NiH電池(HHR-P104)用 充・放電器の製作

　この記事には改訂版があります。２０１５年３月「NiH電池(HHR-P104)用 充・放電器の製作（改訂版）

　いまさらＮｉＨ（ニッケル水素）電池でもないですが、先日秋葉原の秋○から左写真のようなパッケージ電池（ Panasonic ３．６Ｖ８３０ｍＡｈ )を入手しました。

　自宅のPanasonic製電話の子機を調べてみたら同じ形状でもう少し小さいもの（３．６Ｖ６５０ｍＡｈ）が装着されていたので、これもおそらく電話の子機用なのでしょう。

　一流メーカー？品で素性もしっかりしていそうなので実験などに使ってみようと思いました。

　ということは充放電器が必要で、それも３．６Ｖ用は手持ちにありませんので、必然製作となるのは当然の成り行きです。

　蛇足ながら、この手の２次電池（充電して何度も使う電池）の分野では日本は世界を牽引しています。これらのNiH電池はもとより最近のリチウム電池も然りで、これらの技術がなかったら世界に誇りうるハイブリッド車は存在しなかったことでしょう。

　さっそく充放電器の設計に入ります。

　順序として、まずは充電ですが、右上に示すように電池の端子電圧は使用につれてなだらかに低下し、さらに使い続けると、あるところから急激に低下します。

　また使用途中で充電するとNiH電池といえども性能を低下させるメモリー効果が出てしまいます。

　そこで今回の充放電器は最初にどのような端子電圧であろうと右上に示した２．７Ｖまで一様かつ強制的に放電させてから充電に移るシークェンスとしました。

　充電は一般的には1/10Ｃ（この電池の場合８３ｍＡ）ですることが多く、左図のように端子電圧が４．２Ｖになった時点で終了とします。

　このような制御とくれば当然マイクロチップの登場で、例のごとくわたしはＡＶＲ（今回は ATmega 8 )をつかいました。

　右に主要部の回路を示します。

　今回は充電、放電、それぞれのスイッチにＦＥＴを使ってみました。

　上半分が充電部、下半分が放電部です。

　

　最初に Battery voltage とある端子から電池の有無、電圧をＡＶＲのアナログポートを使って読み込みます。

　電池電圧があれば（電池が装着されていれば）スタートボタンを押します。

　すると Discharge 端子にＡＶＲから５Ｖの電圧が送られ、下側の n-FET がＯＮになり、電池電流は５０Ωの抵抗を経由してグランドに放電されます。

　５０Ωのとき放電電流は初期：８０ｍＡ、放電停止時：５４ｍＡとなります。

　Battery voltage 端子が２．７ＶになるとＡＶＲはDischarge 端子を０Ｖとし、次いで Charge 端子を０Ｖから５Ｖにします。

　これによって上側の p-FET がトランジスタ経由でＯＮとなり、充電電流はAZ1117H-adj による定電流回路ををとおり充電が始まります。なおここで使用している２０オームは定電流値を約６３ｍＡとします。

　あとは　Battery voltage 端子が４．２Ｖになったとき電源をＯＦＦにして完了となります。

　今回の製作のこだわりは最近多くなってきた小型素子を使ってみることで、ＦＥＴ、トランジスタにチップサイズを使ってみました。チップＦＥＴは１Ａ程度は問題なく、ＯＮ抵抗も小さいので発熱も問題ないと判断しました。

　左は部品を基板にハンダ付けしているところですが、ピンセットの先にあるチップＦＥＴがわかるでしょうか。

　半導体は産業の米といわれたものですがまさに米粒並です。（基板の穴と穴の間は２．５４ｍｍ）

 今回はケースについても薄型にこだわってみました。無印で見つけた半透明の樹脂製です。

　まだケースの表面パネルと裏蓋がつけてありませんが、とりあえず試験中の写真を挙げておきます。

　バックライトつきの液晶がいい感じです。電池は２個搭載でき、液晶は１：、２：の２個充電中で、電池の端子電圧はともに３．７４Ｖであることを示しています。緑色のＬＥＤも充電中であることを示していますが、完了時には点滅に変わります。

　右側の緑ボタンはスタート、左側の赤ボタンはリセットです。

ここまでのまとめとしては、

　動作、取り扱いなどは問題なく快適です。

　ただし、２個同時に処理すると１５０ｍＡ以上の電流が流れるので発熱が少し多いようで今後熱対策に手を入れる必要があるようです。