駒ヶ根に想う

リーフはマイナーチェンジでエアコン暖房がヒートポンプに変更になりました。

都会に暮らしている人や、冬でも温暖な地域で乗っているとヒートポンプによる節電の効果は大きいと思いますが、寒冷地ではそうでもありません。
使い方にもよりますが、例えば子どもを駅に送迎する場合だとMC前が装備している温水PTCヒーターの方がバッテリーの節電になります。

充電ケーブルを接続してタイマーエアコンや乗る前エアコンで室内を暖めるとバッテリーの消費電力はわずかです。
片道5kmの駅への往復の間は蓄えられた熱（余熱）で暖房が可能になるので、走行中のバッテリー消費が減ります。
通勤も片道5kmなので、行きは同じ作用になります。

さらに、氷点下の寒さだとヒートポンプが機能低下するのでMC後リーフは空気加熱ヒーターの暖房が主になります。
空気加熱だと余熱を利用することができないので、走行中のバッテリー消費がMC前よりも多くなる場合があります。

うちのリーフのように片道5kmが日常の行動範囲だと、乗る前エアコンやタイマーエアコンを利用した温水ヒーターの余熱暖房効果が利用できるために、MC前のリーフの利点が生きます。

ヒートポンプエアコンは寒さで性能が低下しますが、乾球温度だけでなく湿球温度にも影響されます。
つまり外気の湿度が問題になってくるのです。

一般的に、ヒートポンプエアコンによる暖房の弱点は、室外機熱交換器の霜付です。
この状態になると熱交換器が外気から熱を奪うこと出来ないので暖房が効かなくなります。

これを防ぐ為に熱交換器の温度を監視し　デフロスト運転すなわち冷房サイクルにして室外機熱交換器の温度を上げ霜付を溶かします。
この間、ヒートポンプによる暖房はできませんし、無駄な電力を消費してしまいます。

エアコンエンジニアの常識として、「外気温0℃から5℃の雪が降っているまたは降りそうなところがエアコンとしては一番苦手」というものがあります。

氷点下10℃が珍しくない寒冷地、積雪が多く湿度が高い地域だとヒートポンプよりも温水PTCヒーターのMC前リーフの方が使い勝手が良いとも言える。
リーフは、乗る環境によってエアコンの評価が変わります。   

リーフのエアコン消費電力を節約する機能に「乗る前エアコン」があります。
その名の通り、乗る前にエアコンで冷暖房できる優れもの。
充電ケーブルから電力を供給できるからバッテリーの負担を少なくできます。



エアコンが起動した直後の消費電力は5kWほどまで高まるので、200V充電ケーブルから供給される電力（2.5kW～3kW）を上回ります。
充電ケーブルを接続しているのに乗る前エアコンでバッテリー残量が減るのはこのためです。

乗る前エアコンに似た機能で車側で設定するタイマーエアコンもある。
こちらは室温が25℃に自動で設定される。
PTCヒーターは最高水温が70℃だから気温が0℃なら
（70-0）×1.83/0.86＝149W

標準の4kWのヒーターだと
149/4000*3600＝134秒

約2分ちょっと加熱できる。
温水を作るだけなら意外と早いが、ホースなども同時に温めているので5～10分程度かかるのかもしれません。

一度、必要な温度まで加温できれば、あとは空気を暖めるための熱交換器による放熱分を補給するだけでよい。
室温を下げるほどに補給に必要なエネルギーは少なくなるので、エアコンの設定温度が低いほど省エネになります。

乗る前エアコンで、PTCヒーターの温水を予熱することで節約できるエネルギーは150W程度で、大したことないですね。

室内空気を25℃に温めるには、
3.6m3×1.2×0.24×（25-0）/0.86＝30W
と、さらに少量。

最も熱負荷として大きいのは、内装材の保有熱です。
内装材の重さを100kgと見込み、比熱を0.3と仮定すると0℃から25℃に温めるには、
100×0.3×（25-0）/0.86=870W

これらを合計すると1kWにもなります。

乗る前エアコンを有効に利用するために温めるのはPTCヒーターの温水や空気ではなく、車の室内表面の物体、窓ガラスやシート、内装なんです。
乗車前にしっかりと温めておけば1kWｈもの節約ができるかもしれないという試算でした。

・現在はJ（ジュール）で熱量を表しますが、cal世代なのでW≒860calで計算しました。


※融通が利かない初期型リーフのエアコンを、できる限り節電しながら窓を曇らせず、寒さを和らげる使い方を見つけようと試行錯誤する過程で気が付いたことを備忘録的に記録しています。  

リーフのエアコンを作動させた状態です。
AUTOボタンを押して数分後に消費電力が最大になり、初期標準型のヒーターの最大出力4kWを越えてしまう。
クーラーのコンプレッサーも連動して動き出したからです。

温水が加熱され、A/CスイッチをOFFにすればエアコンの消費電力は徐々に下がります。
ところが、送風モードによってエアコンの動きが変わってしまう。

足元+デフロスターモードだと、外気導入に強制的に切り替わり、クーラーも起動します。
窓の曇りを効率良く除去するには絶対湿度が低い外気を導入して、クーラーでさらに除湿して窓に吹き付けるのですが、モード切り替えの通りすがりに寄っただけでも、次のモードに移っても置き土産が残ります。
外気導入のままです。

足元→足元+デフロスター→前面→前面+足元の順に廻っているので、冬に常用する足元でMODEスイッチに触れると、自動的に外気導入になって外気負荷が増加します。

こうした望まないエアコンの動きはリーフに限ったことではないかもしれませんが、暖房熱源は捨てるほどあるガソリン車と異なり、限られたバッテリーの電力を利用するEVなら、きめ細やかな配慮がエアコンにも求められます。

MCでかなり改善されたと思いますが、MC前の車両に取り入れることは通常では無理なので、使いづらい、融通が利かないエアコンでも、それなりに使いこなす技をユーザーが身に付けるしかないですね。


※融通が利かない初期型リーフのエアコンを、できる限り節電しながら窓を曇らせず、寒さを和らげる使い方を見つけようと試行錯誤する過程で気が付いたことを備忘録的に記録しています。  

航続距離を気にしないならAUTOエアコンにしておけば快適な車内空調環境が得られます。
しかし遠出では、節電して経路充電を楽にしたい場合がある。

初期型リーフのエアコンは、節電するつもりが逆効果になってしまうことがあるので難しい。
設定温度を下げれば消費電力も低下するが、ある温度を境に暖房しているのにクーラー(A/C)が動き出すことがある。
窓の曇りを取り除くデフロスター機能には乾いた空気が必要だから除湿にクーラーが動くことがあってもいいが、暖房のためにエアコンを使っているのにクーラーは必要ない。

クーラーが動き出す「ある温度」は、「AUTO」に変化している。
気温と室内温度を考慮しているのだろう。

外気温度2℃でAUTOエアコンを作動させていた時のこと。
フルホットの32℃から徐々に設定温度を下げていくと、19.5℃でコンプレッサーが動き出した。

MC後ならヒートポンプエアコンだからコンプレッサーが動くのは暖房するためだが、MC前のコンプレッサー始動は、クーラーが冷房または除湿を始めたことを意味します。
停車している時ならコンプレッサーの始動音に気が付いて設定温度を上げられるが、走行中だと気が付かないこともあって、暖房しているはずが冷房を併用して無駄に電気を使ってしまっていることになる。

「ある温度」は気温が9℃の時は20℃だったし、気温が12℃になると20.5℃だったり21℃にもなる。
諸条件に連動して「ある温度」が変化するから、節電暖房の最適値は一定しません。

暖房している時にA/Cランプが点灯しないように気を付けるのも、初期型リーフならではの気遣いです。

ところで、走行時は暖房中にA/CをOFFにできるが、急速充電中にA/CをOFFにすると暖房用のヒーターへの通電も遮断されて送風だけになってしまう。
仕様と言ってしまえばそれまでだが、エンジニアに理由を尋ねてみたくなる。


※融通が利かない初期型リーフのエアコンを、できる限り節電しながら窓を曇らせず、寒さを和らげる使い方を見つけようと試行錯誤する過程で気が付いたことを備忘録的に記録しています。  

リーフのエアコンは賢いところがある反面、融通が利かない。
特に初期型は、かゆいところに手が届かない。
パイオニアの悲哀と割り切っているが・・・。

一番困るのは、エアコンを起動しなければ窓ガラスの曇りを取り除けないところ。
外気導入だけで曇り取りする機能が無い。
必ず、足元送風とセットになってしまう。

暖房とデフロスター機能が切り離せないから、節電しながら曇りを取れない。
寒さは衣類で調整できるが、窓の曇りは室内外の温度差と表面温度で結露するので、加温して除湿するのが一番効果的。
きれいに磨いて結露しにくくするのは前提としても、せっせと結露を拭き取りるというのは王道じゃないし。

融通が利かない初期型リーフのエアコンだが、できる限り節電しながら窓を曇らせず、寒さを和らげる使い方を見つけたいと思って試行錯誤しています。
その過程で、気が付いたことを備忘録的に記録します。

まず始めに、エアコン（ヒーターまたはクーラー）が起動する条件から。

リーフ（初期型）でエアコンが動くには、
1）乗る前エアコンは、充電ケーブルが通電状態にあること。（通電しなくても15分は可）
2）走行時エアコンは、充電ケーブルが接続されていないこと。
3）走行時エアコンは、ブレーキを踏んでメインスイッチをONにすること。（メインスイッチ二回押しだとヒーターが作動しない）
4）急速充電中エアコンは、クーラーを止めるとヒーターも効かなくなる。
など書きだしたらキリがない。
さらに、ＭＣ後だと異なる挙動だし、EVカスタマーセンターでも理解できていないほどに複雑です。

AUTOエアコンとなってますが、ユーザーの思いのままに自動になるのではなく、車が判断して勝手に作動してしまう印象です。

つづく。   

初度登録から3年を経て、まもなく4万キロですがバッテリーは12セグメントを維持しています。
平穏無事でこの状態があるのではなく、かなり劇的な変動の上に成り立っています。

以前は長距離走行するとバッテリー再生現象で回復していましたが、最近は長距離走行中でもどんどん劣化します。
200Vの100%充電で出発し、経路充電も200Vを利用すると全く再生しないので最悪です。

急速充電を利用してものんびり走行だと劣化するだけになってしまいます。
再生させようと元気な走りをすると助手席の奥さんが心地よくないので、旅の途中は劣化するに任せています。

直近の劣化は、半日出かけた土岐アウトレットと、一泊二日の箱根路です。
箱根の行き帰りには急坂もタイトなワインディングロードもあるので再生させるには好適地なのですが、のんびりドライブに徹するとそこでも劣化するのみです。

帰宅した翌日の朝と夕方に「再生用ルート」を走行して、一気に元に戻しました。
次に出かけるまでは40％充電管理法で見かけの劣化を止めておきます。

グラフの振れ幅が広がっている印象があるのですが、この先どう変化していくのかは全く予想できません。
40％管理法が有効なのかどうかも、まだ分かりません。
判らないことだらけですが、何もせずに劣化に任せているリーフよりは良い状態を保っていると思います。

日常は片道5kmの通勤や買い物、子どもの送迎に奥さんが使うだけなので、バッテリーがもっとも劣化しやすい利用環境だと思われます。
ディーラーの試乗車上りだという経歴も不利な条件です。

これからの冬の時期はバッテリーの温度が下がってが劣化しにくいと考えていますが、半面では再生現象も現れにくくなります。
やっぱりどうなるか分かりませんが、できるだけのことを尽くしてバッテリー状態を維持していこうと思っています。

今日現在、Leafspyが表示するSOHは89％です。
Hx値が最も低かった2万8千キロあたりでSOHは85％まで下がっていました。
激変しながらもバッテリー状態は向上しているようなので、今の管理方法を続けます。  

「日産、航続距離４００ｋｍのＥＶを数年内に投入－正極材を３元系に変更　日刊工業新聞　11/17」
http://www.nikkan.co.jp/news/nkx0420141117beaq.html

「日産自動車は電気自動車（ＥＶ）の１回の充電で走行できる距離を「リーフ」に比べ約２倍の約４００キロメートルに引き上げる。既存のリチウムイオン電池と同等サイズで、航続距離を約２倍にできる電池システムの完成にめどをつけた。市場投入は量産車開発の進捗次第だが、順調に進めば数年内の早い段階となりそうだ。」

これまでにもバッテリー性能向上の憶測記事を見かけましたが、日刊工業新聞なら信頼性が高い。
「既存のリチウムイオン電池と同等サイズ」なら、現行リーフへの換装も可能性がありそうです。


＞「リーフ」の発売から約４年がたち、電池内のイオンの挙動や結晶構造との関係など知見が蓄積

協力した初期型リーフユーザーへの還元を忘れないでほしい。


実質的な航続可能距離は300km前後に落ち着くだろう。
一般的なドライブの一日の走行距離なら経路充電が不要になる。

現在の急速充電施設は経路充電が主だが、次期リーフが投入されれば目的地充電に注力されるようになるだろう。
目的地充電なら必ずしも急速にこだわることはない。
安価な6kW程度の中速充電器や普通充電コンセントを多数配置すれば必要にして十分だ。

充電渋滞が激減することにより、リーフの使い勝手はガソリン車を上回るようになると思います。  

寒い冬に、できるだけ暖かく、なおかつできるだけ遠くへ行くためにリーフのポテンシャルを最大限に生かそうと工夫しています。

足元が冷える原因の一つがすきま風です。
フロントドアとボディーの隙間から冷気が吹き込んでしまうからです。
市販のすきまテープを張り付けることで、すきま風を遮断しています。


体感的な効果は少なからずあります。
具体的にどの程度になるのか概略で試算してみます。

《条件》
住宅用の普通ドアと同程度の気密性能（A-3等級)相当と仮定する。
時速100km/h、気温0℃、室内温度20℃

室内外の気圧差は30Paで、すきま風量は一平米あたり25m3/hになる。
ざっと計算すると、ドア一枚当たりで120w、左右のドアからだと120w×2＝240wになります。
エアコン（ヒーター）を使っていれば、二時間で約0.5kWhのバッテリー消費です。

高速道路を200km走れば、すきま風テープだけで約0.5kWh節電できる可能性があるのなら、やる価値がありそうです。

《商品説明》
セメダイン（株）の「すきま用テープ」を使用したが、2mの長さで数センチ余るだけでした。  

4月に12vバッテリーをディープサイクルに替えてから初めての点検です。
先日のディーラーによる24ヶ月点検でなにも指摘されなかったので不具合は無いと判っていますが、これから寒い冬はバッテリーを酷使することになるので現状を正確に把握しておく。

比重は、最大が1.34、最少が1.32。
申し分のない状態を維持しています。

電圧は、13.75V
これも言うことなし。

CCAは、EV用の12Vバッテリーは始動性は求められていないからあまり関係ないけど一応測定。
平均CCA=282で標準バッテリーの295よりも若干低め。

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EVの12Vバッテリーに大容量の高性能バッテリーは必要ないというか、求められている特性に適していません。
いわゆる大きなバッテリーとは、CCAが大きい、すなわち冷間時の始動性に優れているもののことを指している。
セルモーターを回さないEVには無用の長物です。

リーフは暖房のためにシートヒーターやハンドルヒーター（初期の標準型にはないけど）、後付の様々なヒーターで12Vバッテリーから供給される電力が多い。
走行中は常時充電状態だから問題ありませんが、停車時や駐車時に消費する電力で疲弊しやすいので注意が必要ですね。
初期搭載の純正バッテリーが二年半で交換を余儀なくされたので12Vバッテリーへの負荷は厳しいと予想されます。
（ガソリン車だとしっかり管理すれば8年は問題なく使えてます。）

電力の出入りが多いのでセルモーターの始動性のみが求められる一般自動車用は適していない。
適していないけど安く手に入るので、EVの純正バッテリーは一般自動車用という若干の矛盾が生じています。

この点でディープサイクルバッテリーは信頼性が全く違います。
さらに、自宅に駐車時は常時フロート充電しているので、バッテリーの状態は常に良好に保たれるはずです。
リーフは12Vバッテリーを過充電しないように制御しているので長持ちするディープサイクルバッテリーよりも走行用のリチウムイオンバッテリーの方が先に劣化するでしょうね。  

50kW型の急速充電器で、充電量が減り始めるタイミングをグラフにしました。

Leafspyの記録だと急速充電器は、393Vまで定電流、393Vに達すると定電圧で充電するという特性があります。
しかし、温度の条件で特性に変化が生じます。
393Vに達する前に充電電流量が絞られたタイミングをプロットしたグラフです。

傾向としては、温度が下がれば電流値を絞り始めるSOC（充電率）も下がります。
ただし、バッテリー温度と気温が相互に作用している印象です。

旧型の急速充電器は充電率を設定できたから時間をかければ希望する量の充電も可能でしたが、現在普及している認証機付きの充電器は30分制限です。
温度条件によって30分で充電できる電気の量が変わります。

経路充電を何度も繰り返しながら遠出するための計画には、「どれだけ充電できるか」が極めて重要です。
冬は特に気を使います。
電池温度の推定は困難だと思われるので、充電器が充電してくれる量を正確に試算するのは、電力消費シミュレーターを開発した時よりも難しいかもしれない。