IC705にも使える移動用電源製作 EHLの工作室

IC705にも使える移動用電源製作 EHLの工作室

八重洲 FT817用の移動用外部電源記事の続編で10Wの運用も可能な12V6A 72Wの電源を製作しました。

FT817の電源(12V3A)を使ったユーザーから10W機器での運用は電池のPower不足が(1時間くらいは使えるんですが)・・・10W機を動かしたい 。との声があり、さっそく製作開始。

関連サイト FT-817にも使える移動用電源製作 EHLの工作室

電池(セルは18650の3300mAh 3直品 11V3300mAh)を2ケ使用。満充電時は12.45V ちょっと電圧が低いですが、保護回路付きで加工の簡単な組セル(3Sパック)を使用しました。

なんでも売っているアマゾンさんで3Sの3700mAhのパックが2500円で売っていました。1500mAhも1500円程度で販売中。探せば2700mAh~3300mAh品も見つかると思います。今回入手した3300mAhのセルもアマゾンさんで3700mAhとしで販売の可能性もあります。Packになれば容量が数00mAh位少なくても容量測定しなければ誰も知るすべがないのです。
サンプルをセル単体には P製の18650 3300mAh とありました
中身はちゃんとした日本メーカーの18650でした。ひとまず安心。

3Sで本当に3300mAhあるのか?

 ほぼ3000mAhです

充電電流0.1C(0.33A)での充電時間の平均電流=2993mAhでした。

入れた分は取り出せるか?

3068mAh 回収OK

0.5C放電で終止の端子電圧が8.5Vまでの放電容量=放電時間×平均電流。少し容量不足ですが出入りは規格通りです。さすがJapan製

後日電池パックの仕様書を見ると容量は≦3300mAh 3300mAh無いのかい!。Japanブランドも中華思想に毒されてます。

この特性の測定には電子負荷と定電圧/電流電源とデーターロガーが必要です

60Wの電子負荷 基板完成品6000円 ケースは手作り

計測器は定電流の制限が可能な電源とロガー

ロガーは20Chはいりません2Chで十分です

組み立て構想

1P3Sの3000mAhの電池Packを並列接続2P3Sで72W/12V・6Aで、出力は電池から直接引き出します。充電は抵抗制限で初期充電の突入電流を2.0A以下に制限、セル電圧モニター付き
電力ライン(水色)はAWG18以上の配線を使用してください。充電のラインはAWG20位でも大丈夫でしょう.
AWGって何?⇒ULの電線の太さの規格です。JIS規格でSQというのもあります。
一般的使われる配線材の比較表
AWG16より太いサイズのAWG14は2スクェアと言われ直径1.6mm断面積2mm□ 2SQ線です。
直径がわかればD/2の2乗×3.14で2.0096になり2SQ線になります
充電電源は15V1.6Aのアダプター(秋月通商 @900 改造)初期充電はSWを電圧表示モードとします。
ACアダプターは定電圧の出力は確保できますが、定電流は制限がかからず過電流になると自らシャットダウンしてしまいます。シャットダウン防止に電池と電源に制限抵抗をシリーズに接続します。
12.5V(アダプター改造電圧)-9.3V(Empty再充電電圧)=3.2V÷2Ω(制限抵抗)=1.6A(初期充電電流)
急速充電は電池電圧が11Vになったら充電電流は0.75A迄低下しますので、LEDを消灯モードに切り替え制限抵抗を1Ωとし倍速充電とする。(Empty電圧以下になった状態で、初期充電時のみ1.6A流れますが、11Vまで電圧が上がたら倍速充電とし1.5A充電となる) その後12Vの手前で充電電流はCV動作になり電流は徐々に減少。
過放電で8.25V以下に低下して放電停止した後の再充電は、電池のインピーダンスのバラつきもあります。12.5V1.6Aのアダプターでは充電しないときがあります。その時は12V設定で4A以上のDC電源で再充電して10V付近から1.6Aのアダプターで再充電してください。

貧乏無銭家の救い「100円Shop」

ここ数年100円Shopの小物ケースに頼りっきりです「TAKACHI」さんはすっかりご無沙汰になっています。

今回使用の「セリア Separate Box Long]

Case 寸法170mm×70mm×22m 薄型です ポケットにも In

単3電池12本収納可能のコンパクトケースです。18650が6本と制御部品、LED電圧表示器、SWがきれい?に収まります

薄型に収まった6Aの電池パック

組み立て

セルから3SのBMS(保護回路)の基板を取り付ける方法がありますが、セルの電極に抵抗溶接をしたり裸で出力端子に加工する勇気のない方は、18650の3Sパック(保護回路付き)を準備する。
この様な形で通販サイトにあります
電池を抑える両面テープと電池のガタ防止のクッションを貼り付ける
Case内側にガタ防止のクッションと両面テープを張り付け
電池の極性を同一に合わせ3S電池Assyをパラ接続とし(2つの電池の間にセパレーターを挟み込む)保護抵抗、電圧表示器、SW、DC入力ジャックと出力コードを取り付け
ゴチャゴチャしてますが頑張って入れ込んでください
Caseの中にセパレーターが3ケ入っています。電池間の分離と基板側との分離に2枚使用。配線ケーブルを通すので角を切り落とす。

電力配線ですので絶縁には十分注意!!

電池を入れた隙間に何とか詰め込みました

配線材

充電系と表示SW系の配線は20番(AWG20⇒0.812SQ)以下でもOKです2A以下。電池からの配線は2A以上流れますので18番以上(AWG18⇒0.8226SQ)は必要ですね。10Wの無線機でAWG20を50cm引き延ばすと0.2V程度の電圧降下が発生します。50W機ですと12A程度流れますので0.5V程度電圧降下します。
ハンディ機と違い固定器やモービル機は減電圧による稼働保証範囲が狭いので出来るだけ太い線を使用することをお勧めいたします。

充電と放電保護

充電と放電の制約は保護基板(BMS)に使われるICで決定されます。今回使用のICはS社のS-8254ABCFTと判明
過充電検出電圧⇒4.175±0.025V×3=12.525V   電池端子電圧が12.525Vになると充電器から切り離される
過充電解除電圧⇒3.975±0.05V  ×3=11.925V   過充電検出が解除され再充電が可能な電圧
過放電検出電圧⇒2.75 ± 0.08V  ×3=8.25V    過放電で電池端子電圧が8.25Vになると電池と負荷が切断
過放電解除電圧⇒3.05 ± 0.10V  ×3=9.3V      過放電後再充電可能な電圧
満充電は約12.5Vで保護回路で充電停止いたします。約11.9V以下にならないと再放電は実施しません。
過放電は8.25Vになると負荷と電池は遮断されます。(その前に機器側で停止する場合があります)

再充電は9.3Vです。この状態で充電した場合、電池に流れる充電電流は

充電器(12.5V)-電池電圧(9.3V)÷電池の内部抵抗(0.2Ω/2以下)=32Aこれでは充電用のアダプターが電圧出力停止しますので2Ωの抵抗が直列に挿入されています。
充電器(12.5V)-電池電圧(9.3V)÷回路の直列抵抗(2Ω)=1.6Aの電流で充電します。(1.6Aはアダプターの定格電流でこれを超えるとアダプターは出力停止します)実測は2A程度で出力停止する(再充電復帰は12V4A以上の電源で充電後10V程度まで充電)。
充電電流は1.6A程度です0.27Cの充電ですので電池には優しい充電と言えます。概算で15時間程度で満充電になると想定されます。

 

このままでは6Ahの電池に充電するのは時間がかかり過ぎるのでさらにSWを切り替え1Ωで充電します。この場合LEDは消灯しています。電流は定電流ではなく定抵抗ですので電池の電圧が上昇すると電流が減少しますので、6Ah/1.6A=3.75時間では終了しません。
電池の容量で定電圧での充電電流は変化します。できれば定電流の充電制御ICを使った充電器がベストですが、コストの兼ね合いで抵抗制限回路になっています

充電電源の改造や電池側の抵抗設定も面倒な皆様に定電圧/定電流回路の紹介

充電器側にXL4015E1の定電圧定電流の降圧Typeの電源もお勧めです。電池側ではなく充電器側に取り付けます。(DC/DCコンバーターのNoiseが機器に影響を及ぼさないため)
TDKラムダなどのSW電源(16V以上2A程度)を定電流定電圧Unitに接続し、Li-ionへ定電圧定電流充電する方法もありです。定電流Unitは充電電流が2Aを超えずにリミッターがかかり出力停止にはなりません
これは指定充電電圧と充電電流を設定するだけです。面倒な部品も少なくて済みます。
アマゾンで販売中の XL4015E1のICを使った定電圧定電流Unit
中央青い半固定抵抗をドライバーで回転させ電圧と電流を設定する(左電圧、右電流)

 

IC-705のDCプラグはEIAJの2.5mmTypeでしたので汎用品でもOKだと思います(確認はしていませんが)

 

天気の悪い梅雨時に半田ごてを握って 「ちまちま」と工作を楽しんでいます