水没した電動アシスト自転車用バッテリーを修理

電動自転車

先の台風18号の水害で、写真のように電動アシスト自転車を水没させてしまい、バッテリーパックが故障してしまいました。
時間が経って内部が乾燥すれば直るかもと期待していましたが、半月たった今もいっこうに回復しません。

それで一度内部を開けて修理可能かどうか見てみることにしました。

【追記】一旦直ったかに見えたが、充電ができないことが判明。結論はセルバランスの崩れによるバッテリー寿命と判断しました。(2013.10.10)

水を冠った電動アシスト自転車

愛用の自転車は折りたたみ式電動アシスト

自転車は約6年前に購入したPanasonicオフタイム EPW07で、折りたたみ式の電動アシスト自転車です。 購入当時住んでいた地域が坂道にあったので重宝しました。また折りたたみできるので簡単に車に乗せられ気に入っています。

水に浸かってバッテリーパックが故障
電動自転車とバッテリー
電動自転車とバッテリー

今回台風18号の水害で、この自転車が水没し、これは良くないと気が付いて床の上に上げました。

しかし時既に遅かったらしく、電源オン時一瞬赤LEDが点灯した後ランプが消えてしまい使えません。

充電もできません。 おそらくバッテリーパック内部に水が入り、制御基板が濡れて故障したものと思われます。

リチウムバッテリーは高い

交換用バッテリーパックの値段を調べてみると、( ̄▽ ̄;)!!ガーン

なんと標準価格31,800円、価格.comの最安値でも26,000円もします。使われているリチウムバッテリーが高いのでしょう。

それで、なんとか修理できないものかと考えました。

電池パックの蓋を開ける

修理しようとすれば、当然電池パックの蓋を開けねばなりません。

特殊ビス
バッテリー裏 トルクスネジ
バッテリーの裏側(左)と使われている特殊ビス頭の拡大(右)

右の写真がバッテリーパックの裏側です。

例によって右の写真のように特殊ビスが使われていて簡単に開けられません。

ドライバーセット

ラチェット機構付きのドライバーとレンチが便利なツールセット

手持ちのツールセット(右の写真)で何か使えるものはないかと調べてみました。

T20というものが形が近いのですが、ビス頭中央にあるφ1mm強の突起が邪魔なため使えません。

ビットの加工
ビット先の形状 右から2番目がT20

そこでこのビットの中心に穴を空ければ使えるのではないかと加工を試みました。

電動ドリルでφ1.5mmの鉄用のキリ先を使用したのですが、硬くて進まず、とうとうキリが折れてしまいました。(右の写真のT20の先の加工傷を参照)

もっと硬いステンレス用のキリ先が必要と思い、ホームセンターへ買いに走りました。

合うビットが売られていた
電動ドライバー用トルクスビット ビット先
購入した電動ドライバー用トルクスビット(左)とその先端部(右)

ホームセンターでキリを探していると、「トルクスネジいじり止め付き」なる電動ドライバー用ビットを発見しました。

中央の突起は「いじり止め」と言うらしい。 これは使えそうだと、サイズが一番合いそうな「SMVT20H T20H」という品番のもの(写真右)を買った。 拡大写真(右側)のように、ビットの先端にはいじり止めに対応した凹みが付いている。

トルクスネジの規格

帰ってきて調べてみると、トルクス( TORX )は六角星型のねじ頭の規格で、ドライバーとネジとのかみ合いが強くてカムアウトしにくく、ヨーロッパでは広く普及しているらしい。
中央の突起があるものはいじり止め付きと言われる。 (トルクス – Wikipediaを参照)

知らなかった(~_~;)

蓋を空けることができた
開けたところ
蓋が開いた

試してみるとネジとドライバービットはぴったり合って使えました。

右のように バッテリーパックの蓋を開けることができました。

制御基板を調べる

制御基板が見えた
基板が見えた
基板が見えた

蓋を空けると中の水分はもう乾燥して濡れていなかった。 更に仕切り板を外すと基板が見え、基板には濡れてできた錆汚れがありました。

基板の表側を見るため、更に基板を外します。

面実装ICのピン間リーク
制御基板
制御基板(清掃後)

右は外した制御基板の表側を見たところ。

基板の右下部分に制御CPUと思われる大きいICが面実装されている。このICの外形はSO系パッケージと呼ばれるもので、ピンピッチ1mm、ピン間0.2mm程度しかなく、そのピン全般に白っぽい錆汚れが付いていた。

通常こういうICのピン間の絶縁抵抗は1MΩ程度は必要ですから、錆汚れがなどが付けばすぐ抵抗値が下がり、正常動作しなくなります。 故障の原因はこれではないかと推測され、素子が壊れていなければ清掃だけで回復する希望が出てきました。

早速ピン間を歯ブラシで清掃しました。(本当は静電気が危ないんですけどね)

写真は清掃後です。(清掃前の写真は撮り忘れました<(_ _)>)

直った?

自転車で使ってみる
操作部の回復した様子
元の正常な表示に戻った自転車

バッテリーパックを元のように組み、自転車に取り付けました。

おそるおそる電動アシストの電源を入れると右の写真のように正常な表示をするではありませんか。
\(^▽^)/おー! 直った。

自転車に乗ってみると、元通り問題なく使えました。

充電ができない

暫く使っているうちに電池残量表示が減ってきたので充電しようとしたら、充電ができません。

電池自体の残量表示ボタンを押すと、残量表示の5つのLEDが流れるように点灯する。 もう一度バッテリーパックの蓋を開けてみると、他にも錆び汚れが見つかり清掃をやり直した。

が、状況は変わらず。うーん困った。

お客様相談センターにきく

Panasonicのお客様相談センターに電話してきいてみた。
「LED表示が流れるのは何の故障を意味するのか?」と

最初は「バッテリーが古くなったから」の一点張りだったが、粘ると内部で技術部門に問い合わせて教えてくれた。

「LEDの流れる表示はバッテリーのセルバランスか悪くなった場合。あるいは関係回路の故障。」

セル電圧を測定

思い切ってバッテリーを分解するとセルは7つあった。
測定してみると端から順に 3.89, 3.89, 3.91, 3.89, 3.69, 3.63, 3.4, 合計26.3Vであった .

Max:3.91V Min:3.4V(Maxの87%)なのでバランスが悪くなってきていることが判明しました。

充電器を調べる

充電できない症状なので充電器側も調べる必要があります。

充電器にもいじり止めつきトルクスネジが使われているがサイズがT10である。

ネットで調べると右写真の8種類セットのものが、先にホームセンター購入した一本より安かったので注文しました。

購入したビットを使って蓋を開けました。 接続端子は4つで、プラスマイナスの電源端子のほかに、二つの端子がありました。

推測するに、バッテリーの制御回路とで充電器の制御回路はシリアル通信して協調制御しているようだ。 充電器は水没もしていないし、特に故障している様子も無い。
保護回路を無視して、無理やり充電させようかとも考えたが、シリアル通信では難しい。

結論

リチウムバッテリーはセルバランスにシビアだと言う情報があります。 これまでの私なりの調査から、今の状態は、水没の故障ではなく、バッテリーのセルバランスが悪くなったので充電しないように保護システムが動作していると推察できます。なので自転車で使用できるが充電できない。

使用頻度は少ないものの買ってから6年を経過しており、バッテリーの寿命とあきらめるしかない。 当分は電池アシスト無しで足を鍛えることにします。


   

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コメント

  1. ノブザイル より:

    私も同じ自転車ですよ!バッテリーが10年経っていたので余り走らなくなりました!バッテリーを分解しましたが、更に悪くなりました!どうしたら良いか!板バッテリーを買いたいが見つかりません!宜しくお願い申し上げます!辻信也

  2. e-farmer より:

     同じ自転車をご使用ということで、私も7年余り前に購入しました。

     リチウムといえどやはり永年使えばへたってきますね。
     純正バッテリーは売っていますが約3万円と高いです。中身の板バッテリーだけ安く買えれば良いのですが、私も売っているところは知りません。
    それと細かく検知して制御しているようなので、特性が違う代替バッテリーだと異常と検知してしまうかもしれません。

     ちなみにこの自転車って、男性なら最高のダイアル7でもかったるいですよね。私はギア交換の改造をしています。

  3. pana-user より:

    充電器の調子が悪く、いろいろ調べていたところ、偶然たどり着きました。
    私も充電器を開けてみましたが、ただのスイッチング電源で、シリアル通信なんてしてませんでしたよ。

  4. e-farmer より:

    コメントありがとうございます。
    > 私も充電器を開けてみましたが、ただのスイッチング電源で、シリアル通信なんてしてませんでしたよ。
    そうですか。シリアル通信は全くの推測で、電気信号を調べた訳ではありません。
     充電できないのは故障ではなくて、バッテリーのセル電圧のアンバランスを検知して充電しないように制御していると思うのですが、どいう方法で制御しているのでしょうか?詳しい方がおられましたらご教授お願いします。

  5. 仲野 真 より:

    セル電圧バランスは多分ラジコン用充電器で調整出来ると思いますよ。
    バランス調整出来れば、完全復活するのでは?

    • e-farmer より:

      情報ありがとうございます。
      少し調べてみたら、おっしゃる通りセル間の電圧も調整できる充電器が安く出ています。
      ただ、線の接続をどうするかが課題でしょうね。

      私としてはバッテリーの劣化もあるので、純正品番NKY219B02(4Ah)の後継NKY491B02(6.6Ah)を購入するか、別のリチウム電池への置き換えを考えています。

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