バッテリ用の充放電器をつくろう!の巻き。 2025.3.20

ことはじめ

HEXAPODを作りだして、いろいろと弄りだしてきたらバッテリーが増えてきました。
充電はどうしているかというと、定電流出力が可能な実験用の電源に繋いで、適当な電流で適当な時間で
チャージです。これで、十分なのですが、なにが問題かといえば
充電していることを忘れる!
ということです。過去に何度もやらかしました。多くは夜に充電しだして寝る前に切ろうとして、
そのまま忘れて寝てしまうケースです。朝起きて、あ!と気付いて充電を切るのですが、
そのときにはバッテリーはチンチンに熱くなっていて、電池の被覆も破れたりしています。
まだ、Ni-CdはNi-HMだからよかったものの、これがLiイオン電池だったら、燃え上がっているだろうなあ〜。

ということで、安心できる充電器を作ろう!というのが今回のきっかけ。
で、簡単に作るなら、単に一定時間で切れるタイマーだけでもいいのですが、
もう作るとなると手段と目的が入れ替わります。ちゃんとした充電器を作りましょう!


最近、バッテリーが増えてきました。


どんな充電器にするか?

下記のような機能を考えています.

充電機能
 定電流での充電

 一定時間充電とデルタピーク検出(*)による管理
  (*)定電流で充電すると満充電になると、充電電圧が低下しだすのでそれを検知する方法
 
放電機能

 一定電流放電と容量計算機能

放電機能を入れるのは、いわゆるバッテリーのメモリー効果の影響を低減するためで、
充電の前に完全に放電させた状態にします。ついでなので、放電したときの電流容量
(電流x時間)も計算できるようにしておきましょう。

回路図は

まずは必要になりそうなところを書いてみました。充電の定電流制御にはP-chのMOSFET,放電にはN-ch MOSFETを使います。
一番の問題は、MOSFETの放熱です。定電流充電あるいは定電流放電をさせますが、4.8Vのバッテリーを1.5Aで充電すると
元電源12Vとすると、MOSFETの発熱は11.25W、また7.2Vのバッテリーを1.5Aで放電させる同じく10.8Wとなりどちらも10W以上の
発熱があります。これを自然空冷でまかなおうとすると、大きな放熱板が必要です。
そこで、小さな放熱器で済むように小型の空冷ファンも同居させます。ただし、つねにファンが回った状態だと五月蠅いので、
温度センサをとりつけて、一定温度以上になったらONするようにさせたいと思います。


回路図です。コントローラ部分はCONTROLLER UNITを流用です。

コントローラ作成

PICO(もどき)ならびにTFTは、これ専用にしますので基板に直付けです。
おかげで高さもひくく成りスッキリとします。

コントローラ基板を作成です。あとはスイッチを取りつけるだけです。


まずはこれだけで動くかどうか確認です。HEXAPODのプログラムを動かしてみました。

メイン基板の製作

まずは主要部品であるパワーMOSFETの建付けを考えます。
小型の放熱版をLED用の放熱テープで2つ連結して、それぞれにMOSFETを取り付けです。
MOSFETの足元には温度センサ(MCP9700)を挟み込んでいます。
そして、この放熱板のフィン側を対向させて配置して、中にファンの空気流を流すようにします。


2個の放熱器を連結して、それぞれにMOSFETと温度センサを取り付けです。


空冷にはこの小さいなファンを使います。


このような形に組み込んで、強制空冷ができるようにします。

次は回路部分を組み立て

本来は小さくて背の低い部品からとりつけるのが王道なのですが、
メインの部品を取りつけておかないと部品配置が決まらないこともあって、
最初からまず大きな部品を取り付けです。
ああ〜、あとの配線が大変そうだなあ〜。

なぜかデカい部品から取り付けにかかっています。

さて、残りは後日におこないましょう。そろそろ寝よ〜。あすから出張だあ〜、

一応、ハードは完成 2025.3.25


ハードは一応完成です。


回路はすこし弄りました。OPアンプはDUAL(LM358)で1個分になりました。また充電と放電は完全に分離できるようにパワーリレーを入れました。

まずはシンプルなソフトを作成


(つづく)