2021年10月7日木曜日

SHORAI バッテリー BMSバランスケーブル

注意:この記事の内容は、大きなリスクとそれなりの知識、技術力を必要とします。素人向けではありません。

SHORAI LFXバッテリーのBMSポートの活用

5ピン BMSポート

SHORAIバッテリーには、バランス充電等のメンテナンスを行う為のBMSポートが搭載されているが、このBMSポートに採用されているコネクターは、日本圧着端子製造株式会社(JST)のHX(JST-XH)という仕様の製品で世界的に広く使われている。
SHORAIバッテリーのBMSポートのコネクタでは、JST-XHの5ピンタイプが採用されている。

このJST-XHは、ラジコン、ドローン、電動モデルガン、等の駆動用充電式バッテリーでも一般的に採用されている物なので、JST-XHのコネクターを持つ機器でセル数が対応している汎用バランスチャージャーや電圧計等のアクセサリーがあれば、あとは接続ケーブルを用意するだけで利用する事が可能となる。



JST-XH 5ピン バランスケーブルの作成

ジャンプワイヤ
JST-XH 5ピン・メス-メス











SHORAI LFXバッテリーを汎用バランスチャージャー等に接続するためにはJST-XH 5ピン バランスケーブルを用意する必要があるが、ケーブル自体は、自作するか市販の電子機器用ジャンプワイヤJST-XH 5ピン・メス-メス等をベースとして、配線を変更すれば完成だ。

ジャンプワイヤJST-XH 5ピン・メス-メスはamazonで30cm 5個セット15cm 2個セットが販売されているが、ケーブルの色は全てが白で各ケーブルの識別は各ケーブルにピンクのモールス符号のような印刷された記号で識別するタイプで、一般的な赤とか青のように色分けされていないので判り難いのが欠点だ。

配線の変更は単純に5本のケーブル配列を逆転させるだけなので配線変更自体は難しくはない。


SHORAIバッテリー用
自作バランスケーブルで活用できる機器


SkyRC imax B6  AC  V2  ULTRA POWER
SKYRC社の汎用充電器で、AC用電源内蔵タイプ。
この他にDC電源でのみ使用可能で外部電源が必要なB6 mini、とB6標準サイズ(V2)の2種類のラインナップがあるが、DC電源でのみ使用可能で12~18VのACアダプター等の外部電源が必要。
OEMメーカーの為、相手先ブランドによってボディカラーや仕様が微妙に異なるバリエーションが存在するが、類似品も多く存在し、値段の安さに釣られると痛い目を見るので注意。
マニュアルから本体の画面表示まで全て英語だが、ある程度の自作系電子機器の経験があるなら直感的に理解できる一方、英語が苦手なうえに、この手の製品は初めてと言った場合はほぼ理解不能だろう。

マニュアルから画面表示、AC電源コードも日本用が付属と完全日本語に対応しているOEMバリエーションの一つとして、ジーフォース(G-Force)が販売するPlatinum Charger G0194があるが、こちらは、SkyRCの最新ファームウェアがあるからと言ってうっかり更新してしまうと英語表示になって元に戻せなくなると言う欠点がある。

SKYRC社の汎用充電器imaxシリーズの特徴と仕様
●USBによるPC接続が可能でPC上から操作/詳細なモニタリング、ファームウェアの更新が可能。
●LiHVバッテリーに対応。
●オーバーヒートプロテクト機能。
●過電流保護機能。
●放熱性が良いフルアルミニウムケースを採用。
●フラットデザインで省スペース設計。
●入力電圧はAC100-240V/DC11-18V。
●充電出力は50W。
●充電電流0.1-6.0A(最大50W)。
●放電電流0.1-2.0A(最大5W)。
●メモリー機能付きで最大10メモリーが可能。
●LCD表示は2行×16文字ブルーバックライト液晶パネル仕様。
●対応バッテリーはNiMH/NiCD=1-15Cells、LiPo/LiFe/LiHV/LiIon=1-6S、PB2-20V。
●セーフティータイマーは1-720分。
●寸法は縦135mm、横144mm、36mm。重量632g。。


マニュアル(英語PDF)

正規品であれば、利用実績と圧倒的な情報量の多さから、一万円以下の価格帯の製品では強く推奨できる製品。
極め細やかなバランス調整と充電が可能な分、操作は面倒だがSHORAI バッテリーの状態を見える化と調整できるメリットは大きい。


バランス・容量チェッカー  Guokukey
最大7セルまでのリチウムイオンバッテリーに対応する小型で超軽量なバランス・容量チェッカー

価格も非常に安く、BMSバランスケーブルが用意できたら、最低限これ1台は持っていたいアイテムだ。。

接続したバッテリーの電源を利用するので電源・電池などは不要。
小さく嵩張らないのでバイクのリアボックスなどに忍ばせておけば、ツーリング先でもSHORAI バッテリーのセル状態を確認できるので便利。

欠点は、各セルの表示がまとめて表示できない事で、ボタンを押して表示するセルを切り替える必要がある。


中身は同じか、搭載機能の違いで多くのブランドから販売されているので悩むかもしれないが基本どれを買っても同じなので気に入った物を選べばいいだろう。
中華製品らしく、見た目はともかく、手に持った場合の安っぽさは中身が空っぽのような軽さと相まって何かのオマケのようなチープ感がある。

同様の機能を持つ製品は、日本のラジコンメーカーである京商や双葉電子工業からも販売されている(価格差は約3倍)ので、しっかりした物が欲しいならこれらを選ぶのもいいだろう。



2011年の発売とかなり古く、現在は販売していないが店舗によっては在庫分が販売されている。


容量チェッカーandバランサー  GIGA  TEC
最大6セルの電圧チェック、セルバランス調整、放電モードの3つの機能が利用できる。

価格は、一千円台~三千円台と幅があり、当然ながらあまりに安いのはハズレを引く可能性が高い。

特徴は、セルバランスの調整が出来る事と、最大6セルの電圧がまとめて表示される事。

全てのセル電圧が表示される為、分かりやすく使い勝手は良いが電圧の最小単位は0.01と不足はないものの物足りなさが残る。
JST-XH仕様のバランスコネクタは、2セル用(3ピン)~6セル用(7ピン)の合計5種類のコネクターが独立して用意されているのでコネクタの刺し間違いがない。

・バランス放電機能は0.1V単位で設定が可能で各セルは
   0.01V単位の精度でバランス調整が可能。
・保管状態に最適な電圧設定が行える放電モード。

充電以外のメンテナンスに必要な機能はほぼ搭載しているが、それが使えるかどうかは別。

機能的には有用なのだが、そのサイズの小ささ故に、放電能力が非常に低く、一つのセルから0.01Vの電圧を下げるのに1時間以上かかるのに加えて、 電源は接続したバッテリーを利用するので接続中はバッテリーの電力を消費し続ける事になり、例えば、3.3Vでセルの電圧を揃えようとしても、最も電圧が高いセルの電圧が3.4V、このセルが3.3Vに下がる頃には、最も電圧が低かったセルは3.2Vに低下するといった具合に機能に対して性能が伴わない。
したがって、バランシング機能に関してはオマケ的なものと思っておいた方がいいだろう。

小さく嵩張らないのでバイクのリアボックスなどに忍ばせておけば、ツーリング先でもSHORAI バッテリーの全てのセル状態を一目で確認できるのは便利でバッテリーチェッカーとしてはお勧めできる。

2021年10月4日月曜日

CT125 等用 ユアサ YTZ5S-BS と互換バッテリー  

目次:


ユアサ YTZ5S-BSは主に排気量が50㏄~125㏄の小型バイクの多くに純正バッテリーとして採用されている。

              ユアサ YTZ5S-BS のスペック              

Battery Details

Battery Type: YTZ5S-BS
Battery Family: Fresh Pack, Maintenance Free
Voltage: 12
Capacity (10-HR): 3.5
Dimensions: 7⁄16 in. x 2 3⁄4 in. x 3 3⁄8 in.
Weight:          3.5 lbs. (1.59kg)
Metric Dimensions: 113mm x 70mm x 86mm
Acid Volume: 0.2 L
Amps: 0.4
C.C.A: 65
Country: Indonesia
Terminal: main negative positive battery diagram

YTZ5S と GTZ5S の違い
2020年現在、HONDA の50~125㏄のバイクは、ほぼ全てにYTZ5SGTZ5Sのどちらかがが採用されている。
例えば、CT125の純正バッテリーはYTZ5Sとされているが、GTZ5SYTZ5Sのどちらかがが搭載されていたりする。(どちらもホンダのロゴがプリントされている)

YTZ5SGTZ5Sの違いは、急速充電に対応しているかの違いで、GTZ5Sは急速充電は不可。
YTZ5S=タイランド(インドネシア):急速充電対応
GTZ5S=ベトナム:急速充電不可


YTZ5S-BS互換 鉛バッテリー 
鉛蓄電池の場合、安価な物も含めて種類も多く、耐久性や寿命に不安があっても価格差を考えれば十分なメリットがあり、選択肢は多い

           YTZ5S互換 鉛バッテリー リスト         


外形寸法は、JIS表記とは異なり実使用に基づいた寸法表記とした。
製品名 10時間率
容量(Ah)
外形寸法(mm) 重量
約(kg)
プラス端子
配置
長さ 厚み 高さ
YTZ5S 3.5 114 71 86 1.7
GTZ5S 3.5 114 71 86 1.7
AQUA DREAM
ADTX4L/Z5S
4 113  70 85 1.58
SUPER NATTO
‎STZ5S
4 114 71 86 1.58
GS BATTERY
GTZ5S
3.5 112 70 85 1.7
古河電池
FTZ5S
3.5 113 70 85 1.3
 DAYTONA
DYTZ5S
4 114 70 85 ???
AZ
ATZ5S
4 115 72 88 1.5
※バッテリーの⊕端子表記は、JIS規格の極性表記とは異なり、バッテリーのラベル印刷面(又はステッカー)側から見た場合の⊕端子の位置としている。

バッテリーが長く持たない場合の考えられる理由

1~2週間で過放電になってしまう様なら車両の電装に問題があり、その車両がスマートキー採用車両なら駐車環境に問題がある可能性もある。

車両の電装に問題がある場合

・イモビ等の防犯アクセサリを取付けたために待機電力が増えている
・USBソケット等のアクセサリソケットをバッテリーから直で接続している
・電装品の消費電力が高く走行中の充電電圧が下限を下回り過放電になっていた

車両の故障による場合

・レギュレータの故障による電圧異常、充電電圧が適正範囲を超えてしまいバッテリーが死亡。または、充電電圧が下限を下回り過放電で死亡。
・ジェネレーター(オルタネーター)の故障による電圧異常、充電電圧が下限を下回り過放電
・車両の配線の劣化による漏電又は、電装品追加時の作業ミスによる漏電等

スマートキー採用車両の場合

・スマートキー搭載車両はスマートキーからの電波を受けるために僅かであるが常に電力を消費している。 その為、長期間乗らないでいると過放電となるのは避けられない。

・車両の駐車場所とスマートキーが通信可能範囲内にあるほど近距離にある場合、頻繫に電波を出して通信を行う為にスマートキーの電池と車両のバッテリーの両方で電力を消費する為、バッテリー容量の少ないバイクでは過放電となりやすい。
仮に自分のスマートキーが車両のそばになくても他人のスマートキーの電波や同じ周波数帯を利用する電子機器でも車両側は反応してしまう為に節電モードに移行できずに電力を消費する。

これらのケース以外に、スマートキー搭載車を狙った車両盗難の手口「リレーアタック」による攻撃を自分、もしくは他人の車両に仕掛けられていた場合も該当する
トヨタなどの一部の車両ではこの問題の対策の為に強制的に節電モードにさせる機能が付いたものもある。



グレードアップとしてのバッテリー選択

バッテリーをグレードアップするなら現在のところリチウムイオンバッテリーの一択である。 車なら圧倒的な軽量化、バイクなら軽量化と製品によっては出力容量アップが可能な二輪用バッテリーは現在のところリチウムイオンだけである
自動車用バッテリーは、機能や性能が全く違う2種類がある

バイクでは居住性といった性能は求めようがないので、問題にならないが自動車ではレース用を除けば、最低限から家庭並まで用途に応じて居住性という性能も求められる訳で、それに合わせてバッテリーもDeep Cycle Battery(ディープサイクルバッテリー)と Sterter Battery(スターターバッテリー)の2つの種類が存在する。

Deep Cycle Battery(ディープサイクルバッテリー)
基本的に車.バイク用のバッテリーとは別物と考えていい。
震災時などの非常用やキャンプ用のサブバッテリーとして家電を利用したり、電動自転車向けバッテリーのように満充電状態から、ほぼ空の状態になるまで使い切るといった、深い充放電を繰り返して利用するのを想定したバッテリーの事で非常に容量の大きなものが要求される。
構造的に、充電時の電極への負荷が高い為、頑丈に作る必要があり、その結果価格も高く重量も重くなる。
当然バイク用のディープサイクルバッテリーという製品は存在しないが、密閉式の鉛バッテリーは少量の電流を連続して供給した場合は容量の低下が緩やかというディープサイクル的性質があるので、電装品を追加しているような車両では鉛バッテリーが有効である。

Sterter Battery(スターターバッテリー)
スターター用途に特化した性能であり、セルモーターを力強く回せることを目的としている為、電流容量よりも瞬間的に流せる電流の出力密度の高さによる瞬発力重視のバッテリーの事で、リチウムイオンバッテリーがまさにそれである。
この性能を示す数値は、コールドスタート時の最大出力Aを表すCCA「Cold Cranking Ampere/コールド・クランキング・アンペア」で表記されている。

CCAは主にアメリカなど西欧で採用されていたが、最近は日本でも性能表示として採用するようになった。
本来、自動車のバッテリーはエンジンを掛ける事がもっとも重要な目的であり、エンジンを始動する際に最も電気を消費する。
少ない電流を長時間流せるというのではなく、いかに短時間に大量の電流を流せるかというのがバッテリーには最も重要な性能だという考え方によるもので、「バッテリーの性能 = 始動性 CCA値」となった。

この為、リチウムイオンバッテリー=大容量(長持ち)と言う誤った認識でリチウムイオンバッテリーを買ってしまうと残念な結果となるので注意が必要。

今現在、リチウムイオンバッテリーを使用していて、冬はエンジンが掛かりにくいので、イグニッションスイッチをONにしてバッテリーが活性化するまで数分の間をおいてからエンジンを始動する「儀式」を必要としているなら、次は、CCA値がもっと大きいタイプをお勧めする。


二輪用リチウムイオンバッテリー(LiFe)の簡単な歴史
鉛バッテリーや、携帯可能電子機器に使われるリチウムポリマー電池やリチウムフェライト電池といった、既に普及しているリチウムバッテリーに新たに加わったのが、2010年頃にアンチグラビティやショウライが発売した正極材料にリン酸鉄リチウム(LiFe)を使ったバイク用バッテリーだ。
その軽さと放電能力、そして安全性を謳い文句に多くのライダーから注目を浴びるが、その注目の理由は新製品に対する期待と違って、多くは不安感によるものだった。

不安の理由は、2006年以降に相次いで発生したSony Energy Devices等のリチウムイオン二次電池の異常発熱と発火事故以降も度々問題が起きていたリチウムイオンバッテリーの発火・発熱問題によるもので、この問題でリチウムイオンバッテリーの危険性が広く世間に広まっていた事が大きい。

バイク用リチウムイオン発売の情報が発信された時の感想の多くは、「バイクにリチウムバッテリーなんて狂気の沙汰」的なものだった。
不安感を抱く一方で、その性能と軽さによる圧倒的パフォーマンスと引き換えに爆発する危険性という胸が熱くなるドラマチックな妄想を抱かせ、元々バイクというリスクが高い乗り物にまたがる一部のライダーにとっては男の浪漫パーツとしての期待感もあった。

日本での販売よりも先に海外で販売されていた事から、評価は事前に知る事が出来たが、ショウライとアンチグラビティの両社とも同じ(LiFe)を採用していながら、アンチグラビティの製品は形状こそ特殊だったものの、実績がある製造工場での生産に加え、性能と信頼性の評価が高く、アンチグラビティへの期待が高まったが価格も高かった為、ロマンを感じればリスクも出費もいとわない浪漫度が高いライダーは当然アンチグラビティを手にした

一方のショウライの製品は一般的なバイク用バッテリーの形状なので取付がしやすく扱いやすかったが、中身の構造がバッテリマネジメントシステム(BMS)をバッテリー側に搭載せず(現在は簡易的なパッシブバランシング回路を内蔵)、専用充電器側に搭載して専用充電器利用時のみバッテリーセルの調整を行うという割り切った設計だった為(現在は普通に使用している分には問題にならない程度にセル間のバランスは保たれる)、中身は大雑把でシンプルな構造だった事に加え、バッテリーセルは秘密の中国製造(現在は不明)だったり、さらに第1世代iPod nanoに搭載されたリチウムイオン二次電池の過熱・焼損事故のニュースがまだ多くの人々の記憶に焼き付いていた事もあって、ネガティブな印象を持たれるなどイメージ的に不利な販売となった。
その代わりボディの扱いやすさと、純正バッテリーと同等かちょっと安価という価格設定もあって、初物好きで好奇心旺盛なチャレンジャーを中心に売れていった。

結果は登場から約10年、ライバルだったアンチグラビティが存在感と市場を失っていく一方、ショウライが購入から9年たった今でも使えている等、年を重ねるごとに利用実績とジャンルを超えたユーザー間のノウハウを積み重ねて信頼を掴み、今ではバイクはもとより四輪のレースでバイク用のショウライ​バッテリーをそのまま利用するのが定番化していたりと、チューニングパーツの一つとしてレースを中心に広がって、現在の自動車・バイク用リチウムイオンバッテリーの市場と可能性を切り開いた。

尚、「リチウムフェライトバッテリー」はショウライの商標でバッテリーの種別のことではない。
国内規定と国際規定でも「リチウムポリマー(LiPo)電池」や「リチウムフェライト(LiFe)電池」という種別は存在せず、分類も存在しない。
すべて「リチウムイオン電池」として定義される。

バイクでのリチウムイオンバッテリーのメリット
・容量が同じなら重量が純正バッテリーの50%以下~70%と軽量
・放電能力に優れる事
・自己放電率の低さ
・鉛バッテリーの3〜5倍の長寿命

鉛バッテリーとリチウムイオンバッテリーの特性の違い

鉛バッテリーの場合
車両に取付けている状態のバッテリーの電圧は内部電力量に近い。
この特性は、容量が低下するにつれて電圧も下がっていく事を意味するので、電圧を測定すればその時の電圧の数値が現在のバッテリ残量と考えて良い。
この、容量が低下するにつれて電圧も下がっていくと言う特性から、容量の低下にしたがってセルモーターの回転は重く、イグニッションコイルが発生するスパーク電圧も低下していくので、わざわざ電圧を測定しなくてもバッテリー容量の低下が体感で実感できる。(この状態になるまで充電できずに使用する事自体問題だが)

リチウムバッテリーの場合
内部容量が低下しても電圧の低下は非常に緩やかで、(バッテリー容量が減っているのに対して電圧の下がり具合が僅かしか変わらない)バッテリー容量の低下に気付き難い。
例えば、ショウライバッテリーの場合、使用時の電圧は13.2V前後となっているが、重要なのは、これが12.5Vまで低下した場合、鉛バッテリーでは普通な状態だが、ショウライバッテリー(LiFe)では瀕死の状態という事である。

何故こうなってしまうのかというと、リチウムイオンバッテリーは内部容量がほぼゼロになる迄12V 以上の電圧を維持すると言う特性の為である。
実はこの状態では内部に残っている電力は最大容量に対して約4%程度まで低下しており、鉛バッテリーで言うと、電圧は8V以下と言う状態である。

これを人間で例えると、黙々と死ぬ直前まで全力を出してしまう様なタイプという事だ。

この特性の為、USB、ヒーター類、カーナビ(スマートフォン)、ドライブレコーダー、等の複数の電装品を接続した車両によっては電力不足で充電が満足に出来ずに過放電状態が続き突然死となる。
車両の電源状態をよく確認せずにうっかりリチウムイオンバッテリーを搭載してしまうと購入後一ヶ月も経たないうちに死にましたと言うレビューを書き込むことになる。



リチウムイオンバッテリー、デメリットは?

リチウムイオンバッテリーのデメリットは、使い方自体は鉛バッテリーと変わらないが、低温環境下での弱さと、過放電、過充電が行き過ぎると発熱、発火の危険性があると言う点につきるだろう。
リチウムイオンバッテリーを導入する際は、車両の電源周りのチェックは入念に、接続も確実に行う必要があり、ミスは許されない。

リチウムイオンバッテリーを導入する車両では、適切な発電と充電電圧が供給されている事を確認しておく事が重要
特に鉛バッテリーからリチウムイオンに交換する理由が、寿命・長期間放置・メインスイッチの切り忘れと言った明確な理由がなく、ある日いきなり突然死したのでリチウムイオンに交換するといった場合は、明らかに車両の電装に問題があるはずなので、リチウムイオンに交換しても無駄どころか場合によっては焼損の可能性すらあるので、まずは車両のメンテナンスをするべきだ。
突然死には至らないものの、使用から1年も経っていないにもかかわらず頻繁に補充電が必要な程、容量低下が激しい場合も車両の電装に問題があるので問題が解決するまではリチウムイオン化は止めておく必要がある。

特に年式の古い車両や不整地走行で振動と衝撃が激しい走行を行っている車両では、オルタネーター、レクチファイヤ、レギュレーターが正常に動作しているかを確認するか、見ただけでも判るくらいくたびれているのなら新品に交換する事をお勧めする。

車両の電装管理が杜撰だと内部セルの損傷に直結するシビアさ

特に注意すべき事

充電電圧の制限
リチウムイオンバッテリーの公称充電電圧は14.4V、最大充電電圧は、14.6V
( この電圧値を上回る充電環境では過充電となり、バッテリーに損傷を与えてしまう )
充電電圧下限は13.5V、13.8V程の充電電圧で80%の充電が可能
( この電圧値を下回る充電環境では十分に充電されず、過放電を懸念する必要がある)

放電電圧の制限と限界値
電圧下限値は容量が0%となる8V程度とされる。殆どの製品では、放電深度20%にあたる電圧値10Vを下限値に設定している。
8V以下(0%以下)まで放電してしまったリチウムイオンバッテリーは、内部セルが損傷する。
損傷を受けたセルは充電時に発熱し、その度合いは損傷状況や充電環境によって異なるが、こうなってしまと正常な充電電圧値であっても発熱する。
この発熱が原因となりセルの膨張や発煙、また溶解を誘発する場合もあり、LiFeは燃えないといっても、電圧表示などのインジケータを搭載しているような製品では内部の部品が高温になってケースが溶けだしたり発火する場合がある。

0℃以下の低温環境での充電と60℃以上の高温環境での利用はNG
・マイナス5℃以下の低温環境での充電は負極で析出したLi金属がセパレータを貫通し、正極とつながり内部短絡を起こす場合がある。
・環境温度が60℃を超えるような高温下での利用は容量の劣化を引き起こし、高温下で劣化した分の容量は復活はしない。
・バッテリーの電圧が13V以下の状態が続くと突然死(保護回路作動)する場合があるので13.2V以上(SHORAIの場合)を維持するように心がける。



2021年現在、販売されているリチウムイオンバッテリー

登場から間もない2011年頃のバイク用リチウムイオンバッテリー製品は、アメリカの企業であるショウライとアンチグラビティの2社のみだったが、 10年後となる2021年現在は、多くの企業から販売されており製品の選択肢は多い。 現状、お勧めできる製品は一社しかないので、良い悪いはともかく、それなりに売れてはいると思われるメーカーをピックアップしてみた。

Antigravity  アンチグラビティ
SHORAIと並ぶ古参のメーカー。当時は高価だが高性能でコンパクトと言うのが売りだったが、実使用ではSHORAIと比較して価格差程の優位性が殆ど感じられず、小型だが独特の形状によるめんどくささもあってか、リチウムイオンバッテリーがまだ珍しかった当初こそ、それなりに売れていたようだが、次第に目にする機会がなくなり、すっかり存在感が消えてしまった。
一応、今でも販売されていて、一般的なバッテリー形状の製品ラインナップも追加したが、評価は散々なものが多く発売当初の高いけど凄そうなイメージは完全になくなってしまった。

ELIIY Power  エリーパワー
エリーパワーの「HY battEliiy Pシリーズ」は、初の純国産バイク用始動バッテリーで、ホンダ・レーシングチームでのモトクロス実戦環境下でのテストを経て、Honda「CBR1000RR Fireblade SP/SP2」「CRF450R/RX」「CRF1000L Africa Twin」「CRF250R」に純正採用と、安心感も抜群。
だが、製品情報を読むとちょっとおかしい事に気付く。

このバッテリーには、過電流や過充電(過電圧)が発生した際に、バッテリー内部のヒューズを遮断する保護装置が搭載されているのだが、注意事項には誤ってヒューズを遮断させないために、「3気筒以上のオートバイでなければならない。単気筒」、「2気筒のオートバイには使用できない。と明記されているのだ。
ところが、市販品と同じバッテリーでありながら純正採用されている「CRF450R/RX」「CRF1000L Africa Twin」「CRF250R(競技用)」は2気筒や単気筒だ。

何とも矛盾した話だが、注意事項を読む限り、この製品は車両を限定することで保険を掛けたと推測できる。
純正採用の「CRF450R/RX」「CRF1000L Africa Twin」「CRF250R(競技用)」では、純正採用にあたって十分なテストを行い安全性を確認したという事だろう。

つまり、バッテリーの市販化に当たって、市販されている車両を全てテストするなど不可能なので保険を掛けたという事だ。

保険の理由は、エンジンの気筒数を限定している事から、まず間違いなく振動の問題である。
振動の問題は、価格の高さから察するにバッテリーに内蔵されているBMU(バッテリーマネジメントユニット)である。
価格を考えると、このBMUはアクティブ型か、もしくはパッシブ型だとしても、かなり高度な造りで電子部品の集積度も相当なものだろう事は容易に想像が付く、これがエンジンの振動で頻繁にブルブルしていたら、振動の種類(周波数)によってはコールドスタートから走行という激しい温度変化による熱膨張係数の差により発生した繰り返し応力による熱疲労も加わって電子部品や配線の半田が剥離する場合があるという事だろう。

そして、この問題の答えが3気筒以上と言う訳だ。


注意してほしいのは、この製品自体は高品質でしっかりとした製品であり、問題は利用できる車両が限定せざるを得ない事情である。
車載電子部品の振動と熱膨張の繰り返し応力の問題は、この製品だけの問題ではなく、全ての車載電子部品に当てはまる事であり、その対策として、大抵は部品の固定にはゴムを噛ませたり、熱に強い部品や発熱しない部品であれば、樹脂等で覆って固める等の対策をしているのが一般的だ。

だが、樹脂封止技術は、技術的には古くから行われているが、車載電子製品に与えられた制約条件下で実現するためには、まだまだ解決すべき問題点が多く存在する。

充放電時に発熱するリチウムイオンバッテリーでは、基板を樹脂で固めてしまうと基板上の電子部品が発熱してしまい短期で痛んでしまう等の理由があって樹脂封止技術のような完全防御的な対策は、技術的に実現可能と思われる要素技術はあるようだが、部品仕様、製造条件、コスト等の何らかの制限で万全な対策ができなかったのだろう。

純国産で市販オートバイに純正採用されるような4万円以上という高価なリチウムイオンバッテリーですら、このような制限があるのだから現在販売されているバイク用リチウムイオンバッテリーで特に安価な中国製のBMS(バッテリーマネジメントシステム)内蔵などと謳っている製品は推して知るべしである。

リチウムイオンバッテリーに限らず、厄介なのは、この振動と熱膨張の繰り返し応力の問題は、使い続けていくうちに徐々に進行するが、車両の状態や車種、利用環境といった条件によって発症の確率や時期が大きく左右され、条件が良ければ3~4年以上持つ場合もあるが、数か月程度の使用ではまず発症しない事から、1年程度の保証を付けて販売しているような製品の場合、この問題で故障する時は保証期間はとっくに過ぎてるというイヤらしい性質をもつ。

数ヶ月程度の使用で死んでしまうような場合は、不良品の場合も稀にあるが、殆どは車両の電装の問題である。

ELIIY Powerのバッテリーは「高度な電子制御で 安全性と信頼性を担保する」という日本製らしい設計思想で、SHORAIバッテリーの「バッテリー内部にはシンプルな配線と簡易的な回路のみ使用し、ただの蓄電する箱として信頼性を高める」と言う吹っ切れたような発想とは対極の製品である。

その高度な電子制御技術の結果、安心安全の為とは言え、立ちゴケ程度でも条件次第では「危険な振動を感知しました!発熱・発火の辱めを受けるくらいなら安心安全の為に自害します」みたいな事も起こり得る訳で、その場合、ユーザーによる介入が不可能なバッテリー内部のヒューズを遮断する保護装置等、柔軟性が無く融通が利かない設計と仕様は、悪い意味で純日本製らしい物といえる。


Skyrich  スカイリッチ
カワサキ、KTM、(競技用車両)Ducati、の一部に採用されるなど、製品に期待してしまうが…。
一見まともな製品に思えるが、実売価格の安さからもわかるように「返品、保証については商品到着後、7日間の初期不良のみの対応」と、保証する気は全くないのは明白。
数か月以内に死んでしまった報告が多く、そのバッテリーを分解した画像が多数公開されているが、バッテリーの内部構成はBMS(バッテリーマネジメントシステム)を搭載していないシンプルなもので、過充電防止回路を内蔵と明記しているものの、実際には回路と呼べるような物は搭載されていなかった。

安さと軽さが武器と言えるがリスクも高く、その品質を裏付けるように、発熱によって変形を起こしたレビューが目立つのも特徴。

運が良ければ何事もなく普通に使えるようだ。

標準のユアサYTZ5S-BS相当のサイズとなるHJTX5L-FPは容量:4Ah相当、CCAが120と、このサイズのバッテリーでは容量も瞬発力も平凡なものだが、この数値も信じていいのか疑わしいので、軽量な事以外メリットは無い。



AZバッテリー  AZ岡田商事
外見からわかるように色が違うだけでスカイリッチと同じ電槽(外装)なので不安を覚えるが、これは電槽に産業向け汎用品を使用している為で、中身は異なる。
流通量が多い割に発熱等のトラブル報告も見あたらない事と、極簡易的なパッシブバランス回路(BMS回路搭載としているがそんな高等なものではない)を搭載、割とまともな製品といえる。

注意点は、容量等のスペック表記が何故か定置用リチウムイオン蓄電池の容量値で使われる消費電力(Wh)だけで、電圧やCCAなどの数値が非公開なので邪推すると、同サイズの鉛バッテリーに対して実容量はかなり小さいので詳しい表記を避けたものと思われる。

標準のユアサYTZ5S-BS相当のサイズとなるITZ5S-FPでは、消費電力24(Wh)なので、これを仮に電圧12Vで鉛バッテリーの10時間率容量で換算すると2Ah程度となる。
これはユアサYTZ5S-BSと同サイズの平均的な鉛バッテリーの半分程度の容量しかない事になり、50㏄程度のバイクでは問題にならないが、125㏄以上のスマートキーやUSB,端子装備といったハイグレードタイプのバイクではちょっと厳しいと思われる。

標準バッテリーのユアサYTZ5S-BS互換を購入するなら、同じ、YTZ5S-BS相当のサイズで容量が僅かに多いITZ7S-FPを選択するべきだが、ITZ7S-FPの容量は消費電力28.8(Wh)電圧12Vとして10時間率容量で換算すると2.4A程度と、ユアサYTZ5S-BSより低く、ITZ5S-FPとの容量差が小さい割に価格が4千円以上跳ね上がるというコストパフォーマンスの悪さが問題となるだろう。



Maxima Battery  ライズコーポレーション
BMS回路とシリコン等を使った衝撃対策の独自構造というのがセールスポイント。
実売価格を考えるとBMS回路はおそらく極めて簡易的なパッシプタイプだろう。
産業向け汎用品の電槽(外装)だが、手にしてみると意外としっかりしていて安心感はある。

標準のユアサYTZ5S-BS相当のサイズとなるMLZ5S-FPは、電圧12.8V、容量38.0Whで10時間率容量で換算すると3Ah程度と、標準バッテリーであるユアサYTZ5S-BSより0.5A程少なく、CCA値は記載が無くCA値のみとなっており、その値は90CAと標準のユアサYTZ5S-BSを上回るが、他社リチウムイオンバッテリーより低く、低温環境下には特に弱い事が伺える。

このバッテリーは、定価こそ高めだが、実売価格はかなり安い場合があるので初めてリチウムイオンバッテリーを導入する場合には試してみる価値はある。


保証期間は12ヶ月間と、その期間は、万が一バッテリー上がりが発生した場合、最寄の拠点より365日24時間体制でバッテリーをジャンピングスタートしてくれる※ロードサービスも提供される。(2020年12月現在の話)

※レッカーサービスではない事に注意、あくまでジャンピングスタートしてくれるだけである。

販売力が弱いらしく、実店舗での取扱いは無いに等しい事から、直販かamazon等で通販による購入となるが、保証書には購入時に販売元であるライズコーポレーションのスタンプがしっかりと押されるので、直販以外での購入時は販売・発送するのがライズコーポレーションであることをしっかり確認する事。(2020年12月現在)



SHORAI  ショウライバッテリー
日本での発売から10年が経過し、車両への適合や、性能や取扱いと言ったノウハウの蓄積と実績による信頼感は大きく、 2輪4輪問わずサーキットでの使用も多いが、スターター用リチウムイオンと言う特性上、実容量は鉛バッテリーの1/2~1/3程度しかない為、フォグランプ、ドライブレコーダー、ナビゲーションと言った標準仕様を超えた電装過多の快適ツーリング仕様のようなバッテリーの消耗が激しくなる傾向の車両(特にスマートキー採用車両において)では、あまりお勧めはしない。

SHORAIバッテリーの特徴として、簡易的なバランス回路のみを搭載して、BMSをバッテリーに搭載せずに、充電器側に搭載してメンテナンスを行うという設計が挙げられる。


BMSを搭載しない分、バッテリー内の部品や配線構造がシンプルになり衝撃や振動に対して信頼性の向上が望める他、充電器に搭載したBMSによるバッテリーマネジメントを行う為に、必然的に各セルとつながるBMSポートをバッテリー側に用意しているが、このBMSポートを搭載している事がSHORAIバッテリーの最大の強みとも言える。

メーカー的には好ましく思わないだろうが、結果的にこのBMSポートを設けたこの設計が、社名の由来となった日本語の将来という言葉通り、技術に明るいマニアックな人々にBMSポート活用と言う大きな未来と可能性を与える事となった。
個人の自己責任の下、ケーブルを作成する事でドローンや電動ガン向けの汎用充電システムと周辺機器等で4セル以上のLife対応機器が利用可能で、ユーザー自身によるバッテリーのセル単位の調整管理、メンテナンスが可能となり、一般用のバイク用リチウムイオンバッテリーとしてはプロフェッショナル的な運用管理が可能な唯一の革新的な製品となっている。

標準のユアサYTZ5S-BS相当のサイズでは、容量違いで3種類と極性の違い2種類、計5種類の製品があり、小排気量から1000㏄超までカバーできる。
LFX07L2-BS12は、電圧13.2V 、10時間率容量7Ah程度、CCA102A
LFX09L2-BS12は、電圧13.2V 、10時間率容量9Ah程度、CCA135A
LFX14L2-BS12は、電圧13.2V 、10時間率容量14Ah程度、CCA210A
LFX09A2-BS12は、電圧13.2V 、10時間率容量9Ah程度、CCA135A ⊕プラス端子が左側
LFX14A2-BS12は、電圧13.2V 、10時間率容量14Ah程度、CCA210A ⊕プラス端子が左側


  YTZ5S互換 リチウムイオンバッテリー 比較表  
製品名 10時間率
容量(Ah)
外形寸法(mm) 重量
約(kg)
CCA
長さ 厚み 高さ
YTZ5S 3.5 114 71 86 1.7 65A
GTZ5S 3.5 114 71 86 1.7 65A
Antigravity
AG-ATZ-7-RS
7A相当 115  70 85 0.6㎏ 150A
ELIIY Power
HY85-S
2 112 49 85 0.7㎏ 55A以上
Skyrich
HJTX5L-FP-S
4 113 70 85 0.483㎏ 120A
AZバッテリー
ITZ5S-FP
推定2A 113 70 85 0.5Kg 非公表
AZバッテリー
ITZ7S-FP
推定2.4A 113 70 85 0.6Kg 非公表
 Maxima Battery
MLZ5S-FP
推定3A 117 70 86 0.55㎏ 90※CA
SHORAI
LFX07L2-BS12
7A相当 113 58 89 0.424㎏ 102A
SHORAI
LFX09L2-BS12
9A相当 113 58 89 0.575㎏ 135A
SHORAI
LFX14L2-BS12
14A相当 113 58 89 0.663Kg 210A
※10時間率容量の補足
推定~の数値は計算により算出した数値
~相当の数値は実質的には、鉛バッテリーの1/2~1/3程度となる






その他

BMS回路とは

複数個の2次電池セルを直列に接続した構造を持つバッテリーにおいて、それぞれの電池セルの蓄電容量を均一化(セルバランスの均一化)する機能を持つ回路の事をBMS(バッテリーマネジメントシステム)回路と呼ぶ。

個々の電池セルの蓄電能力はそれぞれ製造時のバラツキが存在するため、同じ充電時間であっても満充電に達するセルと、80%程度しか充電されていないセルがあったりとセル間に差が出てしまう。
このままの状態で充放電を繰り返すとバッテリーの容量が実効的に低下するばかりか、やがて過充電のセルや過放電のセルが発生してしまう。
特にリチウムイオンバッテリーでは、過充電/過放電は発火につながる危険性がある為、過放電や過充電に至らないようにセル・バランシング(均等化)制御が必要となる。
そのセル・バランシング制御を行う回路の総称がBMS(バッテリーマネジメントシステム)と呼ばれるものだ。

簡易的なものを含めたBMSのようなバランス回路を搭載しないリチウムイオンバッテリーでは、過充電/過放電の閾値を設け、閾値を超えたら保護回路が働き使用不能(突然死)となる。
保護回路すら持たない場合は、セルが膨張し、その時点で運が良ければバッテリーが死亡する事で気付くが、最悪の場合は、発熱から発火へと至り大惨事となる。

短絡などで過電流や過電圧が発生した場合は、保護回路が働かずに発熱・発火する場合があるので車両の電装作業には細心の注意が必要。

BMSの種類

セルバランシング制御を行う方法はパッシブ方式アクティブ方式の二種類がある。

パッシブ方式
バッテリーを充電中、内部の複数のセルのうち、先に満充電となったセルは放電させることでセルバランスを確保する。
システムがシンプルというメリットがある一方で、余剰エネルギーを強制的に放電させるためエネルギー効率が低いというデメリットがある。
過酷な環境下で利用されるバイク用のバッテリーでは、完全なパッシブ方式の搭載は厳しいので、BMS搭載というバイク用リチウムイオンバッテリーでは、殆どがパッシブ方式を更に簡素化したような回路を採用するが、これをBMS回路と称するかはメーカーの裁量次第である。
4セル用パッシブ方式制御基板の例
SHORAI LFXバッテリーの簡易バランス回路
AZバッテリーのBMS?回路
      

アクティブ方式
先に満充電となったセルの電力を他のセルに移すことで均等化するというもので、システムが複雑になるためコストが上昇するものの、エネルギー効率を高められる。
最近では電気自動車等の電動化普及促進によるバッテリー需要の増加を見据えてBMSの開発競争が激しく、小型化が著しい。
アクティブ方式採用のセルバランシング制御基板の例
テキサス・インスツルメンツ(TI)のリファレンス・デザイン


容量計算(WHr)
式 WHr=Ah x V

ちょっとでも完全放電などで10V以下になると全く充電が出来なくなる。
そうなった場合は廃棄するしかないのだが、ダメ元で以下の対象方法で充電ができる可能性がある。
カメラなどのリチウムバッテリーでは比較的メジャーな方法で、これはショウライバッテリーにも有効で試してみる価値はある。

・冷蔵庫(冷凍庫)でバッテリーを一旦冷却させて充電を試してみる。

・通常の健康な鉛バッテリーを並列に繋いで充電することによってバッテリーの状態を健康な状態に見せかけて、保護回路を誤作動させ、充電を実行させる。
運が良ければ充電が行われるが、充電が可能になったことを確認したら直ちに充電をやめて、充電器をリチウム対応か専用充電器に切り替えて充電する必要がある。
そのまま 鉛バッテリー専用充電器で充電し続けると完全にバッテリーは死亡する。