好奇心つまみ食い（知の散歩道）

 「25Ｖバッテリーのテスト」 これまでのテスト結果でAKM75のハブモータはギヤ比とのマッチングから、低電圧の方が効率が良さそうである事が判ってきた。そこでアシスタで使っていた古い25Vバッテリー（少々くたびれているが）を使って走行テストを実施した。 バッテリー要目 　　　型番：　P5343　          容量：　25.2V/8.7Ah 　200Wh（新品時） 　　　電圧範囲：　29V-24V 　　　電池セル：　7S4P　2200ｍAh級　LG製（？） 　　　重量：　1868ｇ 　　　実力電力容量：　170Wh　（経年劣化による） バッテリーの取り付けは、36Vバッテリーパックとの共用を考慮してサドル下に変更した。意外にこの方が収まりが良い。25Vバッテリーと36Vバッテリーを用途に応じて付け替えが出来る。 早速この25Vバッテリーをフル充電して、何時もの一周11.75Kmの周回コースを回った。25Ｖバッテリーの場合も丁度4周回れた。総走行距離は 47Ｋｍ で消費電力は 156Ｗｈ であった。平均電費は 0.301Km/Ｗｈ となり、36Ｖバッテリーの電費0 .278Km/Ｗｈ より8％ほど良い。（パワーレベルを揃えるため、25Ｖバッテリーは レベル3 、36Ｖバッテリーは レベル2 の設定で走行している） 右図は電圧と電費の関係をプロットしたものであるが、電圧の低下に伴って明らかに電費が改善される。ただし電圧の低下に伴ってアシストの上限速度がだんだん低下してくる。これは前回紹介したＡＫＭ75ハブモータの推定特性カーブの通りである。30Km/ｈ以上でのアシスト力はもともと多くは期待していないことから、供給電圧は 25Ｖ付近がベストマッチ となり そうである。 25Vバッテリーの電圧降下と電力容量の関係は右図のとおりである。すでに8年近く使用しており、バッテリーとしても使用限界に達し、完全に枯れた状態であると思われる。24Vの下限電圧での電力容量は 170Wh 程度であり、この特性は安定している。 以上の25Vバッテリーによるテストで、最適電圧はほぼ把握できたが、36VバッテリーパックにDC-DCコンバータを取り付け約5％のロスを覚悟で25Vに降圧するか、または25V仕様のバッテリパックを使うか悩むとこ...

 「36Ｖバッテリーパックの特性試験」 前回紹介した36Ｖバッテリーパック（自称NCR18650Ｂを10Ｓ2Ｐの配列にパックしたもの）の初期テストが完了したので結果を紹介する。 要目：電池　　 NCR18650ＢＸ20セル 　　　配列 　　10Ｓ2Ｐ 　　　ＢＭＳボード　中国製メーカ不詳 　　　セルホルダー　同上 　　　電圧範囲　　42Ｖ～34Ｖ 　　　最大電流　　9.8Ａ(=4.9AX2) 　　　　　　　（NCR18650Ｂ仕様に準拠） 　　　電力容量　　180Wh 　　　　　　　　（走行テストにより実測） 　　　寸法　　　150㎜X95㎜X100㎜ 　　　重量　　　1370ｇ　 バッテリーパックのテストはAKM75のハブモータを装着したCannondaleを使い、決められたコースを周回することにより計測した。（急坂、緩坂ありの 一周11.75Km の典型的なサイクリングコースであり、走行は最大速度32～35Km/ｈ、平均速度約20Km/ｈで、途中信号停止が何回かある） 走行テスト中の電流は3A~7.5A（レベル2～レベル4）の範囲にコントロールした。（システム上は15Aまで流せるが、電池セルの許容電流（4.9Ａ）以上の過電流を流すと、BMSのコントロール範囲を逸脱してセル間のバランスが崩れることが判ったため、カタログ上の電池セルの最大電流範囲内（9.8Ａ＝4.9ＡＸ2）にとどめた） フル充電での可能走行距離を確認するため、走行テストコースで周回を重ねたが、丁度４周目で下限電圧34Ｖに近づいたため中断した。右図は電圧降下（V)と消費電力（Wh)の関係をプロットしたものであるが、最低電圧を34Vとした場合の電力容量は電圧カーブの延長線で 約180Wh と読める。（線の折れ節（丸点）が一周の開始・終点を示す） ４周のトータル走行距離は 47Km、 消費電力は 169Wh であり、平均電費は 0.278Km/Wh と言う結果になった。悪くない数値である。（日ごろ足代わりに使っているアシスタの平均電費は 0.246Km/Ｗｈ である） 一回の充電で40Km以上走行の目標を達成したことになる。（180Whまで使い切った場合、理論上50Kmまで走行できることになる） このバッテリーパックの電力容量は 180Wh と計測されたが、電池セル当たりを計算すると 9Wh／セル...

 「36Ｖバッテリーの自作」 前回、中国製のハブモータ （ＡＫＭ75ＳＸ） を使ったコンバージョンを紹介したが、今回36Ｖのバッテリーシステムを自作したので紹介する。この2～3年、リチウムイオン電池の単体セルが一般に流通するようになり、ネットで手軽に1865、2170のセルが購入できるようになった。性能は様々で、1865サイズで言えば、2200ｍAhから3500ｍAh容量まで日本製、韓国製、中国製選り取り見取りである。 今回使用したリチウムイオン電池のセルは 自称 Panasonic製の NCR18650B であり、中国のショップ経由入手した。このセルを 10Ｓ2Ｐ の配列でバッテリーパックに組み上げ、サドル下にぶら下げる形でCannondaleに装着した。 バッテリーパックの重量は収納バック込みで 1479ｇ であり、自転車全体重量も 12.1Kg とこれまでの25Vバッテリーより 0.4Kg軽量化 出来た。バッテリーパックの実用容量は 36V／4.5Ah（162Wh) であり、ワンチャージで 約40Km の走行が可能である。外観上も格段にスマートになった。（電動アシスト自転車には見えない） 今回、Aliexpress経由とAmazon経由で NCR18650B のセルをそれぞれ10本づつ購入した。（平均価格は送料込みで300円/本～500円/本であった）10S2Pの配列でバッテリーパックを作るつもりである。 どちらのルートのものも外観上は純正のPanasonicNCR18650Bに見える。早速、電池の容量計測器を購入して、サンプル的に電池容量を計測してみた。 その結果を下の図に示すが、本物のNCR18650Bの特性カーブに対して全く及ばない。 本来は2.5Vで最大3400ｍAhの容量を示すはずであるが、せいぜい2500ｍAh程度までしか伸びない。二つの調達ルート間で差はなく、販売ショップは違っても供給元は同じであると推定される。 性能未達の要因としては次の2ケースが推定される。 ①全くのまがい品であり、2500ｍ　Ah程度の中国製電池にラベルを張り替えた。 ②本物のPanasonic製であるが、長期保管劣化等で本来のEVに使えなくなった規格外れの電池が中国市場に出回っている。（1年以上の長期保管で20％程度の劣化はよくある事象ではある） 折角、純正Pan...

 「中国製ハブモータの組み込みテスト」 最近Aliexpressのサイトを覗いていたら、中国のAIKEMA社の重量 1.431Kg の前輪ハブモータ（ AKM75SX )の広告が目に入った。トルクは30Nmと控え目であるが、何よりハブモータとしては最軽量である点が気に入り、どの程度の性能であるか試す目的で購入した。早速手持ちのCannondaleに組み込んで走行テストしたので報告する。 下図は、コンバージョンを完成した状態の写真である。もともと本プロジェクトで改造のベース車となっていたCannondaleにAKM75SXのハブモータを組み込み、バッテリーは手持ちのアシスタ用の25V/8.7Ah（200Wh相当）を流用した。完成重量は 12.5Kg となった。残念ながらバッテリーが1.868Kgと重く11Kg台には届かなかったが、世界でも最軽量e-bikeの領域に入る。ハブモータは型番の数値が示すとおり、モータ外径が75ｍｍと小さく、ハブのスポーク穴径も81／99ｍｍ（左右非対称）と小ぶりである。外観上はハブダイナモを少し大きくした程度で目立たない。（バッテリーだけが不格好で目立つ！） １）組み立て工作作業（コンバージョン）の経緯 中国のショップに注文すると、2週間ほどで パッケージが届いた。今回注文したキットは ハブモータ単体とコントロール装置／ハーネ ス類がセットになっており、送料・税金込み で35,000円ほどであった。ケーブル、ハーネスはすべてワンタッチの防水仕様のコネクターで接続できるようになっており、説明書は何もついていなかったが、予備知識なしでも間違いようがないシステムとなっている。ハブモータのナットとワッシャが入っていなかったのでクレームすると、すぐに追加で送ってくれた。スマートなケーブルシステム、クレーム処理の迅速さは中国メーカとは思えないぐらい洗練されていると感じた。 モータの仕様は36V／250Ｗで定格回転数は201rpm（大口径リム対応）と328rpm（小口径リム対応）の２種類がある。（減速比が14.2と20.1の２種類となっている）今回は迷わず高速型の328rpmを選んだ。（高速までのアシストを狙ったため） またモータの設計電圧は36Vであるが、もちろん25Vでも使用可能であり、その場合、定格回転数は電圧比で低下し、約230rpm（=...

 「電動アシストモータユニットの最近の動向」・・・続編 第13回で海外の軽量モーターユニットの最新動向を紹介したが、最近フランスのMAVICが軽量モーターユニット「X-Tend」を開発中であるとの記事があったので、参考のため以下に主な仕様を整理した。 MAVICが開発中のモーターユニットはボトムブラケット部に取り付けるタイプでありシマノなどの標準のクランクをそのまま流用できる点をウリとしている。 モーターユニットは長さ146ｍｍ、直径87ｍｍであり、標準のQファクター内にそのまま納まる。ブラシレスDCモーターの出力軸を同心軸に配置される「サイクロ減速機」で減速する構造である。第13回で紹介したドイツの 「TQ-HPR50」（ハーモニックドライブ減速機）に似ている。サイクロ減速機は産業用に広く使われており、実績ある機構である。MAVIC社のものはピンで偏芯リングを駆動するのは通常のサイクロ減速機と同じであるが、 外周に歯車が切ってあるのが特徴である。 サイクロイダル減速機と称してパテントを申請している。 主な仕様は下記のとおり。 定格出力：　　　　　250Ｗ 最大出力：　　　　　390Ｗ 定格トルク：　　　　39Ｎｍ 最大トルク：　　　　50Ｎｍ バッテリー容量：　　360Ｗｈ モーターユニット重量：　1.2Ｋｇ システムトータル重量：　 3.2Ｋｇ ドイツの「TQ-HPR50」はシステムトータル 重量が 3.68Ｋｇ だったのでこれを下回る重量 となる。電動アシストの世界もシビアな重量 低減競争の世界に入っているのだと実感させられる。 MAVICも含めて欧州の新興メーカは自転車込みのトータル重量で10Kg以下の電動アシストを目指しているように見える。図らずも本プロジェクトと志を同じにしており心強い。 以下に、最新の軽量電動アシストモーターユニットの仕様比較を示す。 モデル名　　　　　型式　最大トルク　モーター重量　バッテリー容量　システム重量 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Swytch　-　　　　  前ハブ　　40Nm　　　1.5Kg　　　  180Wh　　　　2.6Kg MAHLE-X20　　 　  後ハブ　   55Nm　　   1.399Kg　　 360Wh　　　　3...

 「最近のコンバージョンキットの動向」 日本ではe-bikeのコンバージョンは殆ど違法となる為、あまり普及していないが、欧米ではベースとなる自転車に後付けで電動アシスト化する所謂「コンバージョンキット」が結構人気で多くのメーカから販売されている。ここではその中から、イギリスのメーカーである、 Swytch社 と中国の新興メーカーである 100ｇGeeko社 の製品を紹介したい。どちらも外観上よく出来ている。（耐久性に関しては不明） １）Swytch社 Made in England を売りにしている。コンセプトは単純明快であり、バッテリーの容量を最小にして追加重量も2.2Kg~2.6Kgと超軽量に仕上がっている。街中のチョイノリの用途に特化している。前輪のハブモータとハンドルに取り付けるバッテリー（大型のスマホみたいな形をしている）+コントローラで構成される。モーターコントロールはクランクのケイデンス計測で行われる。 　前輪ハブモーターは小型ながら 40Nm のトルクを発揮する。バッテリーの種類は Air  （98Wh)と Max （180Wh)の二種類しかないが、それぞれ15Kmと30Kmの航続距離が可能とされる。遠出をしたいときにはバッテリーの予備をリュックに入れて行けば良いことであり、本当に素晴らしい割り切りと思う。ベストコンバージョンキットかも。 追加重量2.2Kgを、8.0KgのCannonndaleに取り付ければ本プロジェクトの目標をほぼ達成してしまう。 ２）100ｇGeeko コンバージョンキットの世界では Bafang をはじめMade in Chinaが幅を利かせているが、その中で蘇州の新興メーカ 100ｇGeeko は後発ながら製品コンセプトがすっきりしている。ホームページはまるで米国シリコンバレーのメーカのようにスマートである。このメーカは前輪または後輪のハブモータと水筒型のバッテリーの組み合わせで好きなコンバージョンを完成させるシステムを提供している。（水筒型のバッテリーのキャップ部分がコントローラと表示メータになっている。）各パーツごとに、色々な仕様とオプションが選択できるシステムとなっており、選択と同時にトータル価格が表示される。実によく考えられている。2016年が創業と言っており、まだ若い会社である。従って海外の専門誌...