電池を使用する場合に、各電池の状態を監視して異常状態を検出したり,電池がショートして異常電流で危険な状態になっていないかを確認して、異常時に安全な保護制御を行うICを プロテクトIC といいます。リチウムイオン電池には、必ずこのプロテクトICが使用されています。 セミナプログラムの紹介 ポータブル機器には必ずバッテリ(電池)が必要です。 IoTの普及により、バッテリの需要は今まで以上に高まっています。 バッテリには、一次電池(使いっきり)と二次電池(充電式)がありますが、本セミナの対象は、二次電池(充電式)にまつわる内容です。 そもそものバッテリとは?の話から始めさせていただき、充電、保護、残量検知、セルバランスまで、ひととおりのバッテリマネージメントを紹介します。 Agenda バッテリってなに?? (2頁) バッテリってどんな種類があるの? (2頁) リチウムイオン電池ってなに? バッテリ残量表示：充電レベルの正確な測定 | Maxim Integrated. (4頁) どうやって使うの? (5頁) Charger ICってなにをするの? (6頁) Protect ICってなにをするの? (2頁) Gas Gaugeってなにをするの? (3頁) セルバランス ICってなにをするの? (3頁) 最後に(6頁) おすすめリンク
はじめに 携帯電話の登場以来、充電式バッテリおよびそれと組み合わせる残量表示は、決して欠くことのできない我々の情報/通信社会の一部分になってきました。今やそれらは、自動車の燃料計が過去100年間そうであったのと同程度に、我々にとって重要な存在です。しかし、自動車のドライバーが燃料計の不正確さを許容しないのに対して、携帯電話のユーザは、極めて不正確な、低分解能のインジケータで我慢するのが当然のようになっています。ここでは、充電レベルの正確な測定を阻む様々な障害について検討し、バッテリ駆動アプリケーションの設計に当たって正確な残量計算を実装するにはどうすればよいか説明します。 リチウムイオンバッテリ リチウムイオンバッテリは、開発過程において数多くの技術的問題が解決され、1997年前後からようやく大量生産されるようになったばかりです。容積と質量に対して最も高いエネルギー密度を提供するため( 図1)、リチウムイオンバッテリは携帯電話から電気自動車まで幅広いシステムで使用されています。 図1. 様々なバッテリ種別ごとのエネルギー密度 リチウム電池は、充電レベルを判定する上で重要になる固有の特性も備えています。バッテリの過充電、過放電、および逆接続を防止するため、リチウムバッテリパックには各種の安全機構を内蔵する必要があります。リチウムは極めて反応性が高く、爆発の危険性があるため、リチウムバッテリを高温に晒すことは許されません。 Li-ionバッテリの負極はグラファイト化合物でできており、正極には格子構造の崩壊を最小限に抑える形で金属酸化物にリチウムを加えたものが使用されます。このプロセスを、インターカレーション(層間挿入)と呼びます。リチウムは水に強く反応するため、リチウムバッテリは有機リチウム塩の非液体電解質を使って作られます。リチウムバッテリの充電時には正極でリチウム原子がイオン化され、電解質を通って負極に移動します。 バッテリ容量 バッテリの最も重要な特性は(電圧を別とすれば)その容量(C)であり、mAh (ミリアンペア時)で表され、バッテリが放出することができる電荷の最大量として定義されます。容量は、特定の条件の組み合わせについてメーカーの仕様値が示されていますが、バッテリの製造後、常に変化し続けます。 図2. バッテリ容量に対する温度の影響 図2 が示すように、容量はバッテリの温度に比例します。上の曲線は、定電流定電圧充電法を使って、様々な温度でLi-ionバッテリを充電した結果を示したものです。高い温度では、-20℃の場合より約20%多く充電可能であることが分かります。 図2の下2本の曲線が示すように、温度がそれにも増して大きな影響を及ぼすのが、バッテリの放電時に利用することができる電荷量です。このグラフは、完全充電されたバッテリを2つの異なる電流で2.
5Vのカットオフ点まで放電した様子を示しています。どちらの曲線も、放電電流に加えて温度に強く依存していることが分かります。ある温度と放電率におけるリチウム電池の容量は、上下の曲線の差で与えられます。このようにリチウム電池の容量は、低温または大きな放電電流またはその両方によって大幅に減少します。大電流と低温下での放電を行った後、バッテリ内にはまだ相当量の電荷が残っており、その後さらに同じ温度のもとで、小電流でそれを放電させることが可能です。 自己放電 バッテリは、余計な化学反応や電解質に含まれる不純物によって、その電荷を失います。一般的なバッテリ種別について、室温での標準的な自己放電率を 表1 に示します。 表1. バッテリ－残量計 - バッテリ－残量計を作りたいんですが、どのような- その他(趣味・アウトドア・車) | 教えて!goo. 一般的なバッテリ種別ごとの自己放電率 Chemistry Self-Discharge/Month Lead-acid 4% to 6% NiCd 15% to 30% NiMH 30% Lithium 2% to 3% 化学反応は熱によって促進されるため、自己放電は温度に大きく依存します( 図3)。漏れ電流に並列抵抗を使用して、各バッテリ種別について自己放電をモデル化することができます。 図3. Li-ionバッテリの自己放電 経時劣化 バッテリの容量は、充放電サイクルの数が増すにつれて低下します( 図4)。この低下は、サービスライフという用語で定量化されます。サービスライフは、バッテリ容量が初期値の80%まで低下する前にバッテリが提供可能な充放電サイクルの数として定義されます。標準的なリチウムバッテリのサービスライフは、充放電サイクル300回~500回の範囲です。 リチウムバッテリには時間に伴う劣化も存在し、使用の有無に関わらず、バッテリが工場を出る瞬間から容量が減少し始めます。この作用によって、完全に充電されたLi-ionバッテリの場合、25℃では1年間に容量の20%、40℃では35%を失う可能性があります。部分的に充電されたバッテリでは、経時劣化のプロセスがより緩やかになります。充電残量40%のバッテリの場合、25℃における1年間の減少は容量の約4%です。 図4. バッテリの経時劣化 放電曲線 バッテリの放電特性曲線が、特定の条件についてデータシートに明記されています。バッテリの電圧に影響する要素の1つに、負荷電流があります( 図5)。残念ながら、単純なソース抵抗を使って負荷電流をモデル中でシミュレートすることはできません。その抵抗は、バッテリの製造後の経過時間や充電レベルなど、他のパラメータに依存するためです。 図5.
主要なバッテリ・パラメータをキャプチャする TI のモニタと保護機能をご覧ください。
昨夜、帰宅したら! 待ちに待ったあるものが 届いていました。 残量計です♪ 今度詳しくご報告するつもりですが 我慢出来ずに深夜1時サクッと 仮 接続してみました。 アホの境地です♪ さぁ~ 我が家のサブバッテリー どんな感じかな? 66%? いかんせん大陸製ですから 取説がないので構造(仕組み)が 解らないんですけど… 車内のLEDライトを全点灯させて 残量計の変化を確認してみました。 おぉ! 45% 感度良好です。 素人考えでは 接続時の値がMAX(100%)で そこから数値が変化(減っていく)すると 思っていました。 もちろん充電して容量が増えたら それがMAX値ですけど… 一体どんな仕組みなんだろうか? まぁ~いいかぁ? 初っぱなから66%って 当たっているのかも? 一晩中メインスイッチを切らずに 今朝、出勤前に残量計を確認したら 数値に変化ありませんでした。 それにしても 66%って 低いなぁ~ ん? もしかして… 原因はこれでした! !Σ( ̄□ ̄;) 積雪によりソーラーパネル発電中止中! カチコチで除去出来ず… 明日また雪が降る前に なんとかせねば! NANOSPEEDさん 情報提供ありがとうございました。 今後も宜しくお願いしますね♪ サブバッテリーの寿命を延ばす為には 現状把握が大切かなと! 感覚の満充電じゃなくて… 見える満充電♪ やっとスタートラインに立てたかも? 我が家のハイエース 一歩進化です。 \(^o^)/ しかし… 設置はどうしましょうかね。 家具に穴開け? 出来ないなぁ~ (笑) 【追記】 昨夜66%の状態から 外部充電をしてみました。 電圧は14. 2Vです。 残量計は100%! この時、外部充電装置本体が 小さくコォ~って音がしていますので サブバッテリーが充電されているのは 前々から把握出来ていましたけど… この状態で一晩(実質5時間)放置して就寝。 先程、電圧と残量計を確認してみました。 外部充電装置の運転は止まってますけど 100Vの外部電源を引っこ抜いてからの 残量計確認です。 まず、電圧は13. 5Vです。 残量計は100%! 満充電って事かな? とりあえず 2016年1月23日 外部充電による満充電は 13. 5Vって記録しておきます。 ディープサイクルバッテリーは 105Ahで20時間率みたいです。 (理解出来てませんが…) 20時間率とはバッテリー容量の 1/20の電流(A)を 放電(消費)させて20時間使える 計算式みたいです。 105Ah/20h=5.
ログインしてください。 「お気に入り」機能を使うには ログイン(又は無料ユーザー登録) が必要です。 作品をお気に入り登録すると、新しい話が公開された時などに更新情報等をメールで受け取ることができます。 詳しくは【 ログイン/ユーザー登録でできること 】をご覧ください。 ログイン/ユーザー登録 2016/07/09 更新 この話を読む 【次回更新予定】未定 ↓作品の更新情報を受取る あらすじ・作品紹介 超大型新連載、始動!! 弱冠21歳にして世紀の発見を繰り返し、天才発掘師と名高い西原無量。 奈良の古墳から出土した宝玉をめぐり、無量たちの周囲に暗い影が迫る! 桑原水菜の大人気シリーズが、公式絵師・睦月ムンクの手によりコミカライズ!! 「遺跡発掘師は笑わない 九頭竜のさかずき」 桑原 水菜[角川文庫] - KADOKAWA. 閉じる 遺跡発掘師は笑わない ほうらいの海翡翠1 ※書店により発売日が異なる場合があります。 2017/02/01 発売 遺跡発掘師は笑わない ほうらいの海翡翠2 2018/03/01 発売 遺跡発掘師は笑わない ほうらいの海翡翠3 2019/04/01 発売 遺跡発掘師は笑わない ほうらいの海翡翠 4 2020/07/31 発売 漫画(コミック)購入はこちら ストアを選択 同じレーベルの人気作品 一緒に読まれている作品
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