駒ヶ根に想う

12月12日（金）から二泊三日で奥琵琶湖から比叡山、銀閣寺、大原を巡ってきました。
真冬並みの寒波ですが、リーフでのんびりドライブできました。

寒いとEVで出かける人が少なくなりますね。
走行中、リーフはもちろんEVを一台も見かけませんでした。

着膨れしたり、暖房を我慢するのがEVの遠出だと悪い印象を持たれるのは心外なので、効率よく快適にドライブするための充電レポートは、こちら→初冬の比叡山、大原の旅　充電レポート


－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

仕事の都合で金曜日は午後出発。
宿の夕食に間に合うよう、高速道路を主に走ります。
全線高速道路だと二回の経路充電が必要になるが、EVSP会員はSAの急速充電器が500円だし、三菱が無料充電カードを配っているから混んでいると予想して、IC最寄りの日産で充電する計画を立てました。

レストランのオーダーストップを過ぎるとホテルの夕食をふいにしてしまうので、充電待ちのリスクが最小になるように経路充電場所を選択しました。
多治見ICと長浜で充電して、奥琵琶湖の宿へ急ぎます。
幸い、充電待ちが無く、予定した時刻に到着。

壁一面が大開口の窓になって琵琶湖が望める景色の良い部屋です。
雲間からの日の出とともに起床しました。


朝食はお決まりのバイキングですが、昨夜はレストランの外が真っ暗で見えませんでしたが、今朝あらためて訪れると琵琶湖と一体となっています。


窓辺に、この景色の中での朝食が美味しくないわけがありません。


－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

お腹も景色も満腹になったところで世界遺産の比叡山に向かいます。
「晴れ時々曇りところにより雨または雪」という何でもありの天候ですが、琵琶湖沿いの道は行きかう車も少なく快適なドライブです。

比叡山三塔の一つ、横川から入山しました。
三塔の中では一番ひっそりとしているという前評判でしたが、駐車場に車が数台。
人と行き会うことがほとんどありません。

横川中堂

昭和４６年に再興された建物で、土台が木組みじゃなくて鉄筋コンクリートだったところが興ざめでした。

根本如法塔

スロープが凍結して滑る！
塔の回廊まで立ち入れるようになっていました。

　　　　　◇　　　　　◇　　　　　◇　　　　　◇　　　　　◇

比叡山西塔に移動します。
こちらも横川に劣らず人影が無い。
なんと、拝観受付が閉まってました！（もちろん拝観時間内ですよ。）


浄土院

京都のお寺はどこへ行っても石庭が見事です。

にない堂

向かって右側の法華堂と左側の常行堂が渡り廊下で結ばれていて、この渡り廊下を「にない棒」に見立て武蔵坊弁慶が肩で担ぎ上げたという逸話から「にない堂」と呼ばれているようです。

　　　　　◇　　　　　◇　　　　　◇　　　　　◇　　　　　◇

比叡山東塔に移動します。
かなり観光化されていますが、駐車場には就学旅行のバスが目立ったくらいで、乗用車はまばらでした。

根本中堂

世界遺産に指定されている比叡山延暦寺の総本堂に位置する根本中堂ですが、内陣では毎日国の安泰と国民の繁栄を祈って、護摩が修せられ、宝前には有名な「不滅の法灯」が輝きつづけていました。

鐘楼

ゆく年くる年で聞きなれた鐘の音です。
一回50円。

鶴喜そば

お昼は比叡山延暦寺ご用達手打ち蕎麦。
地下にあるので、看板を見落とすと店を見つけられません。

菊のご紋

東塔を紹介するブログなどで良く見かける黒塗りのトヨタ車。
菊のご紋が付いていますが、延暦寺高僧の専用車のようです。（寺の専用車なのでナンバーをぼかしてません）

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

寒い冬の京都は、じっくりと散策するには最適です。
人混みに遭遇することなく、4時間かけて比叡山延暦寺を巡り尽くせました。

つづく。  

EVは経路充電しなければ遠出できないので、経路充電の効率化が旅先の自由時間に影響します。
行き当たりばったりでも目的地にたどり着くことはできますが、何時に到着できるのか予測が付きにくいのがEVのドライブです。

そこで、天候の変化や旅程の変更に対応できる経路充電プランを作成しました。
京都へ出かけるドライブプランに対応させました。

当初は金沢から若狭湾へ南下する予定でしたが、天候の悪化が予想されるので京都に変更しました。
奥琵琶湖から比叡山で時間をたっぷりと使い、銀閣寺に寄り、大原をのんびり散策するドライブ旅行です。



エアコンの有無、天候の良し悪しの組み合わせで、必要にして最適な経路充電場所を選択できるように一覧表にしました。
充電施設間の消費電力が正確に把握できるので電欠の不安はまったくありません。
気温によって30分で充電できる電力量が上下しても、充電を終えた後の最適な充電プランが即座に判断できます。



充電待ちを避けるために複数の充電施設が集まっている地域を優先して選択することも充電時間の短縮には必要です。

「時間が無いのでスピードアップしたい」、「天気予報よりも寒くなった」などの事態が発生した時には、車内のノートパソコンでデーターを入れ替えて対応できます。
電欠の不安におびえながらノロノロ運転することなく、安心してドライブを楽しめます。

旅行の計画を楽しめない人には不向きですが、旅は出かける前から楽しむものだと思っています。
こうしたソフトを作成して思いますが、EVメーカーならナビにこの程度の機能は簡単に搭載できるはずなので、ユーザーが欲しいと要望を出すことが必要でしょうね。  

信号で停止した時の節電方法です。

ブレーキを踏んで停止した時の消費電力。
モーターは12.6kWの出力を維持したままです。


モーター出力をゼロにした状態。


ゼロにする方法は、
1）停止したところでセレクトレバーを操作してシフトポジションをニュートラルにする。
2）セレクトレバーを操作してシフトポジションをDまたはECOにする。
の順です。

信号で停止したままだと電力を消費しますが、一度ニュートラルを経るとシフトポジションがDでも電力消費が無くなります。
Leafspyの表示によると0.9-0.7＝0.2kWの違いです。

短時間の観察なので、長時間に及ぶ時の挙動は確認していません。
このままだとすると長い信号待ちや渋滞の時に威力を発揮すると思いますが、モーターが過熱する恐れもあるので、何らかの制御が働く可能性も考えられます。  

初期型リーフの車体は断熱性が低い。
それはエンジニアが、排熱が大量にあるガソリン車の感覚から脱しきれていないことが一因だと思われます。
EVの航続距離に暖房エネルギーは甚大な影響を及ぼすのだから、MC後のリーフでもまだまだ不十分です。

車体の断熱が不十分なのだから、ヒーターも同様です。
ヒーターホースは汎用品なので、貴重な電力を使って加熱した温水から熱が漏れてしまっている。

どのくらい漏れているのか試算しました。
正確に計算するのは大変なので、概略式を用いました。※1

外気温マイナス5℃、PTCヒーター水温が70℃の時、ヒーター装置から漏れている熱は約200Wになります。
もし、12mmの保温材で包むと漏れる熱を75Wに下げることができます。

保温不足で125Wのエネルギーを無駄にしていることをリーフを開発したエンジニアたちはどう考えたのだろうか。
たかが125Wの削減と軽く考えてしまったのか、そもそも熱漏えいを考慮せずに汎用部品を使っているのか。

暖房を使わずに走っているリーフの車内機器消費電力は7Wh/km程度です。
100kmを目安に充電するなら700Whが車内機器で消費されます。
この距離を3時間で走行する場合、ホースからの熱損失は375Whです。
車内機器消費電力の半分以上に相当するエネルギーを捨てていることになります。

ヒーターが作動してからリザーバータンクを触ると熱くなっているので、熱が漏れていることを実感できます。
ホースの断熱方法は、こちらを参考にしてください。


《注記》
リーフに搭載されている温水PTCヒーターは、作動すると常に一定の温度を保つ特性なので熱損失量も一定になると推測できます。


※1
Q=2・円周率・Δt/(1/(d0α1)+(1/λ1)・ln(d1/d0)+(1/λ2)・ln(d2/d1)+1/(d2α0））
ここに
Q：熱損失［W/m］
ln：自然対数
Δt：温度差（水温-外気温）
d0：管内径［m］、d1：管外径［m］、d2：保温外径［m］
α1：管内面の表面熱伝達率［W/(m2・℃)］
α0：保温材外面の表面熱伝達率［W/(m2・℃)］
λ1：配管の熱伝達率［W/(m・℃)］、λ2：保温材の熱伝達率［W/(m・℃)］  

自動車が走るために必要なエネルギー効率を一般的には燃費、EVでは電費と称しますが、その仕組みについてEV電力消費シミュレーターの開発で得られた情報を自分なりにまとめようと思います。
第二回は、車内機器負荷の概要から。

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
自動車を走行させるには、
・冷暖房、曇り止め
・制御機器
・照明装置
・充放電（回生ブレーキ含む）
などで電気エネルギーが消費され、電費に影響します。

第一回シリーズの「走行抵抗編」では、ガソリン車の燃費とEVの電費は共通していましたが、「車内機器編」では明確に違いがあります。
特に、暖房と充放電はEVならではのエネルギーの使い方となっています。

・冷房：家庭用のクーラーと同じ作用で空気を冷やして車内の温度を下げます。
・暖房：ヒートポンプエアコンを用いる方式とヒーターで加熱する方式、両方式の併用があります。温風を噴き出して車内の温度を上げます。
・曇り止め：主にフロント窓ガラスの室内側の曇りを取り除くために、乾いた暖かい空気を吹き付けて結露を防止します。相対湿度を下げるためにヒーターによる加熱、エアコンによる除湿でエネルギーを消費します。

・制御機器：電気自動車は動く電気製品なので、あらゆる動作を電子制御することにより電力を消費します。フロントパネル廻りだけでもメーター、ナビゲーションなど多様です。
・照明機器：夜間に路面を照らす前照灯や安全走行を助ける方向指示器、車の視認性を高めるポジションランプなどの各種の照明装置
・充放電：走行用バッテリーや制御機器用12Vバッテリーに蓄電する際に充電効率によってエネルギーロスが生まれます。蓄電された電力をモーターで利用する際にも変電や放電の過程でエネルギーが消費されます。

前回シリーズの走行抵抗とは事情が異なり、車内機器の消費エネルギー特性のほとんどがブラックボックス化されてユーザーは知る機会が与えられていません。
一方で車内機器のエネルギー消費量はEVの航続可能距離に大きく影響します。
ブラックボックス化されたエネルギーの使い方を実車の走行データーなどからどこまで解析できるか疑問ですが、シミュレーター開発の過程で気が付いたところを紹介していこうと思います。   

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。