電池

2020年4月 6日 (月)

パナソニックeneloopスタンダード単3 JIS C8708:2019充放電実験スタート

もう1セット新たに作った実験回路で「パナソニックeneloopスタンダード単3 BK-3MCC
のJIS C8708:2019(新JIS)充放電実験を先週の土曜日にスタートしました。

11_20200406102001
右端の白い箱はシリアルデータバッファ


ダイソーReVOLTE単3 JIS C8708:2019充放電試験途中経過 -ΔV検出開始
のその後は、200サイクル目の充放電を経過。
50サイクルごと、50、100、150、200サイクル目の「0.2C」放電はこんな具合。
G200
充放電時間の変化がこれ↓
T200
今回は「-ΔV」で充電を行っています。
「132分」の固定時間充電での結果はここ↓。
2020年03月08日:ダイソーReVOLTES単3 充放電実験 1~49サイクルのデータをグラフ化
  ※旧JISでの充放電サイクルの結果もここ↑に。 

今回の-ΔV検出での充電停止のほうが、前の132分固定時間充電より、ちょいとだけ放電グラフの状態が悪くなっているような気がします。
-ΔVのほうが電池の発熱が少なくなって、良い状態になるはずなんですが・・・
発熱を無視して電気を詰め込むほうが貯まる、なんてことになっているのでしょうか。
結果は、400サイクルの完了まで気長に待ちましょう。


※追記 ReVOLTES、昨日よりもうちょいサイクルが進んだんで・・・

50サイクルごとのゆっくり放電(この時に放電電圧変化を記録)直後の
充電、電池が空っけつになったもんだから、充電時間が延びるという
現象が151サイクル目で現れました。 (51、101サイクル目では見えず)
201サイクル目にも出てくるかと、グラフ化してみました。
T207a
充電時間、151サイクル目は130分、201サイクル目は117分に
なっていました。
これまでのように一定時間での充電ではなく、「-ΔV検出」で
充電を止めるという処理だから見えてきた現象かと。
しかし、充電時間が延びたからといっても、次の放電時間が長く
なるということにはつながっていません。
『寿命に近づいたニッ水電池のリフレッシュ操作、
 その効果は期待できず』ってなところでしょうか。

グラフの/\/\はおそらく室温の変化による変動。
現在、1日あたり6~7サイクルくらい進んでいます。
ちょっと数が合わないかな。
チャートレコーダで電池電圧と電池側面温度を記録
しているんで、確かめられるかと。

※さらに追記で
0.5C充放電時間とともに、充電完了時の電圧、つまり-ΔVを検出
して充電を停止した電圧(青色線)をグラフに乗せてみました。
V207
開始直後は1.55Vほど。
それが繰り返すごと、徐々に上昇。
200サイクルで1.7Vほどですんで、0.15Vほど上がった
ことになります。
充電電流は0.5Cですので0.65Aと一定。
電圧変化と電流値から、内部抵抗の変化分が推測できます。
0.15V÷0.65Aで230mΩ。
充放電を休止してるタイミングに計ってみようかしら。


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2020年3月30日 (月)

ダイソーReVOLTE単3 JIS C8708:2019充放電試験途中経過 -ΔV検出開始

ダイソーReVOLTE単3 JIS C8708:2019充放電試験途中経過

これの続きです。
現在160サイクルを越えたところ。
今回の試験、「-ΔV制御」で充電を行っています。

T164

緑が0.5Cでの充電時間。
最初のほうは132分間の充電時間制限にかかってますが、
100サイクルを越えたあたりから132分の前に「-ΔV」を
検出し始めた様子が見えています。

赤が1.0Vまでの放電時間。
充電と同じく0.5Cの電流を流します。
徐々に容量が減少している様子が見えています。

青がその放電時間と充電時間の比率。
時間でざっと90~95%くらいのパワーが取り出せています。

このグラフで目に付くところ。

・150サイクル直後の充電時間が飛び上がってる。

これ、150サイクル目の0.2C放電直後の充電です。
0.2Cのゆっくり放電で電池が活性化して、次の
0.5C充電がスムーズに行われた。
こんなふうに考えられます。
しかし、次の放電サイクルの時間はさほど変わらない、と。

・160サイクル目の充放電比が100%に近い。

つい先ほどの結果が現れてます。
周囲温度の影響かな。
休み中は冷えていて、今朝来て暖房を入れたからか?
はてさて。

・充放電時間が短くなっても「比」は大きく変わらない。

これからどうなるのでしょうか。 推移が楽しみ。


電池あれこれ まとめ

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2020年3月24日 (火)

非絶縁型降圧DC-DCコンバータの出力ノイズ低減あれこれ 続き

非絶縁型降圧DC-DCコンバータの出力ノイズ低減あれこれ の続き・・・

↑で出力に乗るノイズ(特にスパイクノイズ)はコモンモードフィルタで低減できることを示しました。

そして、気になるのがKIC-053(加賀コンポーネント) のコメント
トロイダルコイルを採用していますので漏れ磁束も少ないです。

これを確かめてみました。

まき散らされる磁束のサーチコイルとして使ったのはこんなの。
20_20200324085901
100uHのボビン型コイルに負荷として10kΩの抵抗を並列接続。
磁束を受けて発生する電圧をオシロスコープで観察します。

右側のレギュレータがHRD05003、左がKIC-053。
サーチコイルを上から、横からと近づけます。
1cmほど離してオシロ波形を記録。

21_20200324085901
22_20200324085901
23_20200324085901
24_20200324085901
入力電圧24V。 それぞれの出力に5Ωのセメント抵抗を接続。
負荷電流どちらも1A。

オシロで観測した波形がこれ。
Ha1
Ha2
Ka1
Ka2

圧倒的にKIC-053が優秀。 HRD05003の1/10ほど。
  ※HRDとKIC、測定してる電圧レンジが違いますので
HRD05003の周囲に微妙なアナログ回路は近づけられないぞっという感じです。


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2020年3月23日 (月)

非絶縁型降圧DC-DCコンバータの出力ノイズ低減あれこれ

もう一台作ろうとしているJIS C8708:2019充放電試験回路
この電源部で使う予定の24V入力5V出力の非絶縁型降圧DC-DCコンバータ、
秋月で買える出力3Aクラスのがこの2つです。

HRD05003(新電元工業)
KIC-053(加賀コンポーネント)

今の試験回路は手持ちのHRD05003を使って組んでいます。
買い足しておこうと秋月のHPを見たら「KIC-053」というのを見つけたという次第。
『トロイダルコイルを採用していますので漏れ磁束も少ないです。』とのコメントにどんなものかと試してみました。
注目点はノイズ

こんな具合にユニバーサル基板に装着。
24V入力側の電解は共通で1000uF。
出力側の電解は2200uF。
入出力ピンの近くに0.1uFのセラコンを接続。

11_20200323174001
    ※左側のOSコン、極性逆!
     写真を撮ってから気がついた(笑) 捨てました。

HRD05003の姿。 コイルが見える位置で撮影。
12_20200323174001

KIC-053のコイルはトロイダルなんで、ちょっとかっこイイ。
13_20200323174001

負荷は10Ω2パラのセメント抵抗で1A。
測定器はアジレントのデジタルオシロDSO5014A
100MHz帯域で秒2Gサンプル。

それぞれ、こんな波形を得ました
・裸で (出力コンデンサは電解2200uF+0.1uF)
・出力にコモンモードフィルタを装着(先に0.1uF)して負荷抵抗を
・さらにOSコン(330uF)を装着(電解にパラで)
・その状態でオシロの帯域制限(25MHz)を有効に

使ったコモンモードフィルタはTDKのACM1211

14_20200323174001


まずHRD05003の様子。
H1
P-P値0.2Vほどのスパイクが見えています。
コモンモードフィルタを通すと・・・
H2
ずいぶん小さくなります。
おまけでOSコンを。
H3
オシロの帯域制限をオンして観察するとスパイクが見えなくなって・・・
H4

次にKIC-053
K1
裸だとずいぶんを大きなスパイクが見えます。
K2
コモンモードフィルタを通すとずいぶんましに。
さらにOSコンを。
K3
帯域制限して観察すると。
K4

帯域制限して観察するとスパイク状のノイズが見えなくなるので
ずいぶんおとなしい出力波形になっちゃいますが、やはりこれで
安心してはいけません。
ノイズが見えていないだけです。

コモンモードフィルタ、このようなノイズの低減では圧倒的威力を持っています。
コンデンサだけではノイズは落ちません。
電源片側だけのコイルでもダメ。
コモンモードフィルタが効くのです。
ちょいとエエ値ですが、ノイズを嫌う回路の電源には必須です。

この実験での結果、出力のスパイクノイズの大きさだけを見ると新電元のほうが良さそうです。
はてさて。

※続き
非絶縁型降圧DC-DCコンバータの出力ノイズ低減あれこれ 続き
   ↑漏洩磁束の検証

 

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2020年3月20日 (金)

256kBシリアルデータ記録回路とりあえず完成

この続き・・・
・シリアルデータ記録装置
・ICの2段重ねで容量アップ

・JIS C8708:2019充放電試験回路 をもう一台作るための前準備。

回路図↓
A11_20200320115701

Arduino-UNOのチップを外して制御。
プログラムツールはArduinoで。

ケースと基板の様子。

11_20200320115701
12_20200320115701
14_20200320115701
13_20200320115701
  ※もっと小さく作れます。

在庫してあったケースから適当なの見繕って使ったんですが、
「Made in CANADA」のものでした。
  ・Enclosure HAMMOND 1599B

なにをしようとしてこのケースを買ってあったのか・・・
もう覚えていません。

制御プログラム・・・ダウンロード - rxbff2.zip

◎製作目的
何ヵ月にもわたって続く実験。
最終的な実験結果は実験装置が出力してくれるが、
その途中の経過データも記録しておきたい。
実験装置が2~3時間に1回、あるいは1日1回くらい
のペースで出すシリアルデータを記録。
この記録のためにPCをずっと通電しておくのはもったいない。
SDカードに書くのも方法だけど、それほどの量でもないか。
で、Arduinoのチップに外付けEEPROMという構成で製作。

制御についてうだうだ言っていた内容。
・リングバッファはやめ。
 256kバイト受信(メモリーいっぱい)で停止に。
 ボーレートは9600のまま。
 setupの 「Serial.begin(9600);」 を変えればok。
 EEPROMのページ書き込みを使っているんで、もっと早く
 しても追いつくはず。
・受信割込のバッファ数はシステムのままの64バイトで触って
 いない。
 だけど、EEPROMの書き込み時間待ちの時、内部に設けた
 512バイトの受信バッファにデータを溜めるようにしている。 
・受信バイト数のセーブタイミング。
 シリアル受信が途絶えてから3分後に内蔵EEPROMに保存。
    ※頻繁に書くと書き込み回数制限が気になる
・スイッチ操作
  MEM短押し 記録開始と中止をトグル
  MEM長押し メモリーの最初から記録開始
  TX短押し  記録データの送出
  TX長押し  メモリー全部の送出
        これ↑、追加機能。
      停電などで記録したデータ数を内蔵EEPROM
      に保存しないまま電源が落ちた時の救済。
      受信したシリアルデータは受信の都度
      外付けEEPROMに書き込んでるんで、停電でも
      なんとか残ってる可能性が大。
      記録データ数を残せていなくてもメモリーを
      全部吸い出し。

・記録中LEDを使ったメモリー容量の表示

  H_______H________H____ // <20%
  H_H_______H_H_________ // <40%
  H_H_H_______H_H_H_____ // <60%
  H_H_H_H_______H_H_H_H_ // <80%
  H_H_H_H_H_______H_H_H_ // <100%
  H_H_H_H_H_H_H_H_H_H_H_ // =100%

 音に出すモールスなら少々早くても聞き分けできるけど
 光りの点滅回数判断ってなかなか難しい。
 モールスで「E I S H 5」の判断になるんだけど、光る
 周期を早くすると読めない。
   今はこんな速度に
    100%の時 オン20ms、オフ180msの0.2秒サイクルで
    20%~   オン50ms、オフ250msの0.3秒で「短点」
         を繰り返す。
 この点滅デューティー50%にして早くすると、3つ4つ5つの
 連続点滅回数を数えられなくなる。
 音でのモールスのように訓練で分かるようになるのかな?

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2020年3月17日 (火)

ICの2段重ねで容量アップ

シリアルデータ記録装置をの受信データを記録するEEPROM、
今回は2つにして256kバイトにする予定です。

10_20200317174001

回路のU1とU2。 8ピンのSOP。
両方とも同じICで違うのは1ピンの接続だけ。
普通なら2つ並べて配線なんですが、手抜きでこんな
ふうにしました。
垂直に2段重ね。

11_20200317174001

昔はRAMで2段重ねをよくやってました。
チップセレクトピンだけ足を曲げ別ラインに接続。
他のピン(27本)は全部ハンダ付け。
12_20200317174001

これは昔に作ったROMエミュレータ。
昔に作ったROMエミュレータ:プロセッサ誌1989年6月号に掲載してもらった製作記事をまとめてみました
32kバイトの28ピンRAMを2つ重ねて64kバイトにと。

※ROMエミュレータの回路
Romem1
「JP1」を使って拡張してます。
1989年に基板化。



検索すると・・・
ヘッドホンアンプ(改造) - なんぎな日記
で発見!。
HCU04を重ねてパワーアップっと。


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2020年3月16日 (月)

シリアルデータ記録装置を

JIS C8708:2019充放電試験回路製作中
これをもう一台作ろう!っと思ってるんですが、その前に
「シリアルデータ記録装置」を作っておかなくてはなりません。

今回のJIS C8708充放電試験回路、50サイクルごとの放電データ
をATmega328P(Arduino UNOチップ)の内蔵EEPROMに8コ分
(400サイクル実行)貯められるようにしています。
  1kバイトの内蔵EEPROMに1.0Vまでの放電経過
  時間(分)を記録。60ワードx8で960バイト。
しかし、50サイクルだけでなく1~49サイクルでの充放電の
様子と充放電待機期間中の様子(電圧変化)も残しておきた
いのです。
これは内蔵EEPROMには入りません。
そこで、試験回路は毎サイクルの充放電データをシリアル
(9600ボー)で出力しています。

ダイソーReVOLTES単3 充放電実験 1~49サイクルのデータをグラフ化
は、残していたこのデータを用いてグラフにしたのです。

試験回路が出すシリアルデータをシリアルモニターで記録。
電池の劣化具合がわかるデータとしてこれも残しておきたい
のです。
PCを使ってモニターしても良いのですが、ずっと通電して
おくには電気がもったいない。
そこでこんなシリアルバッファ回路を作っていたのです。
  (日付は2015年)
S11

記録するのは128kバイトのI2CインターフェースのEEPROM。
ひたすら記録して、送信スイッチを押したら記録してあった
データを出力するという仕掛けです。

Arduino-UNOからチップを抜いて作っています。
当時はArduinoから必要なポートの信号線を全部
引っ張ってデバッグしてました。

デバッグ中。
11_20200316171101

部品面。
12_20200316171101

ハンダ面。 LEDとスイッチはこちらに。
13_20200316171101

こんなケースに入れてあります。
2012年09月07日:ステップ・モータのチェッカー MCH-1
これのケースだけを利用してます。

14_20200316171101

今回、充放電試験回路を作る前に、このシリアルデータ記録
装置を先に作っておかなくてはなりません。

※改善したいな~という点
・現在はリングバッファにしていない。
 128kバイトのEEPROMが目一杯になったらそこで
 ストップ。
 リングバッファにもできるように。

・どれだけ保存してるか分からないので、
 LEDの点滅周期を変えて、20%ステップごとに
 およその量がわかるように。
   今は、目一杯になったらLEDを高速点滅。

・停電しても再通電で記録を再開できるように
 しているのだが、内蔵EEPROMに残している
 文字数カウンタ、これの更新頻度が気になるので
 ちょい改善か。
 今の処理:受信データが1分間途切れたら、文字数
 カウンタを内蔵EEPROMに記録。
 電文周期が短いと1分ごとはちょいと問題か。
   いつまでたっても記録されない。 これと、
   EEPROMの書き込み回数制限。

・EEPROMをパラって、記録容量を倍に。

今回の製作で改善かと。

※現在の制御プログラム→ダウンロード - rxbff1.zip

※今回製作の回路案
A11_20200317090701  


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2020年3月12日 (木)

定電流回路の電流検出抵抗を試す

2020年2月17日:定電流回路の電流検出抵抗 で、電池の
充放電試験用定電流回路用電流検出抵抗の温度変化について
書きました。

その後・・・
「0.1Ω」の抵抗7種について、電流2Aと3Aを流した時の
抵抗値変化を調べてみました。
0.1Ωに2Aだと0.4W。
3Aにすると0.9W。
この電力で抵抗が発熱するわけです。

その熱で抵抗値が変化。 (たいていは値が大きくなる)
それが駆動電流の変化につながります。
変動の小さなものが理想ですが、抵抗の形状や材料により
その変動が変わります。
それを確かめてみました。

使ったのは「流し出し型の定電流回路」。
この「0.1Ω電流検出抵抗」を取り替えて、時間経過による
電流値変化を観察。
抵抗両端の電圧と出力電流から抵抗値を算出。
その変動10分間をグラフにしました。

使ったのは三和のテスター「PC700」を2台。
アダプタを使えばUSBでPCにつながります。
「光」で結合してるのでPCおよび各テスター間は
絶縁できるという仕掛けです。

実験中の様子
A2_20200312101201

右上の黒いのがFETのヒートシンク。
その下が出力負荷抵抗。
中央緑のが作った回路。
左に2台のテスター。

回路の拡大
A3_20200312101301

OP-AMPはMCP6072 。 入出力Rail-to-Rail。
こんな回路になってます。

A1_20200312101601
右上のR9が電流検出抵抗。
これをとっかえひっかえてテスト。
電流値はVR1で設定。
OP-AMPの電源がその基準になるので、その配線に注意です。
3A流すと、けっこう電圧ドロップしますんで。

これが調べた抵抗7種類。
C11j

5Wセメントと酸金のはパーツ箱のストックから。

RWM4X10 は昔々にデジキーで買った「ホウロウ巻線型」の3W。
カタログでは「Enamelled Wirewound Power Resistors」と。
温度係数が「+75 ppm/°C」とプラスであると明記されてます。
   普通は「±xx ppm/℃」っと表記

SMW5MPC74 は秋月で買いました。
MSR5 は先日の記事に出てきた「コの字状抵抗」。

さてその結果・・・ まずは電流2Aから。
Cap023
5Wセメント抵抗は10分経過してもまだ落ち着きません。

そして3A。 電流1.5倍で電力は2.25倍の0.9W。

Cap024

これを見ると、秋月で買ったMPC74がむちゃエエ。
この抵抗、全部で5つ買ったんで、個別の違いがあるか見てみます。

三和のテスター2台からこんなデータ列(CSV)が1秒ごとに得られます。
  (三和の専用ソフトが必要・・・ちょっと不便)
#セメント 5W 3A
00:00:04,3.018,DCA,,,300.2,DCmV,,
00:00:05,3.014,DCA,,,300.2,DCmV,,
00:00:06,3.011,DCA,,,300.2,DCmV,,
00:00:07,3.009,DCA,,,300.2,DCmV,,
00:00:08,3.007,DCA,,,300.2,DCmV,,
00:00:09,3.005,DCA,,,300.2,DCmV,,
00:00:10,3.004,DCA,,,300.2,DCmV,,

左端が測定開始からの経過秒数。時:分:秒。
電流値と測定レンジ、電圧値とレンジが続きます。

「GNUPLOT」のスクリプトがこんな具合。
「set datafile separator ","」で「CSV」に対応させます。

set title "電流を3A流した時の0.1Ω抵抗の抵抗値変化 (消費電力=0.9W)"
r1 = 300.2 / 3.018 # セメント5W (mV/A)
r2 = 300.3 / 2.958 # RWM4X10
r3 = 300.0 / 2.920 # SMW5
r4 = 300.3 / 2.985 # 酸金3W
r5 = 300.4 / 2.948 # 酸金5W
r6 = 300.3 / 3.011 # MSR5
r7 = 300.1 / 2.954 # MPC74
set term wxt 0
set datafile separator ","
set xrange [0:10]
set yrange [-0.5:2.0]
set xlabel "経過時間(分)"
set ylabel "抵抗値変化(%)"
set grid
set xtics 1
set ytics 0.5
set ytics format "%+3.1f"
set key right bottom
plot "3A_cmt5W.txt" using ($0/60):(100*((($6/$2)-r1)/r1)) with lines lw 2 smooth bezier ti "セメント5W",\
"3A_RWM4X10.txt" using ($0/60):(100*((($6/$2)-r2)/r2)) with lines lw 2 smooth bezier ti "RWM4X10",\
"3A_SMW5.txt" using ($0/60):(100*((($6/$2)-r3)/r3)) with lines lw 2 smooth bezier ti "SMW5",\
"3A_sk3W.txt" using ($0/60):(100*((($6/$2)-r4)/r4)) with lines lw 2 smooth bezier ti "酸金3W",\
"3A_sk5W.txt" using ($0/60):(100*((($6/$2)-r5)/r5)) with lines lw 2 smooth bezier ti "酸金5W",\
"3A_MSR5.txt" using ($0/60):(100*((($6/$2)-r6)/r6)) with lines lw 2 smooth bezier ti "MSR5",\
"3A_MPC74.txt" using ($0/60):(100*((($6/$2)-r7)/r7)) with lines lw 2 smooth bezier ti "MPC74"

いちばん最初の電圧電流から初期抵抗値を求めて、この値からの
変動を「%」で得ます。

「$0」はデータ列の順番。1行1秒なので1/60して分に。
「$6」「$2」はCSVのデータ順で、「$6」が電圧(mV)で
「$2」が電流(A)。


※追記
5つある「MPC74 0.1Ω」、これを「3A」で試してみました。
結果
Cap025_20200312141201

通電を開始して最初の5分間だけの変動ですが、むちゃイイ。
こうなると、「これの他の抵抗値はどうや?」を調べたくなります。
あと、通電後の表面温度変化も。
応答が良い温度センサーとなると熱電対なんですが、手持ちのは
表示だけしかできません。
シリアルで数値出力、あるいはアナログ出力できる熱電対対応
温度計を作らなあかんかなぁ。

※追記
MPC74・0.1Ω、1つ割ってみました。
11_20200313162401
板状の抵抗体になっていました。

一般的なセメント抵抗の中身はこちらを↓
2006年12月11日:壮絶死#2 5W51Ωと1Ω
2009年07月02日:壮絶死#6 10W10Ω
2009年07月07日:壮絶死#8 10W10Ω
2014年11月28日:壮絶死:裸になったセメント抵抗



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2020年3月 8日 (日)

ダイソーReVOLTES単3 充放電実験 1~49サイクルのデータをグラフ化

2020年2月10日:ダイソーReVOLTES単3 JIS C8708:2019充放電試験 400サイクル目完了
では、50サイクルごとの「0.2C放電」での電圧変化をグラフにしました。
  ※使用した回路は旧実験回路の手直し品

50サイクルごとの放電データ以外に、1~49サイクルでの
充放電時間と充放電完了時の電圧データが残っています。
ただし、この時の1~49サイクルでの充電は「-ΔV」制御はせずに、
「132分」の固定時間です。

1~49サイクルの充放電データの中から
 ・0.5Cで1.0Vまで放電する放電時間
 ・0.5Cで132分充電した充電完了時の電池電圧
この2つをグラフ化してみました。

まず、これが50サイクルごとの放電データ。
0.2C放電での電圧低下を示しています。
0400

200サイクルを越えるたあたりから、状態が悪くなっています。

この時、1~49、51~99、101~149サイクル・・・での
放電時間と充電完了時電圧の変化がこのグラフ。
400
0.5Cでの充放電、
  充電:132分
  放電:1.0Vまで
の記録です。 (到達した時間と電圧を記録)

赤線が1.0Vまでの放電時間。
150サイクルあたりまでは「120分:2時間」(0.5C放電
なので2時間がまっとうな値)を維持していますが、
250回を越えると「60分:1時間」を切り始めます。
400サイクル付近は「20分」ほど。

ReVOLTESの容量は「1300mAh」ですので、0.5Cでの
充放電は「650mA」に設定しています。
50サイクルごとの放電電流は「0.2C」なので「260mA」。
両方とも1.0Vまでの放電ですが、電池の内部抵抗増大の
せいで0.5C放電のほうが早く「1.0V」に到達したのだ
と考えられます。

緑線は充電完了時(0.5Vで132分)の電池電圧です。
ただし、充電開始後132分の時の値ですので、ピーク電圧
ではありません。

このチャートのように、132分経過前にピーク電圧が
現れます。

A1_20200210151501

サイクルが進むごとに充電完了電圧が上昇。
初期と終末で0.13Vほどの電圧差が見えています。
ですので、充電時の内部抵抗の上昇、ざっと「0.2Ω」
と推測できます。

放電の時も同じように電池の内部抵抗の影響を受けま
すんで、早くに放電終止電圧の1.0Vに到達。

ニッ水電池の寿命判断、「内部抵抗の上昇が効く」のが
このグラフからも見えるでしょうか。

・まだ容量を残していても、内部抵抗が大きくなって
 早くに放電終止電圧に到達してしまいアウト。
  ※消費電流の小さな機器では使える。

・内部抵抗上昇のせいで、充電器が異常と判断して
 急速充電出来ない。
  ※急速充電でないゆっくり充電の充電器だと
   充電できる。

こんな様子が見えてきます。

旧JISでの充放電実験結果はここ
2014年10月01日:ダイソーReVOLTES単3のJIS C8708 サイクル試験
この時は、こんなグラフを得ています。
Img20141001133459205_20200308160101

また、2013年9月からはじめた「電池イジメ」 (1.0Ω抵抗で放電)
での「ReVOLTES 単3」はこんな具合に劣化が進みました。
Rev300
250回目から状態が急速に悪くなっています。
充放電回数から見ると、新JISの結果と似てるような・・・。


※充放電繰り返しによる内部抵抗の変化
  トラ技2016年10月号参照
2017年8月24日:電池イジメ、もうやめます

R1300_1
ReVOLTES:黒線を見ると「300回」ほどでアウトに。
市販充電器で「急速充電できなくなった」が終了条件。
2014年04月21日:ダイソーのReVOLTESもアウト
    ↑
  その時のブログ記事

この実験はほんとに手間がかかりました。
  ・電池を充電器にセット。
  ・充電完了を待って放電器にセット。
  ・放電完了を待って放電データをPCに吸い上げ。<繰り返し>
  ・充電完了後、たまに内部抵抗を測定。
えんえんとこれを実行していたのです。
2013年9月にスタートして「やんぺ」が2017年8月でしたんで。


電池あれこれ:電池イジメの結果報告

※現在は、「-ΔV」検出を有効にして新JISの条件で実験継続中。

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2020年3月 5日 (木)

ダイソーReVOLTE単3 JIS C8708:2019充放電試験途中経過

ダイソーReVOLTE単3によるJIS C8708:2019充放電試験
やっと45サイクルを終えました。
50サイクルごとの0.2C放電による放電カーブ 、最初のまで
あともう一息。

Aa1

このグラフは1cyc~49cycで行う、0.5C充放電での
充放電時間の変化です。
右目盛の青線は充放電比になります。

ところどころ凸状になって効率が上がっているところが
見えます。
これ、どうやら仕事をしている時の室温の影響のようで、
30サイクルのところから月曜が始まり、月・火・水・木と
4日分が見えています。
暖房を入れてるものだから室温が上昇して「電池が元気に」
というところでしょう。

充電はまだ「132分充電(1割増し充電)」を維持。
「-ΔV」検出には至っていません。

放電は「2時間:120分」を越えています。

ReVOLTES、充電放電とも「絶好調」というところでしょうか。

 

充放電実行中、実験回路からこんなデータが出力
されます。

#Start
#D 0.2C 0cyc 0/8 0h00m 1.294V
#Break
#Start
#D 0.2C 0cyc 0/8 0h00m 1.293V
#D 0.2C 0cyc 0/8 4h03m 1.000V
#D-Wait 0cyc 0/8 1h00m 1.167V
#Next
#C 0.5C 1cyc 1/8 2h12m 1.549V
#C-Wait 1cyc 1/8 0h20m 1.440V
#D 0.5C 1cyc 1/8 1h59m 1.000V
#D-Wait 1cyc 1/8 0h10m 1.177V
#C 0.5C 2cyc 1/8 2h12m 1.557V
#C-Wait 2cyc 1/8 0h20m 1.449V
#D 0.5C 2cyc 1/8 2h01m 1.000V
#D-Wait 2cyc 1/8 0h10m 1.176V
#C 0.5C 3cyc 1/8 2h12m 1.562V
#C-Wait 3cyc 1/8 0h20m 1.454V
#D 0.5C 3cyc 1/8 2h01m 1.000V
#D-Wait 3cyc 1/8 0h10m 1.173V
#C 0.5C 4cyc 1/8 2h00m 1.535V
#C 0.5C 4cyc 1/8 2h01m 1.539V
#C 0.5C 4cyc 1/8 2h02m 1.543V
#C 0.5C 4cyc 1/8 2h03m 1.546V
#C 0.5C 4cyc 1/8 2h04m 1.549V

これを「GAWK」で処理して0.5C充放電の部分
(#C #Dの行)をピックアップして放電時間(分)
と充電時間を得ます。
d/cは充放電比率です。

#cyc d-cg chg  d/c
  1 119 132 90.2%
  2 121 132 91.7%
  3 121 132 91.7%
  4 123 132 93.2%
  5 123 132 93.2%
  6 122 132 92.4%
  7 122 132 92.4%
  8 122 132 92.4%
  9 123 132 93.2%
 10 124 132 93.9%

これをGNU-PLOTでグラフ化。

awkはこんなスクリプト。 (表示の関係で全角スペースにしてます)

BEGIN{
  print "#cyc d-cg chg  d/c";
}
#loop
{
  if(($1 == "#Start")   ||   # 無視する文字
    ($1 == "#Break")   ||
    ($1 == "#Next")   ||
    ($1 == "#D-Wait")  ||
    ($1 == "#C-Wait")  ||
    ($1 == "#Batt")   ||
    ($1 == "#cyc")    ||
    ($1 == "#")     ||   # #だけ
    ($1 ~ /^#[0-9]+$/)  ||   # #10,#11,#12...
    ($1 ~ /^[0-9.V]+$/) ||   # 1.23Vを除去
    ($1 ~ /^[0-9/]+$/)  ||   # 2020/01/02を除去
    ($3 == "50cyc")   ||   # 50cyc除去
    ($3 == "0cyc")){       # 0cyc除去
      next;          # 次レコードへ
  }
  cy1 = $3 + 0;         # 新サイクル
  split($4, cn8, "/");      # 1/8,2/8...→50,100...
  cn50 = cn8[1];         # 1,2,3...
  split($5, hm, /[hm]/);     # 時分
  tm = 60 * hm[1] + hm[2];    # 分値に
  if(cyc1 != cy1){        # cyc変化で出力
    dataprint();        # 前に取得したデータで結果出力
  }
  cyc1 = cy1;          # 次回出力チェックのサイクル
  cyn50 = cn50;
  if($1 == "#C")   tmc = tm;  # 充電時間
  if($1 == "#D")   tmd = tm;  # 放電時間
}
#おわり
END{
  dataprint();        # 最終サイクルの結果出力
}

#データ出力
function dataprint(){
  if((cyc1 != 0) &&     # 0cycは出力しない
    (cyn50 != 0) &&     # 1/8検出前は出力しない
    (tmc  != 0)){      # 充電時間=0なら出力しない
    printf("%4d %4d %4d %5.1f%\r\n",
      50*(cyn50-1)+cyc1,   # サイクル
      tmd, tmc,        # 放電,充電時間(分)
      (tmd / tmc) * 100);   # 充放電率 (100%)
  }
}

サイクル値が変わった(1cyc→2cycになった時)に
直前の充放電データを出力しています。
  実験装置は、1分ごとに出力するような
  モードがあるので、次のサイクルで前の
  結果を出力するという処理にしてます。


GNU-PLOTのはこんなの。

set title "ダイソー ReVOLTES(1300mAh) JIS C8708:2019 充放電実験"
set y2tics
set xrange [0:60]
set yrange [60:160]
set y2range [50:100]
set xlabel "充放電サイクル"
set ylabel "充放電時間(分)"
set y2label "放電度(%)"
set grid
set xtics 10
set ytics 10
set y2tics 10
set key left bottom
plot "t1.txt" index 0 using 1:2 with lines lw 2 ti "0.5C放電時間(分)" ,\
   "t1.txt" index 0 using 1:3 with lines lw 2 ti "0.5C充電時間(分)" ,\
   "t1.txt" index 0 using 1:4 with lines lw 2 ti "充放電比 D/C(%)" axes x1y2


2020年3月30日:ダイソーReVOLTE単3 JIS C8708:2019充放電試験途中経過 -ΔV検出開始
電池あれこれ まとめ

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