トランジスタ技術 2016年10月号

キーフレーズ

-3 電圧 電流 -2 -4 USB 電池 -1 出力 MHz 充電 MOSFET FFW 2016 ASB BSB リチウム 蓄電池 LED 制御 電源 コンバータ CMOS イオン 内部抵抗 入力 回路 使用 12V 技術 http:// 000 200 ASU 100 BSU 周波数 設定 動作 500 ポード キット 放電 抵抗 BBW 容量 測定 タイプ 可能 モジュール アンプ ダイオード GND UUW コネクタ フィルタ センサ 時間 最大 バッテリ 接続 ゲイン 基板 ASF 特性 負荷 プログラム 温度 24V PSS セット AAW 充放電 対応 変換 800 ビッチ ライン ASP トランジスタ技術 www スマートフォン ディジタル LAN B-2 機能 Arduino マイコン 2.0 BSF SK2 品番 実験 表示

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1 .40 1 .35 300 口を超えると 内部抵抗が 100mQ に近づく 1 .30 1 1 囘目 [email protected][email protected][email protected][email protected]目 1 .25 冖 > 〕出細 1 .20 450 ロ目 [email protected]目 550 ロ目 574 囘目 30 40 時間 [ 分 ] 図 2 サイクル試験により充放電を繰り返したときの放電特性 eneloop(BK3-MCC) に 1 Q の抵抗をつないで放電したときの電圧の変化 . 実用的な充放電回数は 300 回 . それを超えると内部抵抗が 100mC に近づく も継続しています . 108 回近くの充放電でも内部抵 り出すときに起電圧が下がる現象を確認する目的で , 抗は低い値を示していますが , 容量は初期の半分です . 負荷の ON , OFF を繰り返しながら測定しました . この 2 種類はもともと容量の小さな電池です . 大電流 電池の固定には BULGIN 社の電池ホルダを使い , ハンディ・チャート・レコーダ ( 3 ) を使って記録しま 放電で長時間使う用途には向いていません . ほかの 7 種類はいずれも寿命を迎えました . した . 3Q の抵抗を使って 15 分サイクルで放電 ON7.5 図 2 に放電回数ごとの enel 。叩の放電特性を示しま 分 , 放電 OFF7.5 分を , 放電が終わるまで繰り返します . す . 1 Q の抵抗を負荷にして放電したときの電圧の変 サンプル 1 : ニッケル水素蓄電池 enel 。叩 化を測定しました . 回数を重ねるごとに , 放電特性が ニッケル水素蓄電池 ene p (HR-3UTGA 19 開 mAh) 変化し , 寿命の末期には内部抵抗の上昇で放電維持電 の放電中の内部抵抗の変化を測定しました . 結果を図 圧が急激に落ちています . 3 に示します . 充放電回数はまだ数十回なので , 内部 測定はスプリング電極を使った 4 端子測定用プロー 抵抗が低く , 無負荷時と負荷時の電位差も 0. IV 以下 プで行いました . と小さいです . 放電末期でも内部抵抗の変化 20mQ 以 内と少ないです . ・ [ テスト 2 ] 放電している最中の内部抵抗を測定し てみた 写真 1 に示すのは , リチウム乾電池のエナジャイザ こんな試験 ーです . 1 次電池なので充電はできません . 形状は単 放電中の内部抵抗の変化を測定しました . 電流を取 3 型です . 無負荷電圧が 1.8V 程度あり , 複数個を直列 使用するときは機器側の許容電圧を超過しないか考慮 200 が必要です . 新品では 180m ~ 230mQ の内部抵抗が あり , ニッケル水素蓄電池よりも内部抵抗は高いです . 特徴は , 次に示す通りです . 1 .05 末期は内部抵抗が上昇 して放電維持電圧がガ クンと落ちる 1 .00 20 70 1 0 0 50 60 1 00 90 80 サンプル 2 : リチウム乾電池エナジャイザー 電池電圧 無負荷時電圧 内部抵抗 負荷時電圧 O O -4 ・つこ O 0.8V で放電停止 6 8 1 2 放電時間 [ 時間 ] 図 3 ニッケル水素蓄電池 eneloop の放電電圧と内部抵抗の変化 放電末期でも内部抵抗の変化は少ない 0.7 4 2 0 写真 1 単 3 型ハイパワー乾電池のエナジャイサー 無負荷電圧が 1 .8V 程度ある . 1 次電池なので充電はできない ンシスタ技術 2016 年 10 月号 98

特集 Li イオン / en 可 00P / コイン厄 T 電池入門 無負荷時電圧 ー 1 .4V ー 負荷時電圧 プロローグ 1 一 2 一 3 4 5 、 6 7 細 1.2 電池電圧 -. 1.2V ー 内部抵抗 0.5 宀 携帯電話用 ッ蔭リチウム・イ オン蓄電池 ディジタル・カメラ用 リチウム・イオン蓄電池 写真 2 今回測定に使ったディジタル・カメラや携帯電話用のリ チウム・イオン蓄電池 自作の 4 端子プローブを使用すれば特殊な形状の電極でも放電特性や内 部抵抗を測定できる 4.5 --200mQ-- 0 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 0 2 4 6 放電時間 [ 時間 ] 図 4 リチウム乾電池エナジャイサーの放電電圧と内部抵抗の変化 負荷 , 無負荷切り替え時の電位差が 0.2 V. 内部抵抗が 0.1 Q だと 0.04 V しかドロップしないはずなので電流を取り出すと起電圧が下が る現象が起きていると推測できる ・長期保存が可能 ・低温に強い 写真が趣味の友人は , 「ニッケル水素蓄電池の充電 状態を気にしてフラッシュを使うより , 高価でもこの 電池を使うほうが急な電池切れがないので安心でき る」と述べていました . 放電試験の結果を図 4 に示します . 内部抵抗は放電 中ほば変化しません . 3 Q 負荷で電圧が 12 V だと 0.4A の電流が流れます . このときの内部抵抗が 0.1 Q だと 0.04 V しかドロップしないはずですが , 実際には 約 02 V の電圧差が出ています . 電流を取り出すと起 電圧が下がる現象が起きています . ニッケル水素蓄電池と比較すると , 電池の持ちが良 2.75V で放電停止 く , 電流が流れにくいといえます . 8 0 6 サンプル 3 : リチウム・イオン蓄電池 放電時間 [ 時間 ] ディジタル・カメラと携帯電話で使われている , 写 図 5 ディジタル・カメラ用リチウム・イオン蓄電池 DB ー 65 ( リ 真 2 に示すリチウム・イオン蓄電池の内部抵抗を測定 コー ) の放電電圧と内部抵抗の変化 ニッケル水素蓄電池やリチウム乾電池と異なり , 直線的に電圧が下降し しました . 結果を表 2 に示します . 測定には 4 端子測 ている 表 2 リチウム・イオン蓄電池の内部抵抗測定結果 個体 容量使用開始 型名 番号 CmAh] [ 年 ] DB-20L 281 180 1 13 開 DB-20L 165 2 138 2 開 1 DB-60 2 開 7 208 11 2011 DB-65 1 1250 144 DB-65 1250 2016 136 2 158 2008 189 BLMI 1 15 開 2008 187 BLMI 2 2009 153 P19 1 137 2010 P19 2 88 124 133 148 2015 ※ DB ー 20L , DB ー 60 , DB65, BLMI はディジタル・カメラ用リチウム・イオン蓄電池 , P19 は携帯電話用リチウム・イオン蓄電池 (a): 充電しても運用時間が短く , もう寿命と判断して 2016 年現在はほとんど使っていない (b): 携帯電話の内蔵電池なので , 取り替えた古いものは使っていない 〇 : 現在使用中 0.7 D B -65 ( リコー ) 電池電圧 無負荷時電圧 ー 3.5V -- 0.5 ー 3.3V - - 冖 > 〕出細や ( 細 負荷時電圧 内部抵キ亢 っ 4 ー 2.5 4 2 内部抵抗 [mQ] 測定年月 2011 / 12 2012 / 6 2012 / 12 2014 / 1 2 開 9 / 5 2010 / 11 使用状況 2016 / 2 2016 / 5 (a) (a) (a) 〇 〇 〇 〇 1 1 亠 11 243 143 131 209 139 163 129 157 139 99 ンシスタ技術 2016 年 10 月号

定用プロープを使用しました . が低下します . 保護回路の影響により , ニッケル水素蓄電池よりも 寿命を迎えた充電池でも , 温めると内部抵抗が下が 内部抵抗の値が高いです . 2011 年に使用開始した DB り , 充電器のチェックにひっかからなくなり , 充電で ー 65 ( 1250mAh ) を , 10Q の抵抗を使って 15 分サイク きるようになる可能性もあります . ルで放電 ON 7.5 分 , 放電 OFF 7.5 分を繰り返したと サンプル 3 : リチウム乾電池 ( エナジャイザー ) 単 3 型リチウム乾電池エナジャイザーの測定結果を き結果を図 5 に示します . 内部抵抗は放電中ほば変化 図 6 ( c ) に示します . 温度が上がるにつれ , 内部抵抗 しません . が若干低下します . ・ [ テスト 3 ] 温度変化による内部抵抗の変化 サンプル 4 : リチウム・イオン蓄電池 屋外で使用したときや充電直後など , 高温時の特性 ディジタル・カメラ用のリチウム・イオン蓄電池の を調べるため , 電池の周囲温度を室温から 65 ℃まで 測定結果を図 6 ( d ) に示します . 内部抵抗の大きな変 上げたときの内部抵抗の変化を測定しました . 温度の 化はありませんでした . 上昇時間は 20 ℃ / h です . 新品の単 3 型アルカリ乾電池の測定結果を図 6 ( a ) に 示します . 温度が上昇すると内部抵抗が低下します . サンプル 2 : ニッケル水素蓄電池 ( enel 。叩 ) 単 3 型ニッケル水素蓄電池 enel 。叩の測定結果を図 6 ( b ) に示します . 急速充電器では充電できないくら い使い込んだ電池です . 温度が上昇すると , 内部抵抗 1 00 200 サンプル 1 : アルカリ乾電池 ・考察 ニッケル水素蓄電池や , リチウム・イオン蓄電池の 内部抵抗を測定した結果 , 次のことが分かりました . ・電池温度が上昇すると内部抵抗が低下する ・大きな電流で放電した直後は , 自己発熱で内部抵 抗が低くなる . 充電直後で熱が残っている場合も 500 1 00 80 80 400 内部抵拡 内部抵拡 65 ℃ 65 ℃ 60 60 温度が上がるにつれて 内部抵が低下する 20 . 温度 温度が上がるにつれ ( 20 ℃で昇温 ) ・内部抵抗が低下 0.5 2.0 2.5 時間 ] (a) 単 3 型アルカリ乾電池 20 1 00 ( 20 ℃ / h で昇温 ) 0.5 0 0 0 0 0 3.0 2.5 2.0 時間 [ h ] (b) 単 3 型 eneloop 1 00 1 00 500 200 ほぼ変動なし 内部抵抗 80 80 400 65 ℃ 65 ℃ 60 60 300 亠几 抵 部 内 呎 40 20 : 温度 温度が上がるにつれ ( 20 ℃ / h で昇温 ) 内部抵拡が若干低下する 2.0 2.5 時間 [ h ] (c) 単 3 型エナジャイザー 図 6 電池の温度と内部抵抗の変化 屋外など高温環境で使用するとリチウム・イオン蓄電池以外は内部抵抗が低くなる 20 温度 ( 20 ℃ / h で昇温 ) 1 00 0 0 0 0 0.5 0 0.5 0 2.5 2.0 時間 [ h ] (d) リチウム・イオン蓄電池 DB ー 65 100 ンシスタ技術 2016 年 10 月号