電装関係 のページです。

2007/03/19

2004/08/18　太陽電池によるバッテリー充電器
2004/09/03　コンデンサーとダイオードによる節電方法
2004/10/01　ステーターコイル巻き直しによる発電量増加　
2004/10/09　半交流半直流と全直流
2004/10/17　全直流化に向けて
2004/11/11　全直流化完成とその効果
2004/11/11　グリップヒータを変更するには
2004/11/23　HID装着の可否
2004/11/27　HID装着
2005/01/25　グリップヒーター用電源の利用
2005/02/28　電圧スイッチPart2
2006/11/19　壊れたHID
2006/12/29　ヘッドライト修理
2007/03/19　LEDヘッドライト(by こうたろ)

キャビーナの屋根の有効利用として、ソーラーパネルはいかがでしょう？
出力は弱いのですが非稼動時にいつでも充電されるわけですから長期
放置するほどにバッテリーが回復するはずです。

出力は1.8W(Max)となっていました。直射日光下でFULL充電するには、6A ÷ 0.1A * H = 60時間 位でしょうか。 塵もつもれば・・・

　テスターで電圧を調べると太陽光で18Vありました。
　屋根を加工してピラーの中に配線を通してバッテリーまでまわせます。

取り付け位置はこんなです。取り付ける時に薄手のゴムシートを挟めば防水かつ振動対策になると思います。

レギュレータのカプラと同型のカプラを使用して配線に割り込ませると元に戻すのも簡単です。安全対策でヒューズは５Aのものにしてあります。

バッテリーあがり対策は大まかに分けて、

　・ 消費電量を減らす (節電)
　・ 発電量を増やす

が考えられます。前者は ストップランプやウインカーをLEDにする方法などが
最近結構知られています。後者は太陽電池を増設する・・などですが根本の
解決方法として発電コイルを増量する方法があげられます。

キャビーナのステーターは8極で、7極が通常発電用、残りの1極はグリップヒーター用になっています。ちなみリード９０は6極です。

さて、とりあえずノーマル状態でのバッテリーへの供給電流をチェックしてみました。
バッテリーの ＋部分の端子をはずし、端子から、バッテリーに対し電流が測れる
テスターを使用して計測しました。負の数字はバッテリーから持ち出しになります。

水ポンプの電流消費は２０W 弱です。 アイドリングでブレーキを握っていれば
通常のキャビーナでもバッテリーがあがることになりますね。



絵が汚くて申し訳ないです。 ステーターの巻き数と用途を記します。

 でした。巻き直す銅線は 1.0mm、1.2mm、1.4mm で試しましたが、
それぞれ1極あたりの最大可能巻き数は
７５、６０、４０でした。

ノーマルと同等の巻き数を確保できるのは 1.2mmということになり
ます。電圧降下と電流量の関係から、総巻数が最低でも 300は必要です。
(300を下回ると１２V未満となってしまいます。電流量が確保できれば
線を太くして、320位でもいけるかもしれません。グリップヒーターを
使わない人はその分メインコイル領域として使用すれば利得が増えます)

結局1.2mm でノーマルと同等の巻数にしてみました。ノーマルが1.1mm
なので、断面積で
0.6X0.6 ÷ 0.55*0.55 ≒ 1.2
なので、電流量が 20% アップすることになります。

結果として、

となりました。また、アイドリング付近でヘッドライトが明るくなりました。

1.4φのエナメル線で８極とも巻いてあります。このままでは既存のレギュレーターを利用することはできません。

NS125用のレギュレータです。単相交流用のレギュレータの入手も難しくなってきています。

上図はさらに次のプランのための前置きです。

さて、原付および２種、とりわけ２サイクル車はほとんどがエンジンが掛かって
いる状態でなければヘッドライトが点灯しません。これはジェネレーター(発電装置)
と整流装置((レギュレーター)レクチファイヤ)が違うのです。

中型車ではジェネレータが三相交流になっており、レギュレータで※全波整流され
た後、バッテリーに供給され、バッテリーから全ての電力をまかなうようになって
います(全直流)。 このためキーオンでヘッドライトが点灯できるようになります。

それに対してキャビーナを含めて小型車は、ジェネレータが単相交流で、
並列取り出しでヘッドライトへの電力を取り出しています(ライティング 半交流)。並列
の残り(チャージング 半直流)はレギュレータで※半波整流されたあと、バッテリーに
供給されます。

(※全波･半波整流・・・ 交流電流の位相の片側(プラスの部分)のみをとりだすか、
両側(マイナスの部分もとりだす)をとりだし、直流に変換すること。)

効率の良い全波整流に変更すると良いと思われるのですが、原付等はバッテリー
が小さいのとコストの問題で機構を簡素化するために半波整流方式なのだと思い
ます。

そこであえて全直流化しようとすると、レギュレーターもステーターも変更しなけれ
ば実現できません。通常、中型車等はヘッドライトの駆動もリレーを使用します。
原付などにはついていませんし・・・しかも効果のほどは不明です。

さて・・・・

ジェネレーターからの配線は左図の位置にあります。３Pコネクタに割り込ませるようにします。

大きいリレーはヘッドライト・テールランプへの電源供給用です。小さいリレーはセルスイッチと排他連動させるために使用します。バッテリーに端子で接続し、既存のコネクタに割り込ませます。

とりあえず配線を作成し、現行の配線を一切変更しないまま平行して接続しました。
キーオンの状態、およびセルスイッチを押したときのリレーの動作を確認しました。
ステーターを付け替えればコネクトオンで全直流になるようになっています。
詳しくは次回に・・・・

新しいレギュレータはインシュロックでフレームにとめてあります。かなり熱をもつので問題があれば接続方法を考え直そうと思います。

とりあえずエンジンがヘッドライトがキーオンで点灯し、セルスタート時に消灯します。
配線はOKでした。 さて、1.4ミリの極太線で巻きなおしたステーターの発電力ですが・・

となりました。この更新にともない、今後グリップヒーターの配線も直流に接続するの
ですがちょっと発電量が多すぎるような気がします。電圧はレギュレーターを介して
いるので上限が14.5Vに制限されます。 実際に測定しても14.5でぴったり止まりました。

ヘッドライトを55W 位にしないと逆にまずいような気がしています。アイドリング付近の
電流量が少ないのはコイルの総巻数が減ったためだと思います。回転の上昇に伴う
電流量に違いがありますがレギュレータの性能による差だと思います。

アイドリング付近では持ち出しになるのですが走ればすぐ充電される模様です。
あまりに発電量が多いようですと、充電時に電解液が膨張してまた内部の液体が蒸
発してしまいますので様子をみて消費電力をふやそうと思います。


配線図作成ソフトを入手後、全直流化の配線図を公開します。
これをもってとりあえず電装系を完成ということにしたいと思います。

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2004/11/11 上手にできなくて申し訳ないです。

実際には レギューレータ と、 A接点（電源ONで導通）リレー と B接点(電源ONで遮断)リレー 、
３０A、１０Aのヒューズを増設してあるだけです。
もともとついているスターターリレーのトリガ線からそのまま リレーBのトリガ線を引いています。
バッテリー近くまで ACCラインの赤黒線はきていますので、その線をリレーBを介して、リレーA
のトリガ線とします。

従来の黄色線とは、ジェネレータから来ている３極カプラの接続先で、黄色・白・青ですので
本体側の黄色線のことです。 ヘッドライト、従来のレギュレータに接続されています。
黄色線との接続ですがヒューズで保護するようにします。

当然ですが従来のレギュレーターの接続カプラははずしておきます。

全直流化にして、ステーターから、グリップヒーター用電力供給コイルが
なくなってしまったため、純正のグリップヒーターが動作しなくなってしまい
ました。そこでそのまま直流のラインに接続すればよいと思い、リレー制
御のヘッドライト系のラインに接続してみました。

・・・・・なんと、火をふいてしまいました。煙がモクモク・・・・
(※※キャビーナ用純正グリップヒーターを直流ラインに接続することは
絶対にやめてください！キャビーナが全焼してしまいます。)

もともと交流用なので、あとから焼け落ちた配線を調べると、

スイッチがOFFの状態で短絡しています。交流の発電機の配線を短絡させる
と発電が０になるようです。下に簡単な回路図をのせて見ます。

真ん中のコイルマークはグリップヒーターです。左右が直列になっています。ジェネレータからはいつでも接続状態です。SW1-1のONの時がヒータースイッチの「OFF」の状態で、SW1-2が下段の時、「LO」となっています。 (回路図エディタ BSch(Basic Schematic) を使用しています。)

上図の発電機のかわりに、直流ラインを接続したため、ヒーターのスイッチがOFFの
状態で完全にショートです。

仕方が無いのでヒーター用の既存配線(燃えてしまいました)を変更して、直流にして
みることにします。グリップヒーターそのものは直列状態のときに抵抗値が８Ωです
ので、バッテリーに直結すると消費電力が1.5Aで18Wになります。ちょうど良い位です。
単なるON−OFFスイッチだけ接続し、直流ラインに接続すればよいことになります。

しかしそのままではアイドリング付近でバッテリー上がりをおこしてしまうのと、純正
の直流型グリップヒーター (フォーサイトで使用)には、電圧が12.5Vを下回ったときに
自動的にOFFになる機能がついているのでつけてみようと思います。

しかし、電圧が下がったときにOFFになるような回路の作成例をネットで発見できなか
ったため、自分で試行錯誤で作成することにしました。

トランジスタとツェナーダイオードと抵抗を利用して、12V以上でリレーを動作させる実験です。

なんとか動作するようです。動作開始電圧は、ツェナーダイオードを変更することで
できます。後日この回路の正式版と、配線を作成しグリップヒーターを動作させようと
思います。

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2004/11/11

グリップヒーターとスイッチを流用して左図のような回路を組んでみました。

とりあえず基板上に上図の回路を作成し、直流のラインにぶら下げて動作させて見ま
した。リレーを使わずに、トランジスタに放熱器を接続して直にグリップヒーターの電流
を制御させることもできます。
実際に動作させると、アイドリング付近でリレーが高速にON OFFを繰り返します。
メカニカルリレーでは問題ありそうです。
エンジンをかけていない状態ですとバッテリー電圧がさがり、OFFの状態になります。
走行中はONの状態です。一応動作しています。

本当はONとOFFの電圧が異なるようにしたほうが良いと思います。
サイリスタとパワートランジスタを使うことにより実現できそうですが、現在の回路が
壊れるまではこのままいこうと思います。

※改めて発電量を計測すると、このような回路は不要と思われます。
　少しでも走っていればバッテリーがあがることはまずありませんので。

これで完全直流化が全て完了しました。

35WでH7単灯のHIDです。バラストとバーナーです。以前よりかなり小さくなったようです。

バラストをバッテリーに直接接続して、バーナーをキャビーナのヘッドライトに装着しながら温度測定を行いました。

・・・結論ですが不可です。
まず、バルブそのものの表面温度は３５０℃ほどありました。装着した状態でヘッドラ
イトのバルブに近い部分の温度が２分ほどで６０℃を越えました。ノーマルのバルブで
同じ実験を行いましたが５０℃程度までしか上がりませんでした。

見たところヘッドライトの外側の素材は塩化ビニールです。走行中に溶け出す可能性
が高いと思われます。塩化ビニールの限界使用温度は８０℃程度と思っていたほうが
よいので高温で軟化するとバルブがハーネスと接続してハーネスが溶け、ショートして
発火します。

３５WのHIDはあきらめることにしました。後日、評判は良くないですがサンヨーテクニカ
の２１W HID を試してみようと思います。

沖電気のセラックαという製品です。150mmX100mmで1300円程度でとても高価です。

この放熱補助素材とヒートシンクをヘッドライトへ組み合わせることにします。HIDと言
えども電球です。発熱部分は発光体部分で全体が熱するわけではありません。ヒート
スポットとなる部分を拡散できれば十分運用できるはずです。

ヘッドライトの後ろ側にサロンパスのように貼り付けてみました。ブサイクですが下部と上部にヒートシンクも設置します。上部のヒートシンクはおまけですが下部のヒートシンクは意味があります。取れないようにネジ止めします。

キャビーナを正面から見るとヘッドライトの下に空間があり、ライトの光軸調整用のア
ジャスターが見えますが実はヘッドライト冷却用ダクトも兼ねているのです。走行風を
受けることができますのでヘッドライト下部につけるヒートシンクは意味があるのです。
上部は熱分散が目的ですが両面テープで貼り付けてあるだけです。

前回計測した位置で温度計測を行います。

どのくらいの効果があるのかHIDを点灯させた状態で計測します。放熱シートは気休め
程度で購入したのですが装着前の同一位置で７０℃まで達しましたので効果はあるよう
です。熱が分散すれば極所の高温化は避けられます。

前から見るとこんな感じです。露出がまったくあいません。

さて、もともとH7用のバーナーなのでそのままではキャビーナに装着できません。バー
ナーの台座は耐熱樹脂製でH7はPH8Xよりもひとまわりおおきいのでそのまま削って
PH8X型の台座に変形させました。上図では既に加工済みです。
発光点と台座の位置関係は H7 と PH8Xでほぼ同じなので、装着位置が一致すれば
光軸も一致します。ただしHI-LO切り替え式ではないのでLOビーム専用ですが。

しかしそのままではバーナーは入りますが後ろからとめるものがないと抜けてしまいま
す。そこで・・・・

ステンレスのバネ線です。ラジオペンチなどで曲げて加工して使います。抜け止めのコッターピンなどを作る材料にもなります。

上図は製作途中ですがPH8Xの爪と同じ位置になるように３箇所山を作って装着した
バーナーを後ろから押さえます。これができたらヘッドライトそのものの防水加工です
が・・・ゴムシート（0.5mm以下）を中心円が10mm、直径が100mmのドーナツ型に切り、
ヘッドライトの後ろをふさぐようにインシュロックタイや針金でとめます。

装着してみた様子です。人にまたがってもらって光軸を確認してみました。

安定稼動できるかどうか確認のためとりあえずテスト運用してみます。バラストの装着
がメーター下の空きスペースに放り込んだだけですので後に空間確保と取り付けステー
の製作を行おうと思います。

感想・・・
思ったほど明るくないです。ヘッドライトのレンズカットが悪いのかリフレクターの性能
が悪いのか・・・青白く、確かに明るいのですが「こんなものか・・」というのが正直な
ところです。個人的意見ではハロゲンバルブで十分だと思います。どうしても装着して
みたい・・・という方以外はお勧めしません。

まとめ

★熱対策の重要性
発光点の表面温度をあらためて計測してみると、450℃でした。発熱には注意しまし
ょう。ヘッドライトそのものに発熱対策をします。

★遮光する
HIDバーナーは発光点以外を遮光しないと光が拡散します。発光点から先端を耐熱塗
料で遮光しようとしたのですが耐熱塗料が焼けて崩れました。耐熱温度600℃の耐熱
塗料（購入できるのは金属用）を使えば大丈夫なのでしょうか・・・

★消費電力
35Wとなっていますがそれは安定してからの消費電力です。今回キャビーナに装着後、
もともとヘッドライト用につけていた5Aのヒューズが一瞬で切れました。10Aのヒューズ
に変更したところ、エンジンをかけたとたん、ACC用の元につけていた１０Aのヒューズ
が切れました。ヘッドライトと水ポンプの起動電流が10Aを越えてしまいました。結局
15Aに変更しました。ヒューズだけ変更すればよいわけではありません。配線が消費
電力に耐えられないとなりません。バッテリーからリレーを使用して電源を取らないと
危険です。またノーマルのジェネレータではバッテリーがあがってしまうと思います。

★位置を合わせる
今回PH8Xの台座に削り、完全に同じ位置になるようにしましたが、ほんの少し削って
むりやりアルミテープや耐熱パテでとめる・・・ことは絶対やめましょう。発光点が後ろ
にさがり、上下後方へのクリアランスがなくなることによりより発熱がシビアになります。
燃えあがりそうです。燃えなくても光が収束せずに乱反射したように拡散します。

そこそこ大きさがありますので設置場所の問題があります。

秋月電子というショップで販売されているスイッチングレギュレータキットにブリッジ
ダイオードを使用して直流電流を供給します。

コネクタ形状はグリップヒーター用電源に差し込むだけで出力はギボシ端子で＋−
出力されます。

簡単に言いますと、交流電流→直流変換回路 ＋ １２V への電圧調整回路で、
出力はMAX２４W（２A) です。

現在、私のキャビーナはステーターコイルを変更している為グリップヒーター用の電源
そのものが存在しない為、グリップヒーター電源の出力電流量が計測できないのですが
メインの発電後の交流電流の直後に接続し、１２Vで安定して出力されることを確認し
ました。

余力のある方などいかがでしょう？

グリップヒーターを直流ラインにした場合、バッテリーあがりが気になるところです。
キャビーナやスペイシーの純正グリップヒーターは交流でジェネレータに専用コイル
があり、そこから電源をとりますのでバッテリーに負荷はまったくありません。
しかし純正品は価格も高価なので結構購入をためらいますよね。

前作の作りなおしでもあるのですが、電圧が一定以上あるときのみ導通するような
回路を作成します。

実際にグリップヒーターを設置した状態でバッテリーの端子付近で電圧を測ると、
アイドリング付近は11.5V、3000回転で13.5V程度になります。（接続している電気
機器やヘッドライトの種類により違いますのであくまで参考です）
アイドリング状態でおよそ-1.5A 程度になり、バッテリーがあがってしまいます。
停止時より走行時の時間が長ければ充電により補完されますが市街地等で頻繁
に停止を余儀なくされる環境ではかなり厳しそうです。

前作では電圧が12V以上あるときにトランジスタでマイクロリレーを駆動する・・・・
というものでしたが、機械動作の為、基準電圧付近でオンオフを繰り返してセミの
泣き声のような音がするため再製作することにしました。

回路図です。前作よりややまともになったと思います。 実際は2SK2956のかわりにH7N0307を使用しています(オン抵抗が低いので) (回路図エディタ BSch(Basic Schematic) を使用しています。)。

今回は低損失MOSFETでヒーターをドライブします。FETを駆動する為の電圧はOP
アンプでツェナーダイオードの逆側の電圧を100倍にしています。実質的には12.5V程度
まではオフです。12.6Vでゲート電圧が10Vになりますので実用範囲だと思っています。

実際に上図の回路を配置して作っていきます。

まずは実験です。 ・・・電子回路の基礎知識だけ見て、部品を購入して失敗を積み重ねてここまできまし た。プロからみたら稚拙な回路ですが少し進化したと思います。・・・

実験の結果はおおむねOKなので基盤に組んでいきます。

図ではグリップヒーターの２段階出力調整のために５W５Ωのセメント抵抗を並列にし、２．５Ω１０W相当の負荷としています。スイッチで切り替えます。

部品点数は少ないのでハンダで接続していきます。ケースのサイズから基盤サイズを
決定した為、ちょっとくるしいですね。
グリップヒーターの出力は最高でも20W弱程度なので最大電流は２Aまで流れません。
低オン抵抗ということもあり、MOSFETに放熱板をつけていません。しかし基準電圧
付近、特に電圧が基準電圧＋0.01V付近で固定してしまうとゲート電圧が導通するか
しないか付近で維持され、MOSFETのオン抵抗が大きくなります。このときに発熱が
大きくなるのですが実際はその付近の電圧が継続する状態が存在しませんので良し
とします。アイドリング付近はオフ、走行時はオンとなります。

基盤を実際にケースに収めます。

ケースに配線を通す為の穴を開けて、基盤を格納します。アルミケースなので絶縁して
から格納します。最近便利なのでホットボンドで絶縁、ケースへの固定を行っています。

大きさを比べるとわかると思いますがコンパクトになりました。

最後は蓋を閉じてできあがりです。

ヒーター側や電源を接続する為のコネクタを接続して本体をシリコンなどで防水加工
してできあがりました。
キャビーナのメーターパネルをはずし、フレームの右側に純正のグリップヒーター用
レギュレータを設置する為のスペースがありますのでその位置に設置しました。

設置してみて・・・

もともと同じ機能をもつ回路があったので利便性の向上はありません。アイドリング
付近で電圧が下がるとオフになります。充電状況にもよるので、必ずオフになるわけ
ではありません。アイドリング付近でブレーキランプが点灯時はほぼオフになります。
走行中はほぼ常にオンです。

グリップヒーターの発熱度合いからして、MOSFETでの損失はほぼ無いと思います。

この電圧スイッチはMOSFETの性能からすると10A位余裕なはずなので別用途にも
使用できると思います。
純正以外のグリップヒーターを使用している方などいかがでしょうか？

２年間トラブルもなく点灯していたHIDヘッドライトが点灯しなくなりました。
キーONでヘッドライトが点灯するはずが”バチバチバチ”と複数回フラッシュ
して消えてしまいます。
接触不良で以前もなったことがあるのですがその時はキーオフ・オンで
点灯しましたが今回は何度やっても同じ症状です。

しかたなくフロントカウルをはずして接点に「KURE エレクトリッククリーナ」
などを吹きかけてみましたがダメでした。

結局バラストとバーナーともにはずしてバッテリーに直接接続しても症状が
かわらないので、最近輝度が落ちてきた気もしますからバラストの昇圧
不足ではないかと思います。

今思うと、バラストをシリコンで完全密封しておいたほうがよかったかもしれ
ません。


しかたなくノーマルの豆電球にもどしましたがあらためて今までいかに明る
かったかがわかりました。また折をみてHIDを購入してみようと思います。

リフレクタとレンズは接着剤でついていますのでスクレーパーで少しずつはがしました。

バッテリーに直結で、テスターに熱伝体センサーをつけて計測します。

結果は上図の通りです。HIDバーナーの表面温度はノーマルバルブの2倍の発熱が
あることがわかりました。よく、「HIDはハロゲンバルブに比べて表面温度が低い」という
うたい文句を見かけますが、何と比較しているのかわかりません。

さて、修理と言っても本来は再メッキを依頼すればよいのですが、ヘッドライトASSYの
新品価格（2006/12/25現在 3,279円）より高価になってしまいます。しかも廉価なスパ
ッタリングメッキは塗装のように吹き付けで行うので電解メッキよりも弱いようで高熱
にさらされる用途に向かないようです。（ただしリフレクターの再メッキはよくあるそう
です。）
新品をしようしても焼けてしまってはまずいので、0.3mmのアルミ板をハサミで切って
両面テープで貼り付けてみました。

上部はゆがんでますね・・・。バフをかけるとバフが黒ずんでしまうので金属研磨剤で表面を磨きました。

かなり３次元曲面がきついので薄いとはいえ、貼り付けはなかなかうまくいきません。
ノーマルのように集光しませんでしたが鏡面仕上げなので反射率は良好です。
ついでですからステンレス板を加工してHID用の遮光板をつくりました。

左が作成した遮光モジュールです。正面を塞ぐ為に板を銀ロウで接合しているので新品なのに焼けてます。（ハンダですとHIDの温度で溶けてしまいます）正面と下方向の光をカットします。

アルミですと熱変形してしまいますのでステンレスを使用しました。穴の開いたとめしろ
を余分にしてハサミで長方形の板を切り、その板を丸めて筒をつくります。つなぎ目を
銀ロウで接合します。別に蓋の部分の板を切ってから先に作成した筒を銀ロウで接合
します。その後でハンドルーターで切り出してから穴をあけます。銀ロウは便利なので
すがかなりバーナーであぶらないとならないので金属が黒こげになってしまいます。

遮光モジュールを装着してHIDを点灯させ、正面から撮影したものです。光は正面へこぼれません。

結局修理したヘッドライトでHIDを復活させました。光が円形状に集光してしまうので
いまいちですが明るさは復活しました。新品のヘッドライトはこの企画がボツの時に
ノーマルバルブで装着しようと思います。その時HIDはフォーサイトへ装着ですね。

反射板として装着したアルミ板の耐久性は謎ですので今度レポートしたいと思います。