快適そのものです。PWMよりもMPPTタイプの方が高性能であり、
かつ、12[V]よりも24[V]の方が充電効率が上がります。
これは、パネル電圧の追跡レンジが広がるからです。
効果あって、PWMでは5[A]そこそこでフラフラするような薄曇りでも、
15[A]以上を叩き出しています!! お〜、コリャスゴイ。

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天体撮影遠征用の筈が、いつの間にやら(^^♪  オフグリッド発電への道

どうしてこ〜、のめり込んでしまうのだろう?(爆)

あっちゅー間に3台目のインバーターが・・・
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それも3000[W]という大出力機。
元々は遠征撮影用にポータブルバッテリーを組んだのですが、
いつの間にやら仕事場環境も常時ソーラー蓄電システムで稼働
しているとゆ〜・・・
更に、家の電力までオフグリッドソーラーで組もうと考え始め、
アレコレ・あれこれやっています。

流石の3000[W]インバーター。風格十分。
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GIANDELと言うインバーターメーカーはオーストラリアの会社ですが、
製造は中国で行っています。どの製品もしっかりとした作りで、
コスパ最高な商品と言う印象です。

左が仕事場用1200[W]品、右が家用3000[W]品。
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1200[W]インバーターをオーバーロードで即死させた電子レンジ。
三洋電機製の出力500[W](消費電力950[W])、1300[W]オーブン機能付き。
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50/60[Hz]のヘルツフリー機種ですが、このインバーターは55[Hz]
出力のため、1140[W]を消費していました。
3000[W]インバーターでは、当然の如く安定動作しました。
また、
1300[W]オーブン機能も大丈夫でした。
ま、バッテリーがLiFePo4の120[Ah]ですから、この程度が限界です。
変換効率90[%]を考慮して逆算すると、バッテリー側には約112[A]もの
電流が流れたことになります。
アンダーソン互換コネクタ(50[A]仕様)×2連、やや足りません。
ケーブルは8[mm2]×2連で120[A]対応です。

三菱の330L冷蔵庫もヘルツフリーですが、55[Hz]で駆動すると
起動・停止を3回繰り返し、4回目で無事起動できます。
これは1200[W]インバーターでも同じ挙動でした。
つまり、ヘルツフリーとは言っても、50[Hz]でも60[Hz]でもない55[Hz]は、
冷蔵庫にとって想定外の電源と言う扱いなのでしょう。
場合によっては起動できない(させない)機器もありそうです。
メーカーの販売店は全然問題ない、起動を繰り返すのは1200[W]機の
突入電流オーバーが原因と言っていましたが・・・違いますね。
だって、3000[W]インバーターだって同じ挙動でしたから。
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三洋電機製の6畳用エアコン(1996年製)
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室温30℃に対して設定24℃時、756[W]。
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コンプレッサーの状態によってON-OFFを繰り返すため、
平均電力だと200[W]程度でした。(11h37m連続測定)

久しぶりの快晴!

天体観測同様、ああ、今日も晴れて良かったあ〜と感じる今日この頃です。
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緊急告知:古いバッテリーを廃棄せよ!!  オフグリッド発電への道

緊急告知:古いバッテリーを廃棄せよ!!

・5年経過した鉛ディープサイクルバッテリー

・UPSに入ってる、何時交換したか不明な鉛バッテリー

・電極が露出した開放型鉛バッテリー

まだ使えるかも?

まだ使えるじゃん!

インジケータ―も時々は緑になるので大丈夫かも?

超一流メーカー品だから、無人で夜間充電させても大丈夫

撮影が終わったから、枕元でカメラ用バッテリーを充電しておこう

互換バッテリーでも、実用上は問題ないみたい

さあ、ぜ〜んぶまとめて

RISK OF FIRE!!

ですよ!!

家を火災で失うリスクがあります!

就寝中に火災で焼死するリスクがあります!

無人充電はやめましょう!

信用してはイケマセン!

互換バッテリーはもっての外と考えましょう!

スマホを充電したまま寝ないでください!死にますよ!

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RISK OF FIRE!! G&Yuよお前もだな・・・  オフグリッド発電への道

あわやバッテリー火災(その3)です!!

G&Yuの115[Ah]ディープサイクルバッテリーが発熱昇天しました。
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今朝、仕事場に到着したら家中にキナ臭い臭いが充満していました。

あ〜、またやっちまったか・・・(-_-メ)

なんて、のんきなことを言っている場合ではありません。
早速2階で充電中だったディープサイクルバッテリーを見に行くと、
案の定、超一流メーカーのディープサイクルバッテリーから煙が
出ており、これまた超一流メーカーのバッテリー充電器は
素知らぬ顔で充電を継続中でした。

7年3箇月経過したディープサイクルバッテリー。
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メンテナンスフリーバッテリーですが、充電中はこの小さな穴から
水素ガスが発生するため、窓を少し開けて充電していました。
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この穴から煙がモクモク出ており、部屋中に充満。
おそらくは水素ガスもたっぷりと含まれている筈です。
そーっと家中の窓を全開にし、しばらく待機。
その後、充電器の電源をOFFとし、更に待機。
15分後ぐらいに充電器の電源コンセントを引っこ抜き、
その場を離れて1時間待機。

発見があと30分遅れていたら火災になっていたかもしれません。
この3年間で危険昇天した鉛ディープサイクルバッテリーは3台です。
つまり、

寿命が来たバッテリーを無人で充電するな!!

もう、これは確実に言えると言うことです。

・UPSに入っている3年以上経過した鉛バッテリー。

・まだ使えるだろうとセコく使い続けているディープサイクルバッテリー。

さっさと廃棄してください! 火災になってからでは遅いです!

さて、
これらの発熱・昇天バッテリーは全てディープサイクルであり、
補水などのメンテナンスが不要と言うことになっています。
しかし、
充電中に水素ガスが発生する訳ですから、徐々に水分が蒸発している
筈で、5年もすると電極が液面から顔を出していることでしょう。
一般的な車のバッテリーは開放型という、時々は純水を補水するタイプ
です。寿命になるとバッテリー液の比重が下がり、希硫酸から
ただの水になってしまいます。
そして、電極が崩れ出し、いくら補水しても復活せず寿命となります。
メンテナンスフリーバッテリーは補水出来ないため、
まだ使えるだろうと充電を続けて発熱・崩壊させてしまうリスクが
あります。既定の充電電流でもそうなります。

RISK OF FIRE ですね。

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オフグリッド発電への道  オフグリッド発電への道

リン酸鉄リチウムイオンバッテリーが出たことで、自家発電への
興味が現実味を帯びて来ました。
仕事場の電源は、ほぼ自家発電で賄えるようになりました。
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遠征撮影にも使えるように、中型インバーターと小型インバーター
を切り分けられる構造としました。

中型インバーターは12[V],1200[W]仕様です。
これで普段の仕事環境が十分に賄えます。
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遠征時はLiFePo4バッテリー+小型インバーターを持って行きます。
300[W]仕様で十分です。
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例えば、SkyMaxイギリス式+ノートPC+冷却CMOSカメラで60[W]程度です。
遠征用LiFePo4バッテリーは12.8[V] , 120Ah , 1536[Wh]ですから、
最大放電率90%まで使うと23時間も使える計算です。
鉛ディープサイクルバッテリーとは比べ物にならないエネルギー密度。
放電特性がフラットなため、インバータシャットダウン閾値に引っ掛かり
難いです。実容量は3倍くらいある感じですね。
もう鉛バッテリーには戻れません!

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現在のソーラーパネルはコレ1枚。
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RENOGY社の175Wパネルです。
国内出荷(埼玉県川口市)で届きますし、品質も性能も申し分が
ありません。良い品だと思います。

既にDOKIO社の200[W]ポータブルパネルもあるため、
有事の電源確保は何とかなるでしょう。

停電時に一番困るのが冷蔵庫ですが、仕事場の冷蔵庫330[L]、
我が家の冷蔵庫560[L]を常時駆動させるのはキビシイです。
測定の結果、330[L]機で150[W]Ave.、起動時500[W]程度必要です。
起動時は余裕ですが、150[W]を24時間稼働させると3600[Wh]も必要に
なります。120AhのLiFePo4バッテリー×2台並列の規模です。
雨や曇りで発電効率が落ちると、途端に夜間の連続使用に影響
してしまいます。

そういう状態ですから、12[V]駆動で40[L]クラスのポータブル冷蔵庫
も用意したいところです。これなら50[W]程度なので余裕です。
最近のLED照明は5[W]〜24[W]程度が主流です。
デスクライトは5[W]程度で十分であり、もはや100[W]電球など有り得ない。
5[W]LEDデスクライト20台分ものムダ電力を消費するのですから。

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観測所は1810[m]の高所にありますが電気は来ています。
でも、山水の水道組合から脱退したので水は出ません。
行くたびに10リットル程度を使用し、10リットル程度を貯蔵します。
つまり、20リットルのポリタンクで水道水を持って行きます。
3泊しても、たった10リットルで十分に快適に過ごせます。
町場での生活が、如何に贅沢なものか。

食事後のお皿は綺麗に拭き取ってから洗います。
これは家でも一緒です。
油を下水に流すと言うことが、どれだけの環境負荷になるか。
14年間、飯能市の中山間地域に事務所を構えた経験から感じます。
ここでは、自分が出した下水が自宅の合併浄化槽を経て沢へ放出されます。
トイレットペーパーはもちろん流しませんし、油ものなど
もっての外です。自宅ではないので洗濯は最小限ですが、当然に
環境負荷の小さな洗剤を、それでも必要最小限に使っていました。

暖房は薪ストーブで、14年間灯油の使用はゼロ!
灯油買っていませんし、ポリタンクも無い。本当にゼロです。
夏場は暑いですが、中山間地域ではエアコンを使わなくても過ごせます。
来客や、温度管理が必要な時だけしか使いませんでした。

どんだけエコエコアザラシや!!って思いますけど、
スギやヒノキの人工林の間伐をやって、それを有効に使って、
萌芽更新をさせて若い樹木を増やすと、CO2の吸収速度も上がるのです。
なので、日本の人工林はどんどん伐り出さなければなりません。
木は植えるのではなく、伐り出す必要があるのです。
日が入れば、草木はどんどん、勝手に茂って来ます。
それを適切に管理すれば良いのです。植えなくても・・・

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そこへ、今度はリン酸鉄リチウムイオンバッテリーの登場です。
爆発炎上し難い構造だし、鉛バッテリーの1/3の重さだし、
何よりもエネルギー密度が高くて深い放電率まで電圧が下がらない。
1Cの充放電が可能なのです。
1Cとは、例えば120AhのLiFePo4バッテリーであれば、120A充電、
120A放電が可能と言うことです。
鉛ディープサイクルバッテリーだと、基本的に大電流の充放電が苦手であり、
例えばAC Delcoの115[Ah]バッテリーだと、1/20Cである5.75[A]が
連続推奨電流だったりします。20時間率ってヤツですね。
115[Ah]の容量は、実は5.75[A]で20時間使えますよって仕様なんです。
自動車のセルモータ用バッテリーと異なり、本来は大電流放電には
適さないのです。一般的な自動車用バッテリーよりも深い放電をしても
耐えられる(サルフェーションが起き難い)構造ですが、深い放電を
したら12時間以内に満充電に復帰させる必要があるのです。
だから、
太陽光発電などで曇り日が続いいたりして、何日も満充電に戻らないとか、
キャンピングカーの走行充電器が旧式で昇圧式でない場合、
常に充電不足となり、僅か2年程度で寿命になってしまうのです。
こまめにフル充電とフローティング充電を行っていれば、5年は持ちます。

一方、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーを常時満充電で放置は
寿命を縮めてしまいます。60[%]程度にしておくのがベストです。
また、サルフェーション劣化が起こらないため、60[%]で1年放置しても
全く問題がありません。自己放電も鉛バッテリーよりも少ないです。

このような素晴らしいバッテリーが出現しましたから、
今度は家の電源をオフグリッドで構成したいと言う思いが出て来ました。
RENOGYの175[W]パネルを4直2パラの1400[W]構成で組もうと設計中です。

年内に完成出来れば・・・う〜ん、どうでしょう〜?
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家の電源系統を改修  オフグリッド発電への道

我が家は築45年の昭和文化住宅です。
築18年の中古木造二階建てを購入して27年。
たった50坪の家だけど、無関係なバブル終焉期に
家を購入するタイミングでしたから、
今じゃあ考えられないような価格でした。
今だったらドーム付きの立派な新築が建てられます。

んで、

古い我が家は改造天国!!

と言うコンセプトで、アレコレ手を入れて来ました。
昨年は大規模な電気工事現場仕事で殆ど単身赴任状態
でした。そんな状態でしたから家の保守も全く出来ず。
年末に帰宅したら、長年の懸案事項である屋根が
相当にダメになっており、令和の大改修を始めました。
優先順位として、

1.屋根と屋根裏、破風板の補修、交換、塗装

2.雨水パイプの掘り起こし修理、経路変更

3.電気系統の見直し

1.と2.は昨年末から2月までに終わりましたが、
あまりにもドロドロ、かつ、埃まみれの重作業で
ドキュメント写真すら残せませんでした。
まあ、効果あって雨漏りも無くなり、
外装の再塗装で家が新しくなったように見え、
家族も喜んでくれました。

さて、

昨今のコロナ禍で家族も在宅が多くなりましたが、
大きな問題点が出てきました。
それは電源問題・・・
2002年に30Aから50Aに契約変更しましたが、
主幹ブレーカ以降は当然にそのまま。
更にその後、二階の東部屋にエアコンを付けた
業者のチョンボで、専用コンセントもアースも
増設されていませんでした。
と言うことは、
しょっちゅうブレーカが落ちる訳ですね。
台所の配線もダメで、オーブンレンジや炊飯器、
トースターなどが1系統でまとめられていました。
冬の夕方は台所のブレーカが落ち、
夏は二階のブレーカが落ちる状態です。

流石に配線構造が古すぎ、現代の生活に対応
出来ていない。

っと言うことで、3.電気系統の見直し を実施。

先ずは二階専用に過電流ブレーカを2基追加。
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右の2基を新設。
ついでにD種接地工事も行い、接続端子台を設けました。
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最大電流が少ないので、VVF2.0を束ねて屋根裏へ。
もちろん、屋根裏ではバラして流してあります。
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二階の東部屋は二男の部屋です。
彼はCGクリエーターになりましたので、仕事は
ほぼリモートで可能。それだけに電源不安は大問題。
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この部屋専用に20Aのブレーカを新設し、
アース付きの専用コンセントを増設。
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右側が新設の3極コンセント。
左が古いコンセント。
無停電電源(UPS)も追加しました。
パソコンはドスパラのクリエーター向けRaytrecの
フル装備仕様、モニターはEIZOがデュアル。

なんと、この部屋のエアコンが普通の壁コンセント
に接続されていました。アースも無い❗
なので、エアコン専用に20Aブレーカを用意。
これは元々車庫の電源ですが、車庫で20Aも
使わないため、エアコンもこちらへ移設しました。
よって、ほぼエアコン専用です。
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さて、
4月からは三男が大学生になりまして、
どうやら二男と同じ道を選択した模様・・・
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ご多分に漏れず、こちらもリモート授業です。
ノートPCは、これもドスパラのRaytrecで、GeForce3060
とか載ってるらしい。メモリは初めから32GBだって。
う〜ん、とーちゃんのデスクトップPCよりもハイスペック
ではないか・・・
リモート授業だとフルHDでは画面が狭くて苦労する
とのことで、使わなくなったDELLのSXGAモニターを
HDMI-Dサブ変換でマルチモニター化。

三男の部屋は二階の西部屋ですが、
こちらにも専用に20Aブレーカを新設し、アース付きの
3極コンセントを増設しました。
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我が家は今春からAdobeCCの契約が3つになりました。
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天体観測はオフグリッド発電で!  オフグリッド発電への道

入笠山はこの時期、夜にガスって朝から快晴になるんです。
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一晩頑張ってくれたリン酸鉄リチウムイオン電池(LiFePo4)
バッテリーを、200[W]ポータブルソーラーパネルで充電します。
一晩では全く電圧降下が起こっていませんが、30[%]程度は電気を
使ったはずです。

現在、13.6[V] , 10.9[A] , 148.24[W]で充電出来ています。

10:25現在:13.7[V] , 11.8[A] , 161.66[W]で充電中!スゴイ。
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標高が1810[m]もあると、大気中のチリが少ないのでしょう。
平地より1[A]以上も効率良く充電が出来ています。
おそらく、14時頃には満充電となっているでしょう。

昨晩の気象状況は最悪で西風も強く、風が強いのに湿気でビッショリ
になってしまいました。コンパネは有力な防風対策なのです。
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LiFePo4バッテリーをメインPCで使う。  オフグリッド発電への道

リン酸鉄リチウムイオン電池ってのは素晴らしいですね!
今回は、満充電したポータブル電源をメインPCで使って
その容量を測定してみたいと思います。
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<ポータブル電源の仕様>

・12.8[V] , 120[Ah]LiFePo4バッテリー
・定格電源容量:1536[Wh]

<負荷となるメインPCの仕様>

・Core-i7 2600K , 16GB デスクトップPC(70[W]Ave.)
・デスクトップ蛍光灯(27[W])
-------------------------------------------------
合計:97[W]Ave.(AC-100[V]側)

1日目:9:30〜20:46(10時間46分)、電圧:13.3[V] -> 12.8[V]へ
2日目:9:30〜17:30( 6時間14分)、電圧:12.8[V] -> 11.5[V]へ

合計:17時間稼働(途中食事などで一旦シャットダウンあり)

バッテリー側電力:12.8[V] X 9.5[A]Ave.=121.6[W]
変換効率:79.8[%]

測定終了電圧:11.5[V]
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AC-100[V]側の消費電力量:1410[Wh]
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よって、バッテリー側の消費電力量は効率79.8[%]より逆算して

1768[Wh] となりました。


9.5[A]Ave.程度の電流では、バッテリーの定格容量1536[Wh]を越える
ことが解りました。しかも、まだ終止電圧10.5[V]まで1[V]も
残っています。

しかしながら、この程度で終わりにしておかないと撮影中に急に
電源がカットオフされて焦ることになるでしょう。
鉛バッテリーとは減衰曲線が異なりますから。
ほぼ一定で推移して、最後の10[%]を切ると一気に下降して行きます。
よって、電圧12[V]前後で打ち止めるのが良いでしょう。

SkyMaxシステムは4.5[A]Abe.ですから、30時間以上使える計算です。
連荘用に200[W]ソーラーパネルを買いましたけど、これなら3晩は
イケそうですよ。凄いなあ〜LiFePo4バッテリー!

さて、
付属の10[A]充電器を使って満充電までやっている最中なんですけど・・・
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ちょっと温度が高過ぎますねえ〜〜。
室温22℃にして持っていられないレベル。60℃くらいかな?
WebのFAQに、75℃まで大丈夫な設計だから心配するな。
とは書いてありますが・・・信用できない。
 |
 +−>これは強制空冷か別途放熱器が必要だと思います。
      夜中に無人でなんて・・・トンデモナイ!!

電気代は東電だと1日12.5円相当になります。
年間4,562円かあ。そんなに使わんから1,200円/年程度。
良いんだか悪いんだか。
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ソーラーパネルで充電中(出撃準備)  オフグリッド発電への道

今日は良い天気ですね〜(^^♪
早速ポータブル・ソーラーパネル(200W)で充電中です。
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現在の充電電圧13.6[V]
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LiFePo4バッテリーの設定なので、ココが14.6[V]まで上昇したら
満充電となります。その後フローティング充電になるらしい。

晴れていて暑っついですが、やや薄雲があります。
その場合の充電電流は8.8[A]でした。
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13.6[V] X 8.8[A] = 119.68[W]で充電できています。

雲が通過すると一気に電流が下がります。
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ちょっと曇っただけで5.6[A]になってしまいました。
厚い雲通過時は2[A]程度まで下がっちゃいます。
なるほど、ドン曇りでは1[A]も行かないかも・・・
このソーラーチャージ・コントローラはPWM方式です。
MPPT方式だともっと効率が良いそうです。

こうやってパソコン用電力を常時ソーラー発電でチャージすれば、
エコイですね!今回はポータブルの200[W]パネルを買いましたが、
100[W]と迷いました。でも、この程度の雲量で120[W]充電できる
ので、200[W]で正解でした。

なんだかんだ言ってオフグリッド発電の布石となっています。
布製のポータブルソーラーパネルは金属製よりも熱を持ち難いです。
ソーラーパネルは25[℃]時に一番効率よく発電できます。
カンカン照りの真夏など、金属製パネル枠温度が100[℃]程度に
なってしまい、発電効率がガタ落ちします。
晴れてりゃ良いってものではありません。

家用のオフグリッド発電設備は12[V]システムだと電流効率が
悪いので、48[V]システムを基準に設計中です。
ただし、有事に持ち出すポータブル電源は車との相性も考えて
12[V]システムで組みます。

今までの主流は屋根載せパネルでしたけど、
被災して根底から破壊された場合は無用の長物(ゴミ)と
なってしまいます。なので、
カーポートとか庭などに簡易な3[kW]程度の蓄電ソーラーシステム
があると良いですね。
ディープに放電しないのであれば鉛ディープサイクルバッテリー
の方が安いくて良いのですが、なんとか400[Ah]クラスの
LiFePo4バッテリー+3000[W]インバーターで組みたい所です。
または、
同性能X2系統として1500[W]+1500[W]。
一番困るのが冷蔵庫でしょうから、基本は冷やす方向に
フォーカスしています。熱源は薪ストーブ関連が充実しており、
その方が遥かに大熱量ですから。

ガスも電気も要らないオフグリッドに出来れば・・・よきかな


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LiFePo4バッテリーが到着しました。  オフグリッド発電への道

リン酸鉄リチウムイオン電池(LiFePo4)バッテリーを4月25日に
中国のFLY POWER社へ発注し、本日5月8日に到着しました。
予定では17日までに来るとなっていましたので、かなり早いです。
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国内はヤマト便でした。梱包も丁寧で良い感じです。
取説らしきパンフレットもしっかり入っています。
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似たような製品があるのと、同じ会社の製品でも仕様がどんどん
変わっているのでやや不安もあります。
特に寸法はかなりイロイロな表記があり、どの情報が真実なのか
判断できませんでした。なので、バッテリーが来るまでケースの
選定も出来ませんでした。
どうやら販売サイトの表記通りだったようです。
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LiFePo4バッテリーの単セル電圧は3.2[V]です。
これを4セル直列にして12.8[V]とし、更に並列にして120[Ah]という
容量を実現したバッテリーです。¥56,100.-と安価でした。
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バッテリーサイドには電圧計とUSB充電用コネクターがあります。
内部にはBMS(Battery Management System)回路基板が内蔵
されており、各セルの電圧均衡や温度管理を綿密に制御して
います。この辺りが鉛ディープサイクルバッテリーと大きく
異なるところです。

・氷点下で充電すると壊れる。(0℃〜45℃まで)
・使用可能温度は低温でも可能。(-20℃から45℃)
・各セルの電圧バランスが崩れると寿命が短くなる。
・エネルギー密度がやや低く3.2[V]である。
 他のリチウムイオン電池は3.7[V]。

一方、

・放電率90%まで使い切れる。(鉛は50〜70%)
・軽い。鉛バッテリーの1/3程度の重量です。(同容量比)
・発火危険性が低いリチウムイオン電池である。
   |
   +−>スマホなどに使われているリチウムポリマー電池
      は、衝撃やショートに大変弱く、爆発・炎上
      しますから危険です。

・大電流で充放電が出来る。(最大1C充放電が可能)
  |
  +−>1Cとは、例えば120[Ah]のこのバッテリーであれば
     120[A]で1時間放電が可能と言うことです。

ただし、このバッテリーのBMS制御は0.5C放電、100[A]充電
まで許容する・・・と書いてありました。
それにしてもスゲー急速充電をやっても大丈夫ってことですね!
鉛ディープサイクルなんて1/10C充電までしかダメですからね。
例えばAC-Delcoの115[Ah]バッテリーだと11.5[Ah]充電しか出来ません。
キャンカーなどのサブバッテリーに鉛ディープサイクルを
使い、走行充電器やソーラー充電器で30[A]とか突っ込んじゃうと
2〜3年程度しか持たないでしょう。一方、起動用バッテリーは
大電流充電対応ですけど、深放電すると直ぐにサルフェーションが
始まって寿命が短くなってしまいます。

なので、

これからはキャンカーも天体観測もLiFePo4バッテリーが主流です。
単体重量は120[Ah]にして12[Kg]しかありません。
鉛バッテリーなら34[Kg]ですから1/3近く軽い!!
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このバッテリー、なんと専用充電器(10[A]充電用)が付属しています。
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日本のAC-100[V]でちゃんと充電で来ています。(赤LED点灯)
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少し前までは110[V]〜240[V]という仕様だったので、国内では
充電できたり出来なかったりと言った問題があったようです。
どんどん改善されていますね。

さて、
バッテリー本体の大きさがハッキリしなかったので、
ケースだけアレコレ買ってしまいました。(ま、工具箱ですけど)
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なーんだ、
一番小さな25番ケースに収まるではありませんか・・・
今回のバッテリーシステムは天体撮影専用品のため、
大電流を流しません。最大120[W]程度の設計としました。

・最大電流10[A]、120[W]程度。
・200[W]ソーラーパネルによる6〜11[A]充電が可能。
・自作昇圧式走行充電器による6〜10[A]充電が可能。
・撮影中は車内に置く。
・45℃以上の温度を避けるため、通常は車から降ろして保管。

で、出来たのがコレ。(^^♪
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ハハハ。
ずーっと前にMPVの90D26Lバッテリーを入れて使っていた残骸ケース
をリニューアルしました。車内に置くのでLEDが光っても大丈夫。

連荘対策として200[W]ポータブル・ソーラーパネルを用意。
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20[A]仕様のソーラー・チャージコントローラです。
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XT-60(定格30[A]、瞬時60[A]仕様コネクタ)を使って取り外せます。
これは、走行充電器、ソーラーパネル、ACアダプターと3系統も
充電経路があるためです。同時充電防止策ですね。

この電圧計は0.2[V]高く表示されます。(やや誤差ありです)
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中身はいたって簡単。
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総重量は、たったの14.5[Kg]です。
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オレンジカラーのボックスは、家の防災用ソーラー発電
バッテリーケースとして大電流対応させる予定です。
右上の大きな箱は、今まで使っていた鉛ディープサイクル用です。
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これで現状比2.5倍容量の電源を確保できました。
さらに200[W]ソーラーパネルと昇圧式走行充電器の合わせ技です。
ちなみに、
LiFePo4バッテリーの減圧特性は相当程度フラットです。
鉛バッテリーだと、すぐにダレて来てDC-ACインバーターの
カットオフ電圧11[V]程度まで下がってしまいます。
LiFePo4だと、ず〜っと13.2[V]程度を保ったまま80[%]程度まで
放電が可能です。鉛バッテリーだと、とっくにカットオフされて
いる時間が経過しても、DC-ACインバーターが動作継続出来るのです。
この特性は大きいですね!
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恐怖互換バッテリー、SUPER NATTOよお前もか!  オフグリッド発電への道

あわやバッテリー火災(その2)ですよ。

この夏は鉛蓄電池の祟りでもあるのでしょうか!!
今度はメインPC用UPSのバッテリーが発火寸前で発見
されました。
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超一流メーカのSmartUPS700です。
しかし、互換バッテリーは三流品だったようです。
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加熱膨張し、簡単には取り出せませんでした。
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哀れSUPER NATTO 12SN9
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2個セットでUPS用互換バッテリーとして2017年3月に購入。
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たった2年5箇月で、こりゃね〜べよ。
あっ危ねーな。

このところやや涼しくなり、メインPCも少しは楽になったかや?
と思って使っていると、UPSがピーピー怒り出した。
アレ?バッテリー交換LEDが点滅しとる。
もう交換かあ?とお気楽に考えてシャットダウンし、足でUPSの電源
スイッチを押そうと思ったその瞬間!

うわっちっイ〜〜〜!!

な、なんじゃこりゃー。

UPS本体、熱くてとても触れない状態。
互換バッテリーに交換する前は、当然にAPC純正バッテリーを
使用しており、約5年間使って交換サインが点灯しました。

この互換バッテリーメーカー、
国内でも相当数が流通しているし、対応や廃バッテリー回収や
取説、安全規格クリア、ISO準拠など信頼できそうに見えました。
今回の12SN9は、2個直列に接続して24Vで使う仕様です。
なので2個セットで両面テープ接着されて販売されています。

危なかった。

UPSが信頼できないのでは話にならない。
正確には互換バッテリーの品質が悪いのであって、APCのUPSは
ダメになったバッテリー異常を知らせてくれたので、悪くないです。

まだ防爆弁が開く前。
無人の木造住宅でこの発熱体が、人知れず発火していたら・・・
この夏は、2回も住宅火災を起こしてしまう所でした。
もう、これだけ注意して運用していてコレだものなあ〜。
一体、何を信用して良いやら。

あっ、

そう言えばUPSはあと2つあった。
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これらはあまり使っていませんが、常時通電中。
最後のバッテリー交換は何時だったか?
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APC純正品が入っていました。
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2010年7月8日交換とあります。
なんと9年2箇月経過。
まだ使えているってどういう事でしょうかね? 不思議。
しかしながら、膨張することも無く、発熱もありません。

最近、仲間内でも粗悪互換バッテリーを無人で充電するのは危険だと
いう話題が出たばかりです。
共同観測所では、撮影後に一斉にバッテリーの充電が始まり、
同時に人間は就寝致します。
枕元、布団の上、コタツ掛けの端っこなど、それこそアチコチに
リチウムイオンバッテリーが転がっています。
こりゃー充電ルールをつくらにゃアカンでしょ、やっぱり。

席を離れる時はUPSの電源を切りましょう!!ってか?
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紛らわしいリチウムイオン電池の容量表記は3.75で割れ  オフグリッド発電への道

結論から先に書きましょう。

DC12[V]で使う撮影用機材のバッテリーにリチウムイオン電池を使う場合、
****[mAh]表記を3.75で割ると車用バッテリーの5時間率容量と
なります。

例えば、前記事のTACK LIFE T6ジャンプスターター用リチウムポリマー電池
は16500[mAh]ですが、3.75で除算して4400[mAh]となります。
つまり、4.4Ah/5時間率のバッテリーとして利用できます。

検証と理由

<検証>

SkyMax改イギリス式はDC12[V] 2.8[A]平均で動作しています。
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TACK LIFE T6 ジャンプスターター満充電のDC12[V]出力で測定開始
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1時間30分後、残量20%以下になったので終了。
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T6は16500[mAh]ですから、3.75で除算して4.4Ah/5HR
の12V車用バッテリーと言えます。
4.4Ah÷2.8A=1.57時間ですから、ほぼ仕様通りの性能
だと言えます。

T6はまた、61Whの容量を持つと仕様に書いてあります。
これは電力です。電力は電圧と電流の積で決まります。
つまり、61÷12V=5.083Aです。
よって、
T6は5Ah/5時間率のバッテリーだと言うことです。

<理由>

さて、
では何故3.75で除するのでしょうか?

リチウムイオン電池の1セル電圧は3.2〜3.7Vです。
12V車用のバッテリーを作るには4セル直列結線で使います。
つまり、
12.8V〜14.8Vとなります。
ちなみに、鉛蓄電池の1セル電圧は2.1Vですから、
6セル直列結線で12.6Vとなっています。見慣れた値ですね!
リチウムイオン電池の場合、最低でも12.8Vになりますから、
バッテリーメーカは既定の最低値(1セル3.2V)を適用している
と思われます。

12V÷3.2V=3.75ですね。

リチウムイオン電池の容量表記16500mAhなどは、
実は1セルに対しての容量表記です。
なので、
正確には16500mAh/3.2Vまたは3.6Vなどと記載するべきです。
しかし、3.6Vで計算すると容量表記が減少するため、最低限の3.2Vで
計算して記載していると思われます。

鉛ディープサイクルバッテリーで遠征用電源を組むと、最低限20Kg
程度となって大変に重い電源となってしまいますよね。
そこで、
最近安価になってきた、大容量ポータブルリチウムバッテリーに目が行きます。
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これなどは、194000mAh/700Whの大容量です。
確かに大容量なのは分かりますが、実際にはどのくらい使えるもの???
って思いますよね。
そこで、
194000÷3.75=51733mAh/12V(5時間率)として
51.7Ah/5時間率で遠からずです。
つまり、
10.34Aの電流で5時間使えるバッテリーだと言うことです。
使用電流が減ればもっと使える時間が伸びます。
例えば、2.8A平均の上記システムでは20時間程度が期待できます。

もう一つ見て頂きたいのが700Whと言う値。
これは電力ですから、700W÷12V=58.33Aとなります。
つまり、
58.33Ah/5時間率のバッテリーと言うことです。

この5時間率は国内の自動車用バッテリーで標準的に使われている
時間率です。ディープサイクルバッテリーでは20時間率が多いです。
当然に数字が小さい方が取り出せる電流が大きくなり、高性能だと
言えます。通信用バッテリーやメモリーバックアップ用バッテリーでは、
自動車のセルモータを駆動できません。
リチウムイオン電池メーカでは”C”という概念で性能評価を行って
いるようです。1Cとか0.2Cとか見たことありませんか?
この0.2Cこそが、5時間率に相当する評価基準です。
なので、
巷のリチウムイオン電池の容量表記は5時間率で間違いないです。

こちらのポータブル電源は正直に書いてあります。
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626Wh/174000mAh/3.6V/正弦波100V日本仕様

ここまでハッキリ、定量的に記載がされていると信頼できそうです。
正弦波100V日本仕様とも明記されています。
626Wh÷12V=52.16Ah/5時間率のバッテリーです。
174000÷3.33V=52.25Ah/5時間率でほぼ同じ。
信頼できそうですねえ〜(-。-)y-゜゜゜

ちなみに、12V÷3.6V=3.33333です。

と言うことで、

上記程度のリチウムイオンポータブル電源であれば、
AC DelcoボイジャーやG&Yuの鉛ディープサイクルバッテリー
と、ほぼ同容量ですね。しかもソーラーパネルオプションがあったり、
高効率、長寿命は鉛バッテリーの比ではありませんからねえ〜。

車中泊で電子レンジや炊飯器を使うわけでなし、
天体観測遠征用バッテリーは、そろそろ鉛からリチウムイオンに置き換わる
時期でしょうね。

オマケですが、
最近の車は燃費性能向上を理由に、バッテリーの充電制御を行っています。
メインバッテリーの電圧が一定以上ある場合、オルタネータから充電を
行いません。結果、旧車よりも常にメインバッテリーの電圧が低い傾向が
あります。これは、つまり、
キャンピングカーなどで使用している走行充電器が旧式のままでは、
サブバッテリーを満充電できないことを意味しています。
対策として、昇圧式走行充電器(セパレータ)が発売され始めました。
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さらにオマケですが、
鉛ディープサイクルバッテリーは16V以上掛けないと満充電されない
などの情報が氾濫していますけど、鉛蓄電池の最大充電電圧は14.5V
程度ですよ。AC Delcoボイジャーでも、満充電後のフローティング電圧は
13.5Vとなっています。
中には、16Vの定電流回路を組んでディープサイクルバッテリーに
突っ込み、電解液をボコボコ言わせて喜んでいる方が居ますが、
水素ガスに引火して大けがしますよ。

このあたり、勘違いしているんですよね。
鉛蓄電池の理想充電パターンはCCCV方式です。
これはAC Delco AD0002の充電パターンです。
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終止電圧10.5Vに達した空っぽの鉛蓄電池を充電する場合、
初めは定電流充電を行います。(Constant Current)
容量の1/10電流でガンガン充電されて行きます。
端子電圧が14.4Vに達すると、一般的には最大充電電圧となって
電流が入って行かなくなります。
安価な充電器では、ここで充電をストップしてしまいます。
しかし、
バッテリーの電解液比重が安定するまでには2時間から3時間必要です。
本当であれば、3時間ほど待ってから再充電を行えばまだ充電できます。
これでは時間が掛かり過ぎて無駄なため、この充電器ではマイコン制御
で電圧を上げて更に充電を続行します。ただし、このステージでは
電流を徐々に減らして行く制御を行っています。
この時の電圧が16Vから、時には17Vに達することから、
ディープサイクルバッテリーは16V掛けないと満充電にならない・・・
と言う都市伝説が生まれました。

大切なのは、このステージは電流値を下げて行くことです。
ここで定電流のまま突っ込んだらエライことになります。
電解液が沸騰し、水素ガスが大発生します。
最悪、爆発して火災を起こす可能性があります。

ここで電流が入らなくなったら充電は完了となり、満充電です
その後は電圧を下げ、定電圧充電(Connstant Voltage)状態を維持します。
それでも電流が入らず安定していたら充電完了となります。
この時の端子電圧は13.8V程度になっています。
充電器を取り外し、3時間ぐらいすると13.5V程度に下がります。
これが正常なディープサイクルバッテリーのフロート電圧(満充電電圧)です。

更にさらに書きますと、
車のシガーソケットから充電する走行充電器も存在しますが、
そもそも、シガーソケットの電圧は12.0V程度です。
既定の10Aなど流した日ににゃあ、11.5Vもザラに発生します。
充電制御車であれば、さらに低い電圧になるかもしれません。
なので、
終止電圧10.5Vに達したバッテリーを走行充電した場合、
せいぜい70%程度の充電率が良いところでしょう。
しかも、最後の方はシガーソケットの電圧12.0Vと、サブバッテリーの
電圧がほぼ同じとなり、なかなか電流が入って行きません。
それでもいつかは12.0Vになりますけど、せいぜい70%ですね。
ちなみに、
車のオルタネータ(発電機)電圧は13.8V程度です。
旧車の場合で、かつ、運良くシガーソケットに13Vが出てくる車であれば
期待できます。いつかは鉛蓄電池の満充電フローティング電圧、12.6V
に達することができるでしょう。
まあ、
それでもあると便利なツールでしょうね。
70%の容量があれば、かなり助かりますから。
ただし、帰宅後はこまめに別の充電器で満充電まで行う必要があります。
鉛蓄電池は、常時満充電でこそ性能と寿命を発揮するからです。

対してリチウムイオン電池は、常時満充電放置は危険です。
長期保管なら60%程度が安全です。
メモリー効果が無いことからチョビチョビ追加充電ができますけど、
その場合は、せいぜい80%を目途にすると良いです。
常時100%に張り付くチョビチョビ充電はバッテリーの化学反応的に
危険だし、大きく寿命を縮めてしまいます。
そう考えると、
シガーライター方式充電器をリチウムイオンバッテリーで使うのは良い
ですね。ポータブルバッテリーにはシガープラグ充電ケーブルが付属
していますから、やはり今後は鉛ディープサイクルバッテリーの出番は
無くなってくるでしょう。


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エンジン用ジャンプスターターについて  オフグリッド発電への道

遠征でのバッテリー上がりほどイヤなことはありません。
常時セミディープサイクルバッテリー(始動も可能)を車載して
いるとは言え、撮影終了時はカラに近い状態です。
3年を超えた辺りから、車載メインバッテリーは怪しくなってきます。
厳冬期の山中だったら死活問題になりかねません。
ブースターケーブル携帯は常識ですけど、誰も居なければ
根本的にアウトですよね。

最近は高性能なリチウムポリマー電池を搭載したジャンプスターター
なる製品が沢山販売されています。
Amazonでググると安価な中国製品が山のように出て来ます。
”中華品質”と揶揄したくなる製品が多い中、どれを買えば良いか
迷いますよね。

そこで、玉砕覚悟のヒトバシラーです。

買ったのはコレ。
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バッテリー種別:リチウムポリマー電池
容量:16500 [mAh] , 61 [wh]
エンジン始動可能回数:30回程度 <−本当か?!
USB給電:2個
シガーソケット出力:DC12 [V] , 10 [A] <−コレがポイント
LED照明機能:白色超高輝度、連続、点滅2種類
生産国:中国

その他詳細はググってもらうとして、

全体的な作り:非常に良い
取説:ちゃんとした日本語ページもあって適切。
   コネクタ名の誤記がある。
実際のエンジンスタート機能:エクセレント!!

では実際に使ってみましょう。
リチウムポリマー電池なので60%程度の充電率で到着。
リチウムイオン電池もリチウムポリマー電池も満充電放置は危険
ですから適正な対応です。
まずは専用ACアダプター(15V , 1A)で充電。約3時間で満充電。

V6_3000CC、MPVのエンジンは掛かるでしょうか?
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バッテリーのマイナス端子を外し、ジャンプスターターだけで試します。
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お見事!!

勢い良くセルモータが廻り、アッサリ始動できました。
車載バッテリーが非常に弱っている場合はブーストボタンを押して
30秒以内にエンジンを掛けろと書いてあるので、ブーストボタン
を押します。何しろ車載バッテリーは外してありますから。
エンジンが掛かったら30秒以内に取り外せとありますが、
すぐにエンジンを切ってジャンプスターターが自動OFFになるまで
待ちます。約30秒でOFFになるので、再度ONしてブーストボタン
を押し、再びエンジンを掛けます。

これを10回繰り返しました。

全くへこたれる事無く、残量もフルに残っています。
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イヤ〜、リチウムイオン・ポリマー電池って凄いなあ!

鉛バッテリーに対し蓄電率5倍、サイクル充電回数10倍、寿命10倍、
60%充電率保管寿命10年、重量比1/5など、大変に優れています。
使用温度環境ー20℃〜60℃も見逃せない特長です。
このジャンプスターターが1個あれば、厳冬期のバッテリートラブルが
心強くなりますね。

久しぶりに良い物を買いました。

2019/08/27 追記

リチウムイオン・ポリマーバッテリーを満充電車内放置は危険だし、
短寿命化を招きます。満充電でも半年もすれば80%程度まで自己放電
するでしょうが、その間にも化学反応で劣化が進んでしまいます。

そこで、

60%程度(LED3つ点灯状態)でのエンジン始動テストを実施しました。
その結果、5回始動して5回とも正常に掛かりました。
LED表示残量も減りませんでした。
なので、常時80%充電(LED4つ点灯状態)で車載しておくことに
決めました。撮影遠征時など、遠出の際は100%充電(LED5つ点灯)
にして持って行けば安心ですね。
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恐ろしく低品質  オフグリッド発電への道

Remix DC-AC INVERTER CB90V(200W)のことである。
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なお当該製品を購入したのは5年前、店舗はオートバックス。
撮影用バッテリーシステムで使用してきましたが、ACインレットの
接触が悪く、購入当初からスカスカな感じでした。
いつもテープで接触不良にならないよう、片方に押し当てて固定
しながら使っていましたが、さすがにイヤになったのでバラシました。

なんと!全くバネ性の無い接点が使われていました。
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一度挿入したら永久的に塑性変形し、以後ガタガタ、スカスカな
コンセントになるのも当然です。
こんなモノ、日本製品では有り得ない中華品質もいいところです。
安いから文句言うな!!じゃなくって、危険なんですよ。
接触不良部は抵抗値が高くなり、電流の2乗と抵抗値の積で発熱します。
エネルギーロスがあるばかりか、最悪発火の危険性があります。

2個のACインレットを取り去り、しっかりとした日本製コンセント
を直結しました。
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中の回路もヒドイもんです。
抵抗はアチコチで踊っているし、ショート寸前の部品配置や固定方法など、
品質管理をやっていたら絶対にパスできない工作精度です。
設計自体はしっかりしているようで機能には問題がありません。
しかし、自分が何を組み立てているのかを知らない人が作った製品。
興味もないし、言われてもいないし、品質管理も無いからイイヤ・・・
って、基板に書いてあるようでした。

MADE IN CHINA か・・・
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一方、

似たような製品ではありますが、こちらはセルスター工業さんの製品。
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DC-AC INVERTER mini HG-150/12V(150W)です。
この製品は現在でも売っています。
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ちゃんと検査しているようですし、国内設計→台湾製造となっています。
当然ACインレットがユルユル・スカスカということもなく、
2011年購入から現在まで問題なく使えています。
セルスター工業製品は自動車用バッテリー充電器の定番品となっています。
日本自動車工業会会員でもあるようですね。

似て非なる2製品。

不幸にもババを掴まされてしまったら、躊躇なく捨てましょう。
電力系統の接触不良を甘く見てはイケマセン。
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鉛蓄電池は生ものです。  オフグリッド発電への道

アテンザのバッテリーが突然に昇天しました。
型名はMPVと同型の90D26Lです。
なので、一旦MPVのバッテリーをアテンザに移植し、
昇天したバッテリーをMPVへ取り付けました。

とりあえずは充電出来るようなので、満充電まで自動で
やってみました。
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充電器は高性能なAC Delco AD-0002なので、バッテリーが完全にダメ
な場合にはErrorとなって充電自体が出来ません。
一応10Aで5時間の充電ができ、無事に満充電となりました。

ところが・・・

翌朝エンジンを掛けてみると、見事に掛かりません。
バッテリーはATLASBX(MF)90D26Lで、ちょうど4年使ったものです。
このバッテリーには比重チェック窓があり、緑であればOKです。
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OKですねえ(-。-)y-゜゜゜

さて、本当にOKなのでしょうか?
では、各セルの比重を計ってみましょう。
まずは比重チェック窓のあるセル。
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比重1.25で正常です。
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次にプラス電極のセル。1.16で不良ですね。
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次にマイナス電極のセル。1.00でほぼ水じゃん!
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6個のセルのうち2個がダメになっています。
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両電極のあるセルですね。まあ、道理ですね。
残りの4セルは正常でしたが、これではバッテリーとして不良です。
問題は比重チェック窓の位置。
ここはセルの劣化が少ない位置なので、これだけダメになった
バッテリーでも正常な緑色を示しています。

つまり、

全くお役に立たない訳ですね。
メーカとしてはこの位置にしたいのでしょう。
我が社のバッテリーは長寿命ですと言いたいのでしょうが、
本来であれば、最も劣化しやすいマイナス電極のセルに設けるべき
ですよね。

だから、

最近のバッテリーは突然にお亡くなりになる・・・
のような話が多くなるのでしょう。
昨日まで元気だったのに、今日突然みたいな。
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韓国産 ATLASBX(MF)90D26Lの保証寿命は2年または4万キロです。
国産大手バッテリーメーカでは、距離に関係なく3年が多いです。
鉛蓄電池は製造された直後から劣化が始まり、おおよそ3年で寿命と
考えて良いと思います。(普通に乗っていた場合)
昔ながらの比重チェックができるタイプでは、特に電極セルの比重を
気にすると良いですね。
完全密封のメンテナンスフリーバッテリーでも、3年で交換がベター
でしょう。もしくは予備バッテリーを車載するのも安心ですね。
鉛蓄電池は生ものですから消費期限があることを忘れてはイケマセン。

忘れた結果、

飯能の山中で身動きが取れなくなったアテンザを、休日中のMPVで
救済に行かなければならなかったと言うオチです。ハイ。
皆さんも気を付けましょう。

ちなみに、このATLASバッテリーは4台目ですが、
いつも3年半〜4年でキチンと寿命を迎えております。
価格も国産の半額以下ですから、ちゃんと使えば問題がない良品です。

しかしながら、

毎回ちゃんと使っていないから救済事案が発生する訳です。
あ〜、人災・・・
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