Ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍの小部屋

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電池容量はまだ残っちょる？？？の巻

　「ＧＰＳデータの小部屋」の「お出かけＬｏｇ」では、一度のお出かけの間にデジカメで写真を１０００枚前後撮影してしまうことが多々あります。　その際、デジカメ用電池を複数用意して持参しています。　純正の電池は高いのでセカンドソース電池をネット通販で購入しています。　このセカンドソース 電池の電流容量は、純正品に比べて同等か、少し多めの表記があります。　しかし、実際に使用していても純正品より電池の持ちが良い印象はありませんでした。

　今回 「電池容量試験機 (ＺＢ２Ｌ３)」を購入しましたので、これを用いて電池の電流容量を 定量的に測定してみることにしました。　ただ、測定結果をどの程度信じてよいのかわかりませんでしたので、「モバイル型絶縁高電圧入力レコーダ　ＮＲ−２０００」で測定した電圧波形から電流容量 を測定（算出）することにしました。
　当初は現在利用しているデジカメ用の電池だけを対象にして測定開始しましたが、最終的に過去に利用していた機器用を含めて、手元に所有しているデジカメ用５種類、ビデオカメラ用１種類の計６種類２６個の電池の電流容量を測定し ました。　紹介に際して電池容量測定結果と「ＮＲ−２０００」測定波形を紹介します。

目次

１．電池容量の測定概要

２．電池Ａ（Ｃａｎｏｎ製ＮＢ−４Ｌ）測定結果

３．電池Ｂ（Ｃａｎｏｎ製ＮＢ−１１Ｌ）測定結果

４．電池Ｃ（Ｐａｎａｓｏｎｉｃ製ＤＭＷ−ＢＣＭ１３）測定結果

５．電池Ｄ（Ｐａｎａｓｏｎｉｃ　ＤＭＷ−ＢＣＦ１０）測定結果

６．電池Ｅ（ＣＡＳＩＯ製ＮＰ−４０）測定結果

７．電池Ｆ（Ｓｏｎｙ製ＮＰ−ＦＶ５０）測定結果

８．まとめ

１．電池容量の測定概要

　「電池容量試験機 (ＺＢ２Ｌ３)」を用いれば電池容量を分解能０．００１Ａｈで測定することができます。　また、よく使われる３．６Ｖｄｃ用、３．７Ｖｄｃ用 電池の放電用負荷抵抗も付属していますので簡単に測定することができます。　今回は付属抵抗７．５Ω２本を直列接続した１５Ωの抵抗を負荷抵抗としています。　この負荷の場合、３．６Ｖｄｃ時に２４０ｍＡ、６．８Ｖｄｃ時に５３３ｍＡの消費電流となります。

【　電池容量試験機 (ＺＢ２Ｌ３)外観　】

【　電池容量試験機 (ＺＢ２Ｌ３)使用例（測定開始直後）　】

　「ＮＲ−２０００」による波形測定は電池のマイナス端子を基準電位（ＣＯＭ）として測定しました。　そのため、電池容量試験機 (ＺＢ２Ｌ３)電源マイナスラインと「ＮＲ−２０００」基準電位（ＣＯＭ）ラインが直流的に短絡しないようにする必要があります。　今回は電池容量試験機 (ＺＢ２Ｌ３)用に単独のＡＣアダプタを利用しています。

【　「ＮＲ−２０００」　測定箇所　】

　電流測定は「ＮＲ−２０００」の電圧測定結果を用いて下記式で求めました。

　　　電池電流　＝　ＣＨ２電圧−ＣＨ３電圧）／１５Ω

　電池電圧測定に際して、電池の＋端子／−端子に電線を接続する必要があります。　今回は銅板を細長く切断して、その銅板（以下、電池接続銅板と記載します。）を各電池のＡＣアダプタの給電端子と電池の端子の間に挟み込むようにしました。　また、ＡＣアダプタの給電端子〜電池接続銅板の絶縁と、電池接続銅板の固定を兼ねて、ビニルテープ・透明テープを用いて電池接続銅板を電池に貼り付けました。

今回の一連の測定で最後まで破損することなく長持ちしてくれました。

【　電池接続銅板外観　】

【　電池への電池接続銅板接続外観１　】

　なお、電流容量は下記の電池電圧に到達するまでの電流容量としました。

• 　　デジカメ用３．６Ｖｄｃ、３．７Ｖｄｃ電池　：　端子電圧３．０Ｖｄｃ
  　　

• 　　ビデオカメラ用６．８Ｖｄｃ電池　：　端子電圧５．０Ｖｄｃ

　電圧測定に用いた「ＮＲ−２０００」の電圧校正は未実施です。　読み取り値をそのまま利用しています。　また、抵抗値も実測をせずに、定格抵抗値１５Ωをそのまま利用しています。

　電流容量測定する電池は充電完了した状態にして測定しました。

　以下、電池測定結果を紹介します。

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２．電池Ａ（Ｃａｎｏｎ製ＮＢ−４Ｌ）測定結果

　電池Ａ：Ｃａｎｏｎ製デジ カメラの電池ＮＢ−４Ｌおよびセカンドソース品２種類７品の電流容量を測定しました。　充電器はＣａｎｏｎ製ＣＢ−２ＬＶを利用しました。

【　充電器・被測定電池　外観１　】

【　充電器・被測定電池　外観２　】

　ＮＲ−２０００波形結果より、負荷抵抗に電流を流し始めたとき（放電開始時）、および、電流を流れなくした場合（放電終了時）に電圧がステップ状に変化しています。　このときの電圧変化から、鳳−テブナンの定理より電池の内部抵抗を求めてみました。　なお、放電終了後は電圧変化していますので、放電終了０．２ｓ後と放電終了後５ｓ後の２通りで内部抵抗を求めてみました。

【　内部抵抗測定結果　】

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３．電池Ｂ（Ｃａｎｏｎ製ＮＢ−１１Ｌ）測定結果

　電池Ｂ：Ｃａｎｏｎ製デジカメラの電池ＮＢ−１１Ｌおよびセカンドソース品２種類 ５品の電流容量を測定しました。　充電器はＣａｎｏｎ製ＣＢ−２ＬＦを利用しました。

【　充電器・被測定電池　外観１　】

【　充電器・被測定電池　外観２　】

【　内部抵抗測定結果　】

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４．電池Ｃ（Ｐａｎａｓｏｎｉｃ製ＤＭＷ−ＢＣＭ１３）測定結果

　電池Ａ：Ｐａｎａｓｏｎｉｃ製ＤＭＷ−ＢＣＭ１３ＥＬおよびセカンドソース品３種類 ４品の電流容量を測定しました。　充電器はセカンドソース電池に付属していたＤＳＴＥ製ＴＲＡＶＥＬ　ＣＨＡＲＧＥＲ（ＮＪ１６）を利用しました。

【　充電器・被測定電池　外観１　】

【　充電器・被測定電池　外観２　】

【　内部抵抗測定結果　】

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５．電池Ｄ（Ｐａｎａｓｏｎｉｃ　ＤＭＷ−ＢＣＦ１０）測定結果

　電池Ｄ：Ｐａｎａｓｏｎｉｃ製デジカメラの電池ＤＭＷ−ＢＣＦ１０およびセカンドソース品２種類 ３品の電流容量を測定しました。　充電器はＰａｎａｓｏｎｉｃ製ＤＥ−Ａ５９Ａを利用しました。

【　充電器・被測定電池　外観１　】

【　充電器・被測定電池　外観２　】

【　内部抵抗測定結果　】

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６．電池Ｅ（ＣＡＳＩＯ製ＮＰ−４０）測定結果

　電池Ｅ：ＣＡＳＩＯ製デジカメラの電池ＮＰ−４０およびセカンドソース品２種類 ４品の電流容量を測定しました。　充電器はＣＡＳＩＯ製ＢＣ−３１Ｌを利用しました。

【　充電器・被測定電池　外観１　】

【　充電器・被測定電池　外観２　】

【　内部抵抗測定結果　】

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７．電池Ｆ（Ｓｏｎｙ製ＮＰ−ＦＶ５０）測定結果

　電池Ａ：Ｓｏｎｙ製ビデオカメラの電池ＮＰ−ＦＶ５０およびシリーズ品のセカンドソース品２種類 ３品の電流容量を測定しました。　充電器はＲＯＷＡ製ＮＰ−ＦＨ１００−ＡＣ６を利用しました。

【　充電器・被測定電池　外観１　】

【　充電器・被測定電池　外観２　】

　Ｎｏ．２とＮｏ．３のＩｎｆｏＴＥＣＨ製（ＲＯＷＡ）のＮＰ−ＦＶ７０は電圧低下保護回路が内蔵されているようです。　約５．６〜５．７Ｖｄｃで出力が遮断されました。　遮断後は電圧が約６．５Ｖｄｃまで回復すると再度出力されるようです。　そのため、終了後の内部抵抗は回復時のみの内部抵抗を算出しています。
　なお、この電圧低下保護回路を設けているということは、電圧回復しなけれなこの電池の再利用は不可能となることを意味しています。　つまり、この電池は「カツ！！」を入れて復活させることはできません。

【　内部抵抗測定結果　】

　また、Ｎｏ．１のＳｏｎｙ製ＮＰ−ＦＶ５０の放電開始時の挙動が他と異なり、いったん電圧低下後に電圧上昇していました。　もしかすれば短絡保護（過電流保護）機能を有しているのかもしれません。

【　Ｓｏｎｙ製ＮＰ−ＦＶ５０　放電開始時の電圧変化　】

通常は放電開始後の電圧復帰は無く、徐々に電圧低下していきます。

【　ＩｎｆｏＴＥＣＨ（ＲＯＷＡ）　ＮＰ−ＦＶ７０　放電開始時の電圧変化　】

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８．まとめ

• 　今回、「電池容量試験機 (ＺＢ２Ｌ３)」 と「ＮＲ−２０００」 を用いて電池の電流容量を複数回測定しました。　実際には、再現性確認や、電池接続銅板の接触不良起因による測定波形乱れ対応の再測定なども含めて３０回を超える測定をしています。　そのうち、再現性確認と正常な測定結果合計２９回の電流容量測定結果の比較をした結果を下記に掲載します。

【　電流容量　測定結果比較　】

　上記結果より「電池容量試験機 (ＺＢ２Ｌ３)」 ＬＥＤ表示電流容量≒「ＮＲ−２０００」算出電流容量の結果を得ることができました。　これより、今回利用した「電池容量試験機 (ＺＢ２Ｌ３)」 の ＬＥＤ表示電流容量を信じるに値すると判断しました。
　ただし、「電池容量試験機 (ＺＢ２Ｌ３)」には個体差もありますので、全ての「電池容量試験機 (ＺＢ２Ｌ３)」 に当てはまるまでは言い切れません。

• 　セカンドソース品は総じて定格容量に達していないようです。　純正品は高価ではありますが、それなりの性能を有していることを改めて認識しました。

【　純正品／セカンドソース品　電流容量比較　】

• 　電池の電流容量と内部抵抗の関係をグラフ化してみました。
  　
  放電開始直後、放電終了後(+0.2s)では純正品と２ｎｄソース品単位での相関は若干ありそうですが、電流容量比全体での相関はなさそうです。
  
  　

【　純正品／セカンドソース品　電流容量比較　】

【　純正品／セカンドソース品　電流容量比較　】

　放電終了後(+5s)では、電流容量比と電池内部抵抗に比較敵相関がありそうです。　この結果から、小型のリチウムイオン電池において、放電終了後しばらく時間を待ったのちの電池内部抵抗を検出すること で電池の劣化状態を判断できるかもしれません。

【　純正品／セカンドソース品　電流容量比較　】

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