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Li-fe充電バランサーの製作

<きっかけ>

RCレースにリフェバッテリーがレギュレーションで使用できるようになってきて、１日に何度でも使用できて長寿命と便利そうなので、タミヤのＬＦ２２００-6.6ＶレーシングパックＡＣ充電器セットを購入しました。

タミヤのAC充電器はローコストなのでバランス充電機能が付いていません。

ＬＦ２２００バッテリーのマニュアルには電池の寿命を長く保つため５回に１回程度バランス充電用コネクターを接続して、バッテリーを充電してください。とあるので充電バランサーを製作することにしました。

Ｌｉ-ｆｅバランス充電中

黒とシルバーの箱がＬｉ-ｆｅ充電バランサーです。通電確認のＬＥＤを付けています。

Ｌｉ-ｆｅバランサー内部

バランスコネクターはタミヤタイプとＪＳＴ－ＸＨの２本出しとしています。トランジスターはケースに収まらなかったので寝かしています。オペアンプＩＣはトランジスターの下になっています。

<設計方針>

ローコストにするため手持ち部品を使用して製作する。

したがって使用部品は使う予定の無いオーディオ用部品を使用しています。

メーカー製バランス充電器のスペック、バランス充電電流0.2Ａを目標に設計しました。

<回路>

バランス充電器の回路は公開されていないので、想像で設計しました。

ＪＲＣのNJM4580は秋月電子通商で１個50円程度で売られているオーディオ用２回路入りオペアンプです。今回は１回路しか使っていません。

NJM4580は動作電圧±2Ｖ～18Ｖ、最大電流50ｍＡでリフェ6.6Ｖで使用するにはちょうど良いスペックです。

回路はオペアンプによるボルテージフォロア回路を使用しています。入力電圧と出力電圧が等しくなるという性質を利用しています。

10ＫΩの抵抗２本で6.6Ｖの中点電圧3.3Ｖを作りオペアンプの+入力に接続し、リフェバッテリーの中点電圧とオペアンプ出力を-入力に接続することにより、オペアンプはバッテリーの電圧バランスをとるように動作します。

10ＫΩの抵抗中点電圧が基準電圧となるので、1％精度の抵抗を使用しています。

オペアンプの最大電流は50ｍＡなのでトランジスターで電流増幅をしています。120Ωの抵抗に5ｍＡ以上の電流が流れるとトランジスターが動作し始め0.4Ａ程度までカバーするようにしています。

4.7Ωの抵抗はトランジスターに電流が流れすぎないようにするための抵抗です。2SC3298のＶｃｅは1.5Ｖなので0.4Ａ程度で電圧降下によりトランジスターは動作を停止します。

4.7Ω抵抗は1Ｗ品を使用しています。

回路図

コンデンサーは0.047μＦのマイラーコンデンサーを使用しています。0.047～1μＦ程度でよいと思います。

<製作>

ケースはタカチのアルミケース８ｘ５ｘ３ｃｍを使用し、ユニバーサル基盤に部品を配置しています。

単純な回路ですが、オペアンプの足は８本あるので配線は混み合っています。

改善点は基盤に余裕があるのでトランジスターを離して配置すれば、電圧チェックが簡単にできるので良いと思います。現状はトランジスターを折り曲げたため電圧チェックが困難です。

<製作しての感想>

実際に使用してみて、電圧バランスはとれています。バッテリーが新品のためあまりバランス電流は多く流れていないようです。（実測20ｍＡ程度）

毎回バランス充電すればオペアンプ２回路並列、トランジスター無しでもいいかもしれません。

<２号機の製作>

２個目のＬｉ－ｆｅ電池を購入したので、トランジスター無しの簡易型充電バランサーを製作しました。

Ｒ８Ｃ充電器をＬｉ－ｆｅ対応に改造したので２個同時充電のため必要になり、バランス電流は少なくても良さそうなのでNJM4580の２個のオペアンプの最大電流50＋50ｍＡの半分25＋25ｍA＝50ｍＡ程度で動作するように考えました。

Ｌｉ-ｆｅバランサー２号機

１号機がやや大きめなので持ち運びを考えて小型化しました。

レースの景品でもらったモーターマニアの小物入れに収まるようにプリント基板をカットして使用しています。

回路図

100Ωの抵抗は電流制限のために入れています。この抵抗の電圧を測ることでバランス電流を測定します。最初の充電では電圧は1.8Ｖ、18＋18ｍＡの約36ｍＡ流れました。

NJM4580内蔵オペアンプ２回路並列としているので、プリント基板の裏の配線は混み合っています。

NJM4580の数を増やしてバランス電流の最大値を大きくすることも可能だと思います。

Ｌｉ-ｆｅバランス充電中

モーターマニアのケースに入れ、フタを取った状態で使用します。