コロナによる外出自粛のおかげで運動不足に。そこで、家の中で自転車漕いで運動出来るようにサイクルトレーナーを我が家に導入したのだが、せっかくだからコイツで発電出来ないか？と考えたのがきっかけで自転車発電システムの構築を開始。試行錯誤しながら何回かに分けて記事にしていこうと思う。
今回は主に下調べした事と部品調達に関する内容を紹介する。
自転車発電の構想
サイクルトレーナーをクロスバイクに装着した状態の写真は以下。マンション暮らしのため、近所迷惑にならないよう防振ゴムとかスポンジを下に敷いて騒音対策をしている。運動不足解消だけを目的とするなら、実はこれで十分だったりもする(笑)
この自転車にオルタネーターを取り付けて発電させるわけだが、世の中には似たような事を考える人が居るもので「オルタネーター 自転車発電」で検索すれば色々ヒットする。
オルタネーターは中の電磁石に電源を供給しないとが発電しない。だが、こちらのページの方式はユニークで、電磁石の残留磁気を活用するための回路を追加して、外部電源を接続しなくともオルタネーターが起動するという。他には、自転車ライト用ダイナモで発電した電気を使ってオルタネーターを起動する方法もあるらしい。
しかし、自動車ではオルタネーターをバッテリーに接続して使われているわけだし、発電した電力でバッテリーを充電すれば貯めた電力を後から使うことだって出来る。オルタネーターとダイナモを両方取り付けたり、追加回路を組んだりするのは面倒臭いということもあって、今回はオルタネーターに鉛バッテリーを接続する方式にする。
オルタネーターとは?
そもそもオルタネーターとかダイナモって何?という人のために簡単に解説をば。どちらも発電機のことで、オルタネーターは交流発電機でダイナモは直流発電機のこと(Wikipedia)。ママチャリのライト点灯用に付いているのがダイナモで、自動車にはオルタネーターが付いていることが多い。
近年の自動車用オルタネーターは三相交流発電機を基本に、電装品の電源に使えるようダイオードによる整流回路が本体内に内蔵されているほか、バッテリーの充電制御をするICレギュレーターも内蔵されている。
オルタネーターの調達
何はともあれオルタネーターを調達せねば、というわけでヤフオクで入手。送料込みで約2千円也。デンソー製の軽自動車用だが、最大出力はこれでも数十アンペア以上あるらしい。自転車発電には十分すぎるスペック。
ラベルの所を拡大。右下にコネクタの信号名が書かれており、LINの文字が。
えーっと、LINって車載ネットワークのあのLIN(Local Interconnect Network)のことか？ってことはLIN経由じゃないと制御出来なかったりして(←ダメじゃんorz)。
よく調べずに買ってしまったが、果たしてコイツは使えるのだろうか…？
LIN接続オルタネータ用レギュレータIC
色々調べているうちに、オルタネーター用LIN接続レギュレータIC NXP AR6000のページを発見。ページ内にあるブロック図を見てみると、TO220パッケージの電力デバイスになんとマイコンが内蔵されている。更にデータシートを眺めてみると、self-start modeというのがあってLINを接続しなくても回転数が上がると勝手に発電が開始すると読み取れる記述が。買ったオルタネーターのレギュレータICに同じ機能が載っているかは不明だが、希望は持てる。
実際、車マニア向けのサイトみんカラを覗いてみると、LIN対応のオルタネーターを旧式のオルタネータと交換して動いたと書いてある記事がちらほら。って事は何も考えずにバッテリーに接続しておきさえすれば発電してくれるかも？
オルタネーターをテスト
鉛バッテリーに接続してオルタネータのテストを実施。鉛バッテリーはホームセンターでも売っているありふれた40B19というタイプの物を新品購入した。
バッテリーに接続した瞬間に13mAの電流が流れることをテスターで確認。しかし、そのまま放っておくと2〜3秒後には電流がゼロに。LIN端子にテスターを当ててみると、バッテリーに接続した瞬間に何やら電圧が出る。LINの信号が出てるんだろうか？とりあえず、中のマイコンは動いてそうな挙動。
手回しで発電するか確認するため、Φ10mmのレンチを取り付けてコマ回しみたく回して見たものの電流は0。LIN以外の空きピンに12VをかけたりGNDに落としたり色々してみたが変化なし。
「やっぱりダメか？」と一瞬よぎるが、回転数が足りないせいと自分に言い聞かせて希望を捨てずにおこう。
今回のまとめ
今回分かったことを箇条書きでまとめ。
- サイクルトレーナーを装着した自転車で発電しようと、オルタネーターを調達。しかし、買ったオルタネーターはLIN接続のインテリジェントな物と判明。
- オルタネーターには発電のために電源供給が必要。そこで鉛バッテリーにオルタネーターを接続して手回ししたが発電せず…
- LIN接続が無くても回転数が上がると勝手に発電を始めるレギュレータICがあることを見つける。買ったオルタネーターにもそういう機能があることを期待。
続きは以下の記事。
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