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■論より証拠！完成したDCG8300で、単三eneloopを３０分急速(2C)充電にチャレンジ！
比較のため、2C(３０分充電)と1C（1時間充電）の設定で２本充電しています。
安全のため、1mVの⊿Vで停止する設定で、扇風機で電池を空冷しながら充電しました。
⊿Vの検知精度が悪い充電器で超急速充電を行うと、満充電の検知が遅れて電池が激しく発熱し、電池が劣化する危険性があります。DCG8300は、微小な⊿Vを正確に検知出来、温度センサーも装備しているので、超急速充電を安全に行うことが出来ます。
グラフの一部を拡大表示出来るので、⊿Ｖ検知の様子が詳細に確認出来ます。
単三eneloopは2000mAHの容量なので、2C充電の電流値は4Aです。DCG8300は、全出力合計最大40Aなので、８本同時充電でも３０分急速充電出来ます。
最近発売された単一eneloopは5,700mAhですが、DCG8300は１出力の充電電流の最大値が10Aなので、急速充電出来ます。
（30分急速充電は、通常30分急速充電対応の特殊電池が必要なので、eneloopの30分充電はメーカー保証外です。）
■続いて、SONYのデジタル一眼レフ用リチウムイオン電池NP-FM500Hの急速充電にチャレンジ！
充電電圧の規格が不明なので、安全な4.1V/セルの設定で充電しました。
インフォリチウム電池なので汎用充電器で充電出来るのか不安でしたが、ＯＫ。
温度グラフは扇風機空冷なので電池温度上昇は少なく、室温の変化の影響が大きく表れています。
リチウムイオン電池は（充電末期に電流が減少するので）放電時の方が発熱が多いようです。
上限電圧に達すると電流が減少するので、1C充電でも60分後の充電量は77.8%となっています。
充電終了時間は1:36:24で、充電量は1409mAH(85.4%)。充電回数がまだ少ない電池なので、適正な充電電圧はもっと高いのでしょう（最近の容量の大きなリチウムイオン電池は充電電圧が高くなっている）。
しかし、カメラにセットして残量チェックすると100%の表示でした(一定電圧以上であれば100%の表示になるようです)。リチウムイオン電池は満充電で使用するより90%ぐらいの充電で使用した方が寿命が大幅に延びるそうです。DCG8300は充電電圧を設定で調整出来るので、長寿命優先の充電も出来ます。８出力なので８本同時充電も可能ですから、万能です。
■単三アルカリ乾電池の容量は約2000mAH説の真偽
参考URL
ASCII.jp 驚愕の結果！ アルカリ乾電池性能比較実験！
乾電池は放電電流の大小により容量が大きく変わりますから、一般に容量が表示されていません。
単三アルカリ乾電池の容量は2000mAH程度と噂されていますが、実測してみました。
サンプルはダイソーで購入した、次の３種類です。どれを買えばよいかお悩みの方は、測定結果を参考にしてください。
大電流を消費する機器では、間欠放電による容量増加は、あまり期待出来ないようです。
| (放電終止電圧=0.9V) |
200mA 定電流放電 |
1A 定電流放電 |
1A 間欠放電
(１２秒オン 48秒オフ) |
| 1: DAISO No.113 アルカリ持続性パワー |
2034mAH 2.429WH |
882mAH 0.978WH |
911mAH 1.079WH |
| 2: GP 電池-141 |
2088mAH 2.479WH |
788mAH 0.860WH |
898mAH 1.058WH |
| 3: SANYO LR6C(DS)-4BP |
2012mAH 2.425WH |
850mAH 0.941WH |
785mAH 0.927WH |
２００ｍＡ定電流放電のグラフ （発熱が少ないので温度のグラフはほとんど周囲温度の変化の影響です）
放電終止電圧が1.0Vの場合は、順位が入れ替わり、SANYOが長持ち。
１Ａ定電流放電のグラフ 「アルカリ持続性パワー」は確かに内部抵抗が低かった！
乾電池は、放電後休ませると、少しエネルギーが回復するという説もチェック。
放電テスト完了後、しばらく放置してから、200mA放電で残存容量をチェックしてみました。
| (放電終止電圧=0.9V) |
200mA 放電後 200mA 放電 |
1A 放電後 200mA 放電 |
| 1: DAISO No.113 アルカリ持続性パワー |
59mAH 0.057WH |
1232mAH 1.357WH |
| 2: GP 電池-141 |
95mAH 0.091WH |
1357mAH 1.509WH |
| 3: SANYO LR6C(DS)-4BP |
204mAH 0.203WH |
1217mAH 1.375WH |
大電流放電をすると、容量が減るのではなく、早く電圧が下がるだけで、容量は残っていました！
捨てずに、消費電流の少ない機器(ラジオ)等で有効活用しましょう。
■では単一アルカリ乾電池の容量は？
DAISOで売っている単一アルカリ乾電池(Gigamax)とPanasonicの単一アルカリ乾電池(EVOLTA)で、実測してみました。
1A定電流放電の後、半日休憩して、200mA定電流放電で残存容量を測定しました。
| (放電終止電圧=0.9V) |
1A 定電流放電 |
200mA 定電流放電 |
合計 |
| 1: Panasonic EVOLTA LR20(EJ) |
5958mAH 6.563WH |
8388mAH 9.841WH |
14346mAH 16.404WH |
| 2: DAISO Gigamax LR20 |
5072mAH 5.497WH |
6775mAH 7.800WH |
11847mAH 13.297WH |
単一型でも内部抵抗が大きく、1A放電では放電容量が大幅に減少するということが解りました！
超高輝度白色ＬＥＤ10個(合計200mA)を使ったLEDライトを単一アルカリ電池4本で駆動すれば、10AH程度の容量が確保出来、
50時間以上連続点灯が可能になりそうです。
４．DreamCharger DCG8300 は万能充電器
一般的な充電器は、２つのタイプに分かれています。
1)単セルの電池を複数個独立に制御して充電する。
通常は、電池の数だけ充放電回路を装備していますが、コストを下げるために、
充放電回路を一つにして、周期的に順番に電池を切り替えて充電するタイプもあります（⊿Vの検知
が出来ないので、独自の満充電検知方法を使用）。
超急速充電を単純にこの方式で実現すると、電池の数に比例した大電流出力の電源が必要なので
コストダウンのため、内部回路で電池を直列にして充電して、満充電になった電池を順番に切り離し
ていく手抜き方式もあります（充電電流を個別に制御出来ないので、電池を破損し易い）。
複数のセルをパックにした組電池は充電出来ません。
2)直列セル専用で、１組の電池だけ充電する。
パックになっていない単セルの電池も、電池ソケットに入れて直列接続すれば、複数個
同時充電出来ますが、セルの特性にバラつきがあると、充放電を繰り返す毎に電池電圧
のバラつきが大きくなり、充電不足のセルと過充電のセルが混在する恐れがあります。
DCG8300は、1)と2)の両方の方式に対応しているだけでなく、複数のセル(ニッケル水素電池は10セルまで、リチウムイオン電池は4セルまで)をパックにした組電池を８個まで同時充電することが出来ます。スイッチング電源回路は全出力で共有しているので、電池の種類と直列セル数は共通でなければならないという制約がありますが、充電電流は個別に設定出来るので容量の異なる電池も同時充電出来ます。
対応する電池も、市場で一般的に使われている電池のほとんどの種類に対応しています(充電出来ない乾電池の放電特性を測定することも出来ます)。
５．DreamCharger DCG8300 の超高性能の秘密
■高効率スイッチング電源回路とパワーＦＥＴによる定電圧定電流回路を併用して超低ノイズ化。
一般的な安価な急速充電器は、スイッチング電源による定電流回路で直接電池を充電しています。そのため出力端子のノイズが多く、ニッケル水素電池の微小な⊿Vを正確に測定するのは困難です。対策として、定期的に充電電流を止めて電圧を測定する方法がよく使われていますが、電流停止後ゆっくり電圧が下がるので測定値が不安定になります。
DCG8300は、ほとんどノイズが発生しないパワーＦＥＴによる定電圧定電流回路を
、可変電圧のスイッチング電源で駆動していますから、常時正確に電圧を測定出来ます。
安価な汎用急速充電器は、直列セル数が多い場合に高電圧を出力出来る昇圧型スイッチング電源回路を使用している機種が多いのですが、昇圧型は降圧型に比べて効率が悪くノイズも多くなります。
DCG8300は、効率が良くノイズも少ない同期整流方式降圧型スイッチング電源回路を使用し、さらにスイッチング電源回路の出力にノイズフィルタを加えていますから、理想的な電源回路となっています。
■４端子法による電圧測定で、配線抵抗による誤差を除去
大電流による急速充電では、出力端子のコネクタの接触抵抗やコネクタから電池までの配線の抵抗による電圧降下の影響が大きくなります。リチウムイオン電池は、充電電圧を正確に制御する必要があるのですが、安価な急速充電器は、配線等による電圧降下を見越して、高めの充電電圧に設定している場合があり、リチウムイオン電池の劣化を早めます。
DCG8300は、電流出力端子と電圧検出端子を分離した４端子方式なので、電圧検出配線を電池ソケットに接続することで、配線等による電圧降下の影響を除くことが出来ます。
■高性能A/Dコンバータ、D/Aコンバータを使用
安価な急速充電器は、制御用のマイコンに内蔵されたA/Dコンバータで電圧や電流を測定しています。内蔵されたA/Dコンバータは10bit(1024分の1の分解能)が一般的で、良くても12bit(4096分の1の分解能)程度です。しかも、単体のA/DコンバータICより精度が悪いので、ニッケル水素電池の微小な⊿Vを正確に測定するのは困難です。出力電流を設定するD/Aコンバータはマイコンに内蔵されていないことが多く、代わりにマイコンに内蔵されているPWM（パルス幅変調）出力をローパスフィルターで直流化することでD/Aコンバータの代用とすることが多くなります。その場合、出力にリプル電圧が乗り、充電電流出力のノイズが増えることになります。
DCG8300は、本格的な高速高精度計測用A/Dコンバータ(16bit)・D/Aコンバータ(電流:12bit,電圧:16bit)を使用しているので、高精度な測定が行えます。また高速D/Aコンバータにより電流を変調することが出来るので、内部抵抗測定機能が実現しました。
■強力な冷却機構
安価な急速充電器は、出力電力の割に（たぶんコストを下げるため）非常に小型のケースに組み込まれていますから、長時間連続使用すると本体の過熱で停止する恐れがあります。
DCG8300は、大型放熱板を吸気と排気の高速回転ファンで挟み込む構造のため冷却能力が高く、長時間の安定動作が期待出来ます。
６．番外編 アルカリ乾電池充電器の信憑性
世の中には、通常のアルカリ乾電池を充電出来ると称している怪しい充電器が出回っています。
本当にアルカリ乾電池は充電して再利用することが可能なのか？長年の疑問を解くために、容量測定で放電した電池を充電してみました。安全のため、0.1C(200mA)の低電流で30%(３時間)の充電に留めています。
グラフを見ると製品によってカーブがバラバラで、安定した充電条件は見出せそうにありません。
放電して容量を調べると
測定値は
| (放電終止電圧=0.9V) |
200mA 充電 充電量 |
200mA 放電 |
| 1: DAISO No.113 アルカリ持続性パワー |
600mAH 0.915WH |
455mAH 0.506WH |
| 2: GP 電池-141 |
600mAH 0.951WH |
367mAH 0.386WH |
| 3: SANYO LR6C(DS)-4BP |
600mAH 0.979WH |
603mAH 0.650WH |
という結果で、一応充電出来てしまいました（SANYOが優秀！？）。
しかし、１００％充電すれば破裂する危険性が有りますし、少量の充電でも液漏れし易くなるそうですから、「乾電池充電器」を買うより、最近では安価になった
「充電器とニッケル水素電池のセット」を買う方が、絶対お得です！
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