Liイオン充電池用放電監視装置と放電器の製作

　ノートPCの電池パックの中古品を手に入れてトランシーバーの電源として利用しています。
通常３直列あるいは４直列にしていますが、一部の電池の放電が進み、チェックしてみると０Vになっているセルがあり、気が付かないでいるとそのセルが使用不可能になる可能性がありました。
　Liイオン電池の放電終止電圧は3.0Vと言われており、3.0Vを切ったら放電を中止してすぐに充電しないといけません。
　そこで各セルの電圧を監視してどれか１つでもセルの電圧が3.0Vを切ったら、その電池パック全体の出力を遮断する装置を作ることにしました。

　回路図です。
　各セルの接続点から電圧をセンスする線を引き出して、電圧に応じて分圧してAD変換し、各接続点の電圧を求め、その差分から各セルの電圧を求め、どれかのセルが3.0Vを切ったらリレーを作動させて、電池パックの出力を遮断するようにしました。
　並行して各接続点と各セルの電圧をシリアル経由でPCに表示するようにしました。
　
　作成した基板です。

　放電中の電圧を監視していると、同じ速度で電圧が下がっているように見えますが、スタートの電圧自体がバラバラですし、電圧降下の速度もセルの元気度合いにより差があるのがよく分かります。設定した放電終止電圧を切るとその電池パックからの出力が遮断され、最悪の事態になることは避けられますが、生き残ったセルが4V近くあったりして、バラバラ度合いが余計に激しくなってしまいました。

　移動運用中はこの監視装置で問題ありませんが、生き残ったセルを3.0Vまで放電して、充電のスタートラインを揃えれば、充電が終了後の放電開始時点のスタートラインが揃うだろうと期待して個々の電池を独立して制御しながら放電できるような装置を作ることにしました。

　回路図です。
　以前は電池から接続点を引き出してセンスしていましたが、個々のセルを制御する必要があるので、各セルの両端子を引き出さないといけません。電池パック側に各セルの全端子をソケットに引き出して、そのままこの放電装置に接続するようにしました。
　前出の監視装置は、各セルの接続点から引き出していますので、電池側のソケットに接続するピン側で各セルを直列接続して各セルの接続点を引き出すようにしました。

作成した基板です。

　電池を接続して放電している写真です。この電池パックは３並列３直列の構成で、３並列は元の電池パックのママです。


　放電中のPC画面です。10秒インターバルで放電中:0、遮断:1、各セルの電圧が表示されます。
かなりバラバラです。最初の項目が経過秒数、次が設定した放電終止電圧です。
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start
0:3.30v|0|0|0|0|3.37|3.65|3.82|0.00
10:3.30v|0|0|0|0|3.36|3.64|3.81|0.00
20:3.30v|0|0|0|0|3.36|3.64|3.81|0.00
以降略
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　放電が進むと放電が遮断され、電圧が上昇しますがしばらくした時点で再度放電を開始すると、遮断されるまでの時間が短くなります。これを何回か繰り返し、放電が開始され全セルが数秒間で遮断されるようになったら、全セルが放電終止電圧に達したと判断し、充電を開始することにしました。

　充電は直列接続にして引き出すケーブルを使用して充電電圧を12.0Vに設定して行いました。
　充電終了後再度放電を開始しました。
　まだ少しバラつきがありますが、このような充電放電プロセスを何回か繰り返せば揃ってくると期待します。
　個々のセルごとに充電するほうが良いとは思いますが、充電電圧を制御するのは今後の課題とします。
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start
0:3.00v|0|0|0|0|4.12|3.93|4.04|0.00
10:3.00v|0|0|0|0|4.11|3.93|4.04|0.00
20:3.00v|0|0|0|0|4.10|3.93|4.04|0.00
以降略
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