HHR-P104 ニッケル水素電池パックの充放電

投稿日 2014/08/29

 

 

秋月電子で購入したパナソニックのHHR-P104 ニッケル水素電池パックの放電と充電をしてみました。

HHR_P104_NHBATT_00.jpg

3.6V 830mAh ニッケル水素電池パック HHR-P104と

専用の電池ケース

 

この電池パックはニッケル水素電池を3本直列にしてパックしたものです。中にポリスイッチ(復帰型のヒューズ)を内蔵しています。

 

3.6V 830mAhです。

 

電流容量はあまり大きくはありません。

 

形状から何かの内蔵電池でしょうか。

 

金属板の電極が出ており、リード等をはんだ付けしてもよいようです。

 

秋月電子では、この電池専用のリード付き電池ケースも扱っているので一緒に購入しました。

HHR_P104_NHBATT_01.jpg

電子負荷を使用し500mAで放電自動計測中 

 

まず放電してみます。

 

後述の方法でフルチェージしておいたものです。

 

ニッケル水素電池では1本あたり0.9V位が放電終了電圧とのことなので、

 

0.9 x 3 = 2.7V で停止するようにプログラムを設定しておき、100, 200, 300,500mAで放電してみました。

 

10秒間隔で出力電圧を計測し、グラフ化してみました。 

HHR_P104_NHBATT_04.jpg

100,200,300,500mAでの放電特性

2.7Vで終了としています

 

100mA放電

放電開始から3.6V以上を維持している時間 284分(4時間44分)

放電開始から3.3V以上を維持している時間 339分(5時間39分)

放電開始から2.7V以上を維持している時間 350分(5時間50分)

830mAh容量に対する割合 70%

 

200mA放電

放電開始から3.6V以上を維持している時間 143分(2時間23分)

放電開始から3.3V以上を維持している時間 180分(3時間0分)

放電開始から2.7V以上を維持している時間 188分(3時間8分)

830mAh容量に対する割合 75%

 

300mA放電

放電開始から3.6V以上を維持している時間 89分(1時間29分)

放電開始から3.3V以上を維持している時間 111分(1時間51分)

放電開始から2.7V以上を維持している時間 116分(1時間56分)

830mAh容量に対する割合 70%

 

500mA放電

放電開始から3.6V以上を維持している時間 33分

放電開始から3.3V以上を維持している時間 68分(1時間8分)

放電開始から2.7V以上を維持している時間 80分(1時間20分)

830mAh容量に対する割合 80%

 

830mAhの電池ですので、500mAで放電した場合、(830mA / 500mA ) * 60分 = 100分 と計算できますが、上記のように2.7V(完全放電)になるまでの時間は80分でした。(環境温度 約26℃) これは830mhAに対して80%です。 

 

ちょっと早いような気がしますが、フルチャージできてなかった、完全放電の定義が異なるなどが考えられるため、まぁ、こんなもんでしょう。

 

以上の方法でほぼ完全放電状態(ここでは2.7Vになった場合を指す)にしたら、こんどは充電です。

 

ニッケル水素電池の一般的な充電は0.1Cで16時間。

 

電圧は1本当たり1.4Vくらいが目途との情報があるので、それに従って、

 

充電電流 830mAh x 0.1 = 83mA 

 

電圧1.4 x 3 = 4.2V

 

で定電流充電してみました。

 

今回は16時間ではなく充電電流が50mAになった時点で充電終了としています。

 

これも10秒間隔で電圧と充電電流を計測しグラフ化してみました。

HHR_P104_NHBATT_02.jpg

83mA 4.2vの定電流充電特性

充電電流下降点 充電開始から6時間33分

充電終了(50mAに設定) 充電開始から7時間35分

 

50mAになったら充電を終了するのはちょっと早いかも知れませんが、7時間35分かかっています。

 

機会があったら16時間、みっちり充電してみたいと思います。

 

放電に使用した電子負荷はKIKUSUI PLZ1004W

定電流充電に使用した電源は、HP6632Bです。

データはGPIBで自動採取したものです。

 

参考:

電子負荷PLZ1004Wによる放電計測プログラムは以下のようになっています。easyGPIBを使用し、エクセルのVBAでコントロールしています。

 

定電流(CC)モード

電流値 500mA

UVP 2.4V

定電流モードで500mA流しながら10秒間隔で電圧を計測しエクセルシートに記録しています。2.7V以下を連続30回検出したら放電終了としています。念のため電子負荷でUVP(低電圧保護)を2.5Vに設定しています。

 

放電用VBA(easyGPIB使用)

 Sub HHR_P104_NHBATT_Discharge()

    PLZ1004W_ADR = 16 'GPIB Address

    eg.CardOpen

    eg.Delimiter = eg.DELIMs.Lf

    eg.ActiveAddress = PLZ1004W_ADR

    eg.AsciiLine = "*CLS"

    eg.AsciiLine = "FUNC:MODE CC" 'CC モード

    eg.AsciiLine = "CURR:RANG LOW" 'RANG LOW
    
    eg.AsciiLine = "CURR 0.5" '500mA
    
    eg.AsciiLine = "VOLT:PROT:UND 2.5" 'UVP 2.5V
    
    eg.AsciiLine = "INP ON"
    
    Cells(1, 1).Value = "経過時間(s)"
    Cells(1, 2).Value = "出力電圧(V)"
    
    Interval = 10 '計測間隔 10s
    i = 1
    low_count = 0
    Period = 0

    eg.WAITmS = Interval * 1000


    Do While Period < 57600 '16時間で停止

        i = i + 1
    
        eg.AsciiLine = "MEAS:VOLT?"

        v_value = eg.AsciiLine
    
        Cells(i, 1).Value = (i - 1) * Interval 'アクティブシートに記録
        Cells(i, 2).Value = v_value

        If v_value < 2.7 Then

            low_count = low_count + 1

        Else

            low_count = low_count - 1

        End If
        If low_count < 0 Then low_count = 0
        If low_count > 30 Then Exit Do '出力電圧が連続30回 2.7V以下を検出したら停止

        Period = priod + Interval

        eg.WAITmS = Interval * 1000 '計測間隔
   
    Loop
    
    eg.AsciiLine = "INP OFF"
    
    eg.CardCLose

End Sub

 

 

プログラマブル電源HP6632Bによる充電計測プログラムは以下のようになっています。

 

充電用VBA(easyGPIB使用)

Sub HHR_P104_01C_Charge()

    HP6632B_ADR = 7 'GPIB Address

    eg.CardOpen

    eg.Delimiter = eg.DELIMs.CrLf

    eg.ActiveAddress = HP6632B_ADR

    eg.AsciiLine = "CLR"

    eg.AsciiLine = "ISET 0.083" '電流制限 36mA

    eg.AsciiLine = "VSET 4.2" '印加電圧 4.2V

    eg.AsciiLine = "OVSET 4.3" '過電圧保護 4.3V

    eg.AsciiLine = "OUT 1" '電圧印加スタート

    Cells(1, 1).Value = "経過時間(s)"
    Cells(1, 2).Value = "充電電圧(V)"
    Cells(1, 3).Value = "充電電流(A)"

    Interval = 10 '計測時間 10s
    i = 1
    low_count = 0
    Period = 0

    eg.WAITmS = Interval * 1000


    Do While Period < 57600 '16時間で停止

        i = i + 1
        eg.AsciiLine = "VOUT?" '現在の印加電圧を得る
        v_value = eg.AsciiLine
        eg.AsciiLine = "IOUT?" '現在の充電電流を得る
        i_value = eg.AsciiLine

        Cells(i, 1).Value = (i - 1) * Interval 'アクティブシートに記録
        Cells(i, 2).Value = v_value
        Cells(i, 3).Value = i_value

        If i_value < 0.05 Then

            low_count = low_count + 1

        Else

            low_count = low_count - 1

        End If
        If low_count < 0 Then low_count = 0
        If low_count > 30 Then Exit Do '充電電流が連続30回 10mA以下を検出したら停止

        Period = priod + Interval

        eg.WAITmS = Interval * 1000 '計測間隔


    Loop
    
    eg.AsciiLine = "OUT 0" '電圧印加を停止
    eg.CardCLose

End Sub
 

 

 

 

 

残念ながらeasyGPIBは提供とサポートが終了しているようです。関係者の方々のこれまでのご努力に感謝いたします。(VISA仕様のライブラリに移行しようかと思います。)

 

 

 

 

(JF1VRR)