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放電中

IMGP3187.jpg



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充電器製作 その23

パルス充電器の処理結果になります。

46B24L処理結果

まず、処理前は通常の充電で満充電した状態です。
1回目、2回目は放電後、通常の充電で満充電にしてから2時間パルス充電をしました。
1回目と2回目は殆ど変わらないので1回の処理で大丈夫な事がわかりました。
0.2Cの定電流放電を行っています。
始動用バッテリーの通常の使用領域ではかなり改善されています。



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バッテリーの内部抵抗を測る

約6年前のバッテリーの内部抵抗をFRAで測ってみました。

WP5-12_OLD_20160521.jpg

R=V/Iです。
電子負荷の電流のモニター出力が1Vで135Aなので、aの値を1/135します。
3.245/135で約24mΩ

IMGP2760.jpg

こちらはバッテリーの内部抵抗テスター

IMGP2762.jpg

CCAテスター
(これだけ若干高いので周波数を測ったら100Hzでした。これで納得!)

3つとも同じような値になりました。

FRAでの測定ですが、
鉛蓄電池の内部インピーダンス計測 - 広島県大学共同リポジトリ
こちらと同じ方法で行いました。
結果のカーブも同じ様になりました。
値は全部+-逆になっていますが、電子負荷により電圧と電流の位相が反転したためです。
テストで使用したバッテリーの場合、現在表示されている周波数2.6KHz近辺でコンデンサ成分からインダクタンス成分に変化している事がわかります。
横軸が内部抵抗なので、これより低い周波数で測ると内部抵抗が大きくなってしまうのがわかります。
インダクタンス成分ですが、19.76KHzで1.946でした。
これを内部抵抗と同じく1/135すると、約14.4mΩです。
この値はjωLなのでインダクタンスは、約0.16μHとなりました。
学校のお勉強ではバッテリーの内部等価回路にはインダクタンスが存在しないRandles回路が使われているみたいです。

これを元に2.6KHzより上の等価回路を作ります。

WP5-12等価回路

外部の配線のインダクタンス、抵抗、信号源のインピーダンスも大体で入れてみました。

WP5-12等価回路F特

上からバッテリーの端子部分の電圧、内部電圧、位相になります。
内部電圧は周波数が1オクターブ上がると1/2になりますが、バッテリーの端子部分は逆にある程度上がって、一定電圧になっています。


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充電器製作 その22 完成デバッグ中

IMGP2614.jpg

まずは失敗作。
市販のDCコンバータに制御をかけましたが発振してしまい動作不安定。

IMGP2611.jpg

あらためて最初から設計をやり直し、ユニバーサル基板で動作確認中です。

IMGP2627.jpg

完成品です。

IMGP2619.jpg

最大出力50Wのパルス充電器の完成です。

主な仕様

入力:DC24V/2.7A (ACアダプター)
出力
 通常充電:14.4V/3A最大(約0.5A~約3.0A設定可能)
 フロート時:13.8V/1.5A最大
 パルス充電時:50W最大
定電流方式:ローサイド電流検出、フルデジタル制御
定電圧方式:リモート電圧検出、フルデジタル制御
バッテリー逆接続保護:ソフトウエアによるロック
設定電流はボリュームにより常時変更可能

黄色LED:定電流動作時点灯
緑色LED:通常充電時点滅
青色LED:パルス充電時点滅
赤色LED:逆接続検出時高速点滅、エラー時点滅、タイムアウト時点灯

モード:通常充電(微弱パルス充電)、パルス充電

仕様は予告なく変更します。

価格調整中。

興味のある方は左のお問い合わせより連絡をお願い致します。
お名前、連絡先など、必要最低限の事はお伝え下さい。
携帯キャリアメールアドレスの場合、お返事できません。


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充電器製作 その21 デザイン

IMGP2258.jpg



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充電器製作 その20 定電流制御

XL4015.jpg

ヤフオクでぽちったDC-DCコンバーター基板。
定電圧、定電流動作をテスターだとしているように見えたんですが、定電流動作時に発振してました。
結果、コイルが熱くなってました。

IMGP2286.jpg

外部に電圧と電流のフィードバック回路を作って実験。

IMGP2287.jpg

オシロで電圧だけ見ていても何もわかりません。
電流プローブを使いましょう。



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充電器製作 その19 プロジェクト開始

充電器製作ですが、試作器がほぼ完成しましたので要望が多かった完成品を作ります。
シリーズで何種類か作る予定です。
一番目はパルス充電器です。

IMGP2203.jpg
秋月のとはちょっと違います。
充電器ファンの皆様、暗くした室内で充電するのが趣味の方が多いようです。
暗くてもVとAが分かるようにしました。

IMGP2200.jpg
右が試しにヤフオクで買った物で、左が今回使う物です。微妙に違いますね。



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充電器製作 その18 DCコンバーター部分の実験

現在DCコンバーター部分には秋月で売っているHDR12003Eを使っていますが、これは大きいし、効率もあまりいいとは言えません。
中華製のDC-DCコンバーターモジュールをヤフオクでぽちってみました。
このモジュールのデバイスは単体で買えるのは確認済みなので。

IMGP2180.jpg

普通に13.8V、1Aに設定してバッテリーを充電してみました。
しかし、やけに熱い!
コンデンサが50度以上、インダクタは75度。
使っている電解コンデンサは85度の普通のコンデンサ。
許容リップル電流オーバーしてるな。

IMGP2181.jpg

手持ちの部品で105度の低ESR品があったので交換。
入力コンデンサ:50度→38度
インダクタ:75度→65度
出力コンデンサ:45度→37度

コンデンサの温度はそこそこになったけど、インダクタの温度がまだ気になります。
巻き線はそれなりに見えるので、フェライトコアの材質に問題があるのかも。
中華製には気を付けましょう。
使ってる5ピンのデバイス自体、FETスイッチで効率は90%以上のものです。

IMGP2183.jpg

右が秋月のSI-8008のキットです。
この2つ、性能はほぼ同じです。
だったら左でしょ!


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充電器製作 その17 バッテリーの再生実験 その2

いつもお世話になっている自動車屋さんの店先で、タオル掛けになっているKawasakiのVulcanのバッテリーです。

IMGP2143.jpg
IMGP2142.jpg

2006/02/13と書いてあるので、9年物ですね。

IMGP2141.jpg

取りあえず普通充電してみました。

2015-10-1-3-54-34-EBC-A10.jpg

14AHのバッテリーなので容量は半分以下です。

IMGP2145.jpg

パルス充電1回目です。

2015-10-1-22-21-55-EBC-A10.jpg

70%くらいでしょうか。

IMGP2148.jpg

パルス充電2回目です。

2015-10-2-22-22-19-EBC-A10.jpg

約77%
9年目のバッテリーという事でこんなもんでしょう。
これならエンジンかかりそうですね。

2015-10-5-9-28-16_FTH16-BS.jpg

3つを比較するとこれだけ違います。


その後、このバッテリーでエンジン掛かって無事に車検を通ったそうです。



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充電器製作 その16 バッテリーの再生実験

冬を前に、以前から不定期でやっていたバッテリーの再生実験です。
使うバッテリーは秋月で5年くらい前に買ったバッテリーです。

WP5-12.jpg

WP5-12_2.jpg

最初は普通に充電します。

2015-9-18-2-50-12-EBC-A10.jpg

やはり容量が落ちています。

IMGP2126.jpg

次にヤフオクでポチッたデサルフェーター、結構くどくど説明がされてるやつです。
これを充電後13.8Vのフローティング状態で半日くらいかけました。

2015-9-20-8-7-53-EBC-A05.jpg

何も変化ありません。
と言うか、ここまで一致するとは見事です!

IMGP2128.jpg

自作の充電器のプログラムをかえて、パルス充電を1時間を3回、合計3時間かけました。

2015-9-21-9-8-14-EBC-A05.jpg

今までCCAでしか測っていなかったので気が付きませんでしたが、ここまで効果があるとは。
最初は測定系の間違いかと思いましたが、どうやら事実のようです。
自作充電器は回路図を公開していますが、デサルフェーター的な物は入っていません。

2015-9-26-7-37-11-EBC-A10.jpg

その後、もう少しやってみました。

2015-9-26-14-26-14-EBC-A10.jpg

放電後、0.2Cでの充電。
容量は放電と充電でほぼ同じですが、エネルギーの差は熱にでもなったんでしょうか。
定電圧に移行時の充電量はほぼ80%です。
ここで充電完了ランプが点いてしまうB●L1734はやはりダメですね。



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充電器製作 その15 回路図改定

約2年ぶりになりますが、充電器の回路図を改定しました。

マルチモード充電器_回路図

回路図のpdfとPSoCのプロジェクトファイル一式はお問い合わせよりメールアドレスを入れて頂ければお送りします。
ただし、フリーメールから名前も連絡先もなしに聞かれてもねぇ。
予告なく変更します。
お約束ですが、すべて自己責任でお願いします。

名前も書かないで聞かれる方が多いのでやめました。

主な仕様

入力:DC24V/3A (ACアダプター)
出力:DC14.4V/2A最大
 フロート時:13.6V、リフレッシュ時:15.8V
定電流方式:ローサイド電流検出、マイコン内のOpAMPの増幅率可変による設定
バッテリー逆接続保護:フォトカプラによる逆接続の検出、ソフトウエアによるロック
CCA測定方式:ラージパルス方式、内部抵抗値とCCA値同時表示
パルス充電方式:FETスイッチによる制御、基本的にCTEKのMUS4.3をエミュレートしています。
 高圧のパルスは出ません。

表示
キャラクタ表示LCD(青色バックライト付き)
 動作モード、バッテリー電圧、充電電流、充電容量、充電時間、エラーなど
黄色LED:定電流動作時点灯(ハードウエアによる)
青LED:出力印加時点灯(ハードウエアによる)
緑LED:充電完了時点灯(ソフトウエアによる)
赤LED:逆接続時、無接続時、及びバッテリー電圧1V以下で点灯(ソフトウエアによる)
リモート機能:Bluetoothによる電圧、電流の監視

モード0:スタンバイ
モード1:オート
モード2:CCA測定
モード3:リフレッシュ
モード4:デサルフェーション(13V以下)
モード5:デサルフェーション(テストモード連続)
モード6:多段定電流(4段階)
モード7:内部電圧調整

それぞれの動作はPSoCのプロジェクトファイルを解析してみて下さい。
回路図上の構成部品はほとんど秋月電子で揃えられますが、充電クリップのみ特殊です。
4端子測定クリップを使うか自作して下さい。



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充電器製作 その14 CCA測定の原理

前回は回路図とプログラムでしたが、今回はCCAの測定の原理です。

CCA_SCH.jpg

動作としてはまずバッテリーの両端の電圧を測定し、次に0.1Ωの抵抗でショートして、この時のバッテリーの両端の電圧を測定します。
この2つの電圧からバッテリーの内部抵抗を算出します。
この内部抵抗にある係数を掛けるとCCA値がわかります。
詳しくはその13のプログラムを読んで下さい。

CCA_SIM.jpg

バッテリーを0.1Ωの抵抗でショートする時間は約1mSです。あまり長いと抵抗が焼けるし、配線も焼けるので気をつけて下さい。

この方法はラージパルス方式と呼ばれている物で、この他にもCCAを測定する方法はあります。



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充電器製作 その13 回路図

あれは売らないんですかと質問が多いので、回路図公開します。
CCAが測定できます。お決まりの自己責任でお願いします。

多機能充電器




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充電器製作 その12 充電量測定

充電したけど、どのくらい充電したのか?
携帯でもバッテリーの残量表示がありますね。
充電量ってアンペアアワーAhなんですが、これって電流値の積算です。
12Vで1Aと13Vで1Aじゃや違うけど1時間流せば両方とも1Ah。

IMG_5189.jpg

電圧も関係しているはず。
1秒ごとに電圧と電流を測って積算してみました。

Ah = Ah + (V*I)/(3600*12)

バッテリーに55Wのハロゲンランプを付けて10分間放電。
電流は約4.1Aなので、

4.1 / 6 = 0.683 Ah

って事?
こっちも電圧、電流両方測らないとダメなんですが省略。

T: 3040 S V1: 14.85 V V2: 14.53 V Cu: 0.149 A Chg: 0.7076 Ah
T: 3041 S V1: 14.89 V V2: 14.12 V Cu: 0.006 A Chg: 0.7076 Ah

T: 2965 S V1: 14.85 V V2: 14.52 V Cu: 0.151 A Chg: 0.7175 Ah
T: 2966 S V1: 14.89 V V2: 14.50 V Cu: 0.005 A Chg: 0.7175 Ah

かなり適当な式ですが、大体合っているみたいです。





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充電器製作 その11 完成

充電器が完成しました。

IMG_5155.jpg

リフレッシュモードの確認中です。
このモード(高電圧をかけるやつ)が有効なのはどうやらカルシウムバッテリーとか、開放型だけのようです。
他のバッテリーでやるとかえって悪くなる?

どうしてクリップが4つあるか?CCAを測定するためです。

IMG_5159.jpg

Buellのバッテリーに充電中です。

この充電器のモード
1.Stanby バッテリーの電圧を測定してるだけ。
2.Auto デサル、定電流、定電圧、保持充電、パルスメンテナンス充電などCTEK MUS4.3と同じ
3.Musure CCAの測定
4.Desalufation <13V Autoモードだと12V以下しかデサルしないので、13Vまでデサルします
5.Refersh Autoモードで定電圧が終わると15.8Vでリフレッシュ

現在、CTEK MUS4.3の動作試験中です。
どうやら少し難がありそう。買うにはちょっと待ったほうがいいかも。




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職業は電子回路の設計屋です。
HDLはVerilog派です。

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