電タバ関連つらつらと・・・

電子タバコとか、VAPEとか言われているアイツについて、適当に書いていく、そんなBlogです。

バッテリー・電池関連

高出力テクニカルMODの、危ないお話

こんにちは。

さて今回は。
「高出力なテクニカルMOD」と、「リチウムイオン電池」に関する。
ちょっと危ないお話を。

この記事の、続きです。
 リチウムイオン電池の、種類と放電レートによる制限について 

さて。

「高出力なテクニカルMOD」とは。
ぶっちゃけ、こいつらです。
eleaf-istick-pico-75w-desc01
ちっこくて、18650使えて、USB充電にも対応してて、ベントホールもしっかりしてて、そして何より75Wという余裕ある出力!。
オイラも3つ持っている、e-leaf iStick Pico さんとか。
まああとはEVIC VTCとか。

目安として、「40Wを超える出力のシングル18650MOD」です。

こいつらのどこに危なさがあるか。
それは、「高出力時に、リチウムイオン電池に対して要求する、電流の大きさ」です。

計算式は、以下のとおりになります。
電力(W) = 電圧(V) x 電流 (A) x 効率
ひっくり返すと、
電流(A) = 電力(W) ÷ 電圧(V) ÷ 効率
となります。

効率に関しては、オイラが調べた限りは、こんな感じです。
dna60_08
高出力なほど、効率は下がる傾向にあることが分かると思います。
データが公表されていない、iStick pico のような場合は、オイラは「80%」くらいを想定すると良いかと思っています。

さてでは実際に計算してみましょう。

例えば75W時。
3.6Vのリチウムイオン電池に対して。
効率80%で電流を要求する場合。

電流(A) = 電力(W) ÷ 電圧(V) ÷ 効率
なので、
電流(A) = 75 ÷ 3.6 ÷ 0.8
電流(A) = 26

26A、となります。

但し、上記の計算式、電圧(V)で割っているので。
リチウムイオン電池の電圧が下がるほど、要求される電流量は増大します。
例えば、DNA75のカットオフ電圧である、「2.75V」の場合:

電流(A) = 75 ÷ 2.75 ÷ 0.8
電流(A) = 34

34A、となります。

オイラは元電気屋なので、データシートを信頼する前提で書いてしまいますが。
例えばソニーのVTCシリーズの場合、定格30Aではありますが、パルス時は
bat14
放電許容時間が規定されており、パルス時定格は守れそうな感じです。

が、サムスン電池の場合、
bat17
定格を超える放電許容時間は、サムスンと協議してね、と書かれてたりします。

まあでも、海外の電子タバコフォーラムなどを覗いてみると、US18650VTC5は30A放電が「Danger」扱いされてたりするので。
なかなかこのへん、ふわっとした世界かなと。

なので、オイラのお勧めは、「放電レートが20A以上のものは、20Aまで、放電レートが20A以下のものは、その数字まで」が、とりあえず安全に使えるところじゃないかな、と。
 *もちろんオイラの感覚ではあります。

これを、iStick picoの、推定カットオフ電圧に置き換えると:

電力(W) = 電圧(V) x 電流 (A) x 効率

なので、

電力(W) = 2.75 x 20 x 0.8
電力(W) = 44

44W程度までなら、比較的安全に使えそうな感じかなと。
・・・なんかDNA40が「40」な理由が、みえてきそうな感じです。

で、特に注意が必要なところ!。
例えば温度管理。
iStick picoの温度管理は、標準では「75Wで炊く→指定温度になったら電力下げる」的な動きをします。
この「75Wで炊く」部分は、設定にて変更可能ですが、初期値は「75W」です。
75W時は、最大で34Aとか電流を電池に要求するので、結構危ない所。
なのですが、、、特に設定変更を知らずに使ってしまう初心者とか、危ないこと分からず使ってしまうケースがあるかと、、、。

実際、まあ・・・。
歴史的経緯から見ると。
2014年あたりに、30Wとか出せる基板が登場し。
2015年初頭あたりから、上記20Aの限界ぽい、「40W」基板が登場。 
実際にメカニカルMODや、リアルな知見が蓄積され、本来であればメーカー協議が必要な「パルス放電の余裕」のふわっとした限界が見えてきて。
その限界な電流量に挑戦してるのが、今出ている「75W対応MOD/基板」なのかなと。
実際に75Wで引っ張って、ある程度の安全性に対する実績があるからこそ、各社75W対応MODを出しているのだとは推測出来ますが、リチウムイオン電池の定格的な安全性を逸脱している行為であることには、変わりがありません。

個人的には、目安として、18650シングルなテクニカルMODは、いわゆるハイレートな電子タバコ対応電池を使用する場合でも、「40W以下」での運用をお勧めします。
また、温度管理時でも、「最大40W以下」になるように、設定を組むのが、安全なのかなと。
もちろん、使用する電池は、「最低20A、出来ればそれ以上」のもので。
どのみち75Wなどの高電力運用は、電池にかなり負担を掛けます。
特にお店で初心者向けに売る場合、このへん念を押さないと危ない気もしています。
セットとして売る場合、セット電池の定格にも気を配る必要があるかと。

以上、ちょっとだいぶアレな、テクニカルMODと電池に関する、追記なお話でした。 

リチウムイオン電池の、種類と放電レートによる制限について

こんにちは。

さて今回は。
良く電子タバコに使われている、「リチウムイオン電池」の。
種類とか特性とかを、まとめ、、、ようと思ったんだけれども。
資料集めていくうちに、「データシートが存在するリチウムイオン電池」という恐ろしい物がボロボロ出てきてしまったので。
規格と共に、まあ軽く読み解いていきたいと思います。

注意!:
 今回使っているデータシートは、あくまでも「一例」であり、更に出処がアレです!。
 更に「単電池としての使用」前提のものではありません!。
bat20
 ・・・ということです。

追記:注意とまとめ
 ・電池交換できるタイプの電子タバコは、電池製造メーカーや、各種規格が「禁止」している使い方をする製品です。
  これは、メカニカルでも、テクニカルでも、変わりません。
  危ないことしている自覚を、忘れないでください!。
 ・良くICRは危険、INRやIMRなら安全、プロテクト付は危険と言いますが。
  これは違います!。
  使用範囲を逸脱すれば、INRやIMRも充分危険です。
  また、本来は「プロテクト付は安全」なのですが、電子タバコとして使えないから敬遠されています。
  漫然と判断することは、事故を招きます!。
 ・電池の放電レートなど、記載事項は、正しいとは限りません。
  偽者や規格外品が混じっている可能性、メーカーが適当に書いている可能性もあります。
  電池の入手は、信頼できるショップさんで、実績のあるものを!。


まあ発端は、電池の種類とか調べようとして。
ぐぐったら、このざまだったこと。
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・・・いやソニーさん、これ流出、あまりよろしくないのでは?、とは思いますが。
まあWebに大公開されているものなので、使っていっちゃいましょう。

さて、、、データシートに、電池の規格に関するヒントが紛れています。
注目点はココ。
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「IEC61960に基づく呼び方」に、「INR」の文字が。
そして、適用安全規格が。
「IEC61960」「UL1642」、怪しいですね。

早速調べてみましょう。
IEC61960は、国際的な電気関係の標準会議「IEC」で定義されている規格です。
どーん。
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ばーん!!!。
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・・・高いよ。

流石に買えないので、UL1642をあたってみます。
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更に、UL1642とIEC61960から派生している、日本のJIS規格があるみたい。
それは主に、以下の2種。

JISC08711と。
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JISC08712。
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各資料をざっと眺めまして、それなりの知見を得たので。
まずそいつらを並べてみます。

まず、電池の種類。
「ICR」だの「IMR」だの。
良く聞きますが、これはIEC→JISに記載が見つかりました。
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例えば、「ICR」の
 I:リチウムイオン
 C:正極に使われている化学系として、コバルトを使用
 R:円筒形

んで、「19/66」は、円筒形の直径が18mmを超えて19mm以下、かつ高さが65mmを超えて66mm以下、てことみたい。
まあつまり18650のことですね。

つまり、上のUS18650VTC6の「INR 19/66」は、読み替えると。
INR18650 (ニッケル) となります。

次にプロテクトとノンプロテクト。
これはUL1642に記載がありました。
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リチウムイオン電池は、ダイオード2個、もしくは抵抗とかヒューズとかで、(充電)電流制限しなさいよ、と書いてあります。
んが、例外2として、爆発の危険がない場合は、省略しても構わない、と書いてあります。

この既定に関連して、いわゆる「ICRの最大電圧」以外は、、、
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製造者から仕様を提示せよ、と書かれています。

この既定はJISでも生きており
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単電池、組電池共に、温度や電圧、電流の制限値を提示せな、ダメ、と書いてあります。

で、この「提示」が、データシートや、仕様書となるのですが。
まあ国内で電子タバコ用として扱われているリチウムイオン単電池には、存在・付属しておりません。
・・・と書こうとしたのですが、あっさりソニーのが見つかっちゃったので。
他のも結構頑張って探したのですが、今出回ってる電池でデータシート見つかったのは、ソニーとサムスンだけでした。
探し方悪いのかな?。

まあ、見つけたソニーとサムスンのデータシートから、ざっくり仕様を読み解いていきます。
今回の着目点は、「放電レート」です。

まずソニー。
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US18650VTC4、US18650VTC5、US18650VTC6のデータシートから、放電レート項目を抜き出してみます。

US18650VTC4:
Image13

US18650VTC5:
bat14

US18650VTC6:
bat15

どの電池も、「30Aまでは連続して使える」と読めます。
ただ、電子タバコでは、連続して使うことはありません。
いわゆる、パルス挙動をします。
30Aを超える領域では、VTC4が全体的に長時間使え、55A領域まではVTC6が、それ以上はVTC5がちょっとだけ優秀という感じ。
また、データシート上の最大電流は、VTC4が150A~、VTC5が~100A、VTC6が~80Aと既定されています。
 *但しVTC5とVTC6は暫定値です、ただ慣例として、暫定値は実際の値より低く見積もられています。
 *じゃないとこのデータシート使って機器設計した後で、データシートアップデートが来ると困った事態になるからです・・・。

まあざっくり、VTC4もVTC5もVTC6も、「30A」までなら、時間気にせず、それなりに使えそうなことが、データシートから読み解けます。
よって、MODでの使用時は・・・。
メカニカルMODの場合、電圧が高い程アトマイザーに電力がかかります。
なので、計算式は「R=Vmax/I」。

シングルMODの場合、アトマイザー抵抗値は「0.14Ω(4.2V時)」以上で使えば良さそうなことが読み解けます。

VWなテクニカルMODでの使用時は、電圧を逆に読む必要があります。
同じ電力を出す時、電圧が低いほど、電流を要求するからです。
また、DDコンバータの変換効率も考慮する必要があります。
安全に使える電力の計算式は、「W=Vmin x I x 効率」となります。

例えばDNA75の場合、セルソフトカットオフは2.75V、効率は85%です。
なので、「W=2.75 x 30 x 0.85」
70.125W ≒ 70Wまで使える、ということになります。

では次にサムスン。

サムスンは、「プロテクト付きICR」も見つかったので。
これも読み砕いてみましょう。
bat12

まず、「INR18650-25R」。
bat16
連続放電は20A。

パルスでの放電レートは・・・
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連続放電を超える使用をする場合は、SDI(サムスン)と協議してね、と書かれています。

INR18650-25R使用時は、最大20Aで見積もればOKだと考えられるので・・・。
メカニカルMOD:0.21Ω以上
DNA75:46.75≒46W以下
での運用なら規格を守れます。

では、次に、「ICR18650-26F」。
bat18
最大放電電流は、5.2Aです。

パルス放電は・・・
bat082
やるな!、と書いてあります。

これをメカニカル、およびテクニカルMODに当てはめると:
メカニカルMOD:0.81Ω以上
DNA75:12.155 ≒ 12W以下
となります。

ですが、、、ICR18650-26Fには、プロテクション機能がついています。
PTC(ポリスイッチ、復帰可能なヒューズと理解下さいな)てのがそれです。
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内蔵されているPTCの、ホールド電流(遮断せず流し続けることができる電流)は、2.9Aと規定されています。

これをMODに適用すると:
メカニカルMOD:1.45Ω以上
DNA75:6.77 ≒ 6W以下
となります。

まあ、こんな感じです。

データシートを眺めることで、「何故ICRが電子タバコで使えないのか?」「何故プロテクション付きが電子タバコで使えないのか」が、見えてきます。
そもそも、、、「ICRは爆発するから危ない!」のではなく、「少なくともICR18650-26Fは、取り出せる最大電流値が低いから使えない」のです。
また、プロテクションが付いていると、PTC素子が更に低い電流領域で作動してしまうことも、分かるかと思います。
プロテクション付きが電子タバコ業界で嫌われるのは、取り出せる電流が更に少ないから、ということ、です。

INRやIMR電池も、無茶をやらかすと、爆発の危険があります。
例えばUS18650VTC4(INR)の発煙動画:


今回データシートベースで並べてみましたが、「放電レート」は、データシートが無いリチウムイオン電池にも、必ず記載されています。
記載されていないリチウムイオン電池は、電子タバコに使うべきではありません。
また、放電レートから使用できる抵抗・電力領域は、以下の式になります。
シングルメカニカルMOD: 最低アトマイザー抵抗値 = 4.2 ÷ 放電レート
テクニカルMOD: 最大電力 = 2.75 x 放電レート x 効率

テクニカルMODの効率に関しては、以下な感じです。
dna60_08
%表記なので、100で割って使って下さいね。
eleaf iPicoなど、ここに載っていないテクニカルMODを使う場合、「80%(0.8)」を適用すると、安全だと思います。

最後にリチウムイオン電池は。
信頼出来る電子タバコ屋さんからの入手を、強くお勧めします。
最初に提示した通り:
bat20
本来製造メーカーが想定していない使い方を、電子タバコでは行っています。
ので、実績ベースで安全を担保するしかありません。
また、リチウムイオン電池は大きさも同一で、ただチューブへの印刷がされているだけの構造。
そして単価も比較的高いので、「ニセモノ」や、「不適合品」が紛れ込みやすいです。
また、輸送規制などもあり、かなり取り扱いに注意が必要な製品です。

現状、通販サイトでは「M5+」参加店や、「VAPECHK」さんなど。
リアル店舗では、Facebookなどでお店の評判を確認してみて下さいな。
ショッピングモール形態である、「Amazon」や「楽天」、「Googleショッピング」 を利用する場合は、扱っている店舗が信頼に足りるか、良く確認した上でご利用下さいな。

以上です。 

リチウムイオン電池の、充電について

こんにちは。

さて今回は。
ベイプビギナー」というBlogをやっている、Takさんという芸人方から。
高機能バッテリーチャージャーをリチウムイオン電池で使う場合の注意点とか教えて!、ときたので。
まあそれならBlogに書いちゃいましょう、てことで。
記事にしてしまいます。

例えばラジコン用とかの、こんな超かっこいいチャージャーね。
batcd
一般的な電子タバコ屋さんでは、「使えない」ことになってますが。
まあ対応はしています。
ですが、、、使いこなすには、リチウムイオン電池に関する知識や、注意が必要ですよ、と。
このへん、ざっとまとめてみます。

さて。

まずリチウムイオン電池のおさらい。
リチウムイオン電池は、大容量で高電流が取り出せ、放電時に電圧の変化が少ない場所がある、というステキな特性を持っています。
batc2
まあでも、取り扱いを間違えると、爆発などの可能性があります。
詳しくはこちら、ね。

この、「充放電時に電圧の変化が少ない場所がある」こと。
これは放電時にはメリットであり、充電時には注意が必要なところになります。
放電時のメリットは、、、例えばメカニカルMOD!。
リニアに4.2Vから2.5Vまで電圧が落ちるような特性の場合、容量の減少に従い、ガンガン電圧が下がるので。
パフ毎に弱々しくなっていく、なんというか使いづらい状態になっちゃいます。
メカニカルMODで安定してパフできるの、このリチウムイオン電池の特性で、実現出来てるのです。

逆に、充電時の注意とは・・・。
上のグラフでは、最大電圧は「4.2V」近辺ですが。
「3.6V」近辺の滞在時間が長い為、4.2Vをずっと掛けてしまうと、4.2Vに達するまで、ガンガン電流を吸い込んでしまいます。
例えばクルマのバッテリーに使われる鉛畜電池の場合、クルマのエンジン掛かってる時は13.5Vくらいがずっと掛かりますが、鉛畜電池はこんな運用でも安全です。
しかしリチウムイオン電池でこれやらかすと、電流吸い込みまくって、結構簡単に発煙発火します。

なので、リチウムイオン電池では、「CC-CV (constant-current - constant voltage) 充電」という方式が採られます。
これは日本語で言うと、「定電流-定電圧充電」。
一定電圧まで定電流で充電して、一定電圧以上は定電圧で充電しますよん、という方式です。

グラフにするとこんな感じ。
batc1
充電時間「3.2時間」くらいが、定電流と定電圧の切り替わりどころです。
なんでこんな充電にするのか、それは先に出した「充放電特性」のグラフをひっくりかえして並べると、分かりやすいです。
batc1

batc3

うん・・・。
電圧の変化が少ない所を定電流充電でやり過ごし、電圧が急激に上昇するタイミングで、最大電圧を掛けて辻褄をあわせるのですね。

さて、「定電流」と「定電圧」。
それぞれ、どれくらいの値をかければいいのでしょうか?。

パックになっているリチウムイオン電池の場合、「C」という単位が使われます。
1Cとは、ちょうど1時間で取り出せる電流量のことです。
batc4
例えばこの電池、「1300mAh」なので。
1C = 1300mA です。
左上に「35C」と書いてありますが。
放電時、最大35倍の電流量を取り出せますよ、という印。
この電池の場合、最大「1300x35 = 45.5A 」まで出力できます、てことです。

で、充電時ですが。
先人たちの経験則的に、定電流時、「1C最大」、「0.5C推奨」と言われています。

勿論電池のデータシートには、定電流時の推奨電流が記載されています。

例えばUS18650VTC4:
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日立マクセルのリポ:
batc6

US18650VTC4の場合、低温領域を除き、乱暴な言い方すると、「最大2C、推奨1C」です。
日立マクセルのリポの場合、「最大1C」で既定されています。
推奨電流以下で充電する場合、充電時間が伸びるデメリットがありますが、寿命に対するインパクトがあるかどうか確認できる資料は見つけられませんでした。
なので、定電流充電時、まあ推奨電流までは掛けてOK、掛けなくてもいいけど充電時間伸びるよ、くらいの理解でいいかと思います。

但し!。
リチウムイオン電池には、温度指定があります。
例えばUS18650VTC4の場合、0度以下、60度以上での充放電は禁止です。
また、0度以上10度以下の場合、充放電電流に制限があります。
本来、温度保護機構が組電池には必要なのですが、単電池にはそんなもんついてません。
電子タバコの場合、充電中も、放電中も、 温度管理はユーザーの責任です。
 *一部テクニカルMOD用基板には温度測定機能がついているものもありますが、MODの構造次第では、電池の温度を把握できないので、過信は禁物です。
 *高温時はともかく、低温時はほら、、、スキー場とかでデジカメの電池をポッケに入れてあっためとくといい、とか聞きませんか?、アレです。

高機能充電器の場合、
・終止電圧確認
・充電モード
・定電流充電時電流設定
・定電流-定電圧閾値設定
・定電圧充電時電圧設定 (最大電圧)
・温度設定
・トリクル充電設定
・バランス設定
などがあるかと思います。

このへんは、出来れば電池のデータシートを見ながら、設定することをお勧めします。

が、、、一応、オイラが18650シングル電池に対して、汎用的に設定するなら、こんな感じにやらかすと思います。

・終止電圧確認
 2.6V
・充電モード
 CC-CV
・定電流充電時電流設定
 2500mAh以上の電池の場合:1A
 1000mAh以上の電池の場合:0.5A
 1000mAh以下の電池の場合:0.2A
・定電流-定電圧閾値設定
 自動
・定電圧充電時電圧設定 (最大電圧)
 4.19 V
・温度設定
 10 - 50 度
・トリクル充電設定
 実行しない
・バランス設定
 シングル

但し保証はしません!。

さて、では・・・。
テクニカルMODで、USB充電ができるもの、これちゃんと守っているのでしょうか?。

例えばDNA40のUSBボード、とかね。
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実はこの面倒くさいリチウムイオン充電池制御、ちゃんと制御できるICが開発されています。
例えばマイクロチップの、こんなヤツ。
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こいつみたいなのを適正に使用すれば、リチウムイオン電池に正しく充電することが可能です。
良く見たら、、、DNAのUSBボードにも、同じようなICが載っていますよね。

ICの動作モードは、こんな感じ。
batc9

それぞれ、以下のグラフに対応しています。
batc2
予備充電モード:終止電圧近辺、もしくは終止電圧を割ってしまっている電池を復活させるモード
高速充電モード:「電圧の変化が小さい」区間の定電流充電
定電圧モード:「充電末期」区間の定電圧充電
充電完了モード:おしまい

このIC、組み込み機器への対応として。
予備充電モードがあります。
リチウムイオン電池搭載の機器を放置して、かなり放電してしまっている時にも。
予備充電モードで、復活を図れるように設計されています。
んが、リチウムイオン電池の寿命を縮めますし、何よりきちんと設計しないと爆発等の危険がありますので。
電子タバコに使う電池は、使いきらないように注意しましょう。

まあ、このICを使った時、充電電流、電圧は、こんな感じになります。
batca
ちゃんとCC-CVされてるのが分かるかと思います。

MODの中には、充電制御専用ICだけではなく、CPU側でも充電制御を行うものもあります。
代表的なのがEvolvのDNA200/DNA75。
こいつらはeScribe上で、バッテリープロファイルを設定できます。
batcc

まあMODを使う上で、ステキ設定ができるのが。
「充電モード」です。
リチウムイオン電池は、CV領域まで充電して放置とかやらかすと、電池寿命に影響があります。
なので、頻繁に使わない場合は、「CC領域」に充電量を減らしてやると、長持ちします。

例えばVTC4の場合:
batcb
とか書いてあったりします。
SOCとは「State of Charge」、充電容量(のデルタ値)ね。

電子タバコ屋さんでリチウムイオン電池買った時、「最大容量まで充電されてない!」とかあったりしますが。
これは、そういうことなのです。
 *逆に、最大容量まで充電されている電池を電子タバコ屋さんで入手した場合、それ「いつ」充電したか、
  確認したほうがいいかもです、数週間単位で時間が開いている場合、電池寿命に影響でるかも?。

以上、リチウムイオン電池の充電に関するお話、でした。
ご参考になれば!。

参考文献:
 ・ベイサン リチウムイオン電池の話
 ・KK HOBBY
 ・SONY KU21978 Ver 1.0 

パラレルMODは、「強い」のか

こんにちは。

さて今回は。
巷で言われている、「パラレルMODは強い!」、が、ほんとのところはどうなのか。
シミュレーションしてみたいと思います。

パラレルMODとは、電池並列に入れるタイプのMODね。
更に今回は、メカニカルMODを想定します。
例えば、、、市販品では。
99136293_o1
こんなんね。
 *画像はVSCmod REVOLUTION WOOD MOD by MRN から借りてます。

さてではやっていきましょう。

シミュレーション条件:
 ソフトウェア:TI TINA9 
 使用電池:SONY US18650VTC4
 アトマイザーコイル:理想抵抗(温度で抵抗値が変化しない)

電池は、理想電池であれば、どんな負荷かけても一定の電圧を出し、電池自体は黙って仕事をするのですが。
現実は違います。
電池には必ず、「内部抵抗」というモノが存在し、まあ負荷に応じて電圧下がったりとか、発熱したりとか、するのです。
リチウムイオン電池は、この内部抵抗が低いため、大電流を取り出せるのです。
例えばまあ、普通のマンガン電池が大体0.1Ω~0.2Ωくらい。
リチウムイオン電池は、0.01Ω~ て感じです。

電池の内部抵抗は、温度や容量、へたれ具合などで変わってきますが。
まあ新鮮な状態での代表値が、仕様書に載っています。
US18650VTC4の内部抵抗は、以下な感じです。
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ふむ、最悪値で15mΩみたいですね。

ちなみに、内部抵抗は、電池の構造によって変わってきます。
同じソニーでも、多分VTC3、VTC5では内部抵抗の値が違うはずです。
また前述しましたが、電池の新鮮さや残容量によっても変化します。
なのであくまで、以下シミュレーションは、「US18650VTC4のデータシート上の値」ベースであり、全ての状況に当てはまる数字ではありません!、ご留意を!。



それでは早速、電池電圧3.6V設定、アトマイザーコイル0.5Ω時の、シングルとパラレルの状況を見てみましょう。

シングル:
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パラレル:
batpara1

V1とV2が電池、R1がアトマイザーコイル。
AM1とAM2が、それぞれの電池から流れる電流。
VF1がアトマイザーコイルにかかっている電圧。
PM1がアトマイザーコイルにかかっている電力です。

まあ分かりやすく、電圧と電力で見てみますと。
0.5Ω時:
 シングル:3.50V 24.43W
 パラレル:3.55V 25.16W

となります。
0.5Ω時では約0.7W、パラレルの方が出力が大きいことが分かります。
でも0.7W、、、25W領域で、テクニカルMODでこの味わいの違いが分かりますでしょうか?。
んー、微妙ですよねえ・・・。

しかしながら、まあ頭のネジがぶっとんだ人が行う変態ビルドの場合、様相は一変します。

アトマイザーコイル抵抗値を、0.1Ωまで下げてみましょう。

シングル:
batpara5

パラレル:
batpara4

 
結果はこんな感じです。
0.1Ω時:
 シングル:3.13V 98.00W
 パラレル:3.35V 112.15W

その差、実に14W強!。
ここまで差がつくと、まあ「パラレルだと強い」が実感できると思います。

ちなみにシングル時、電池からは「31.3A」も電流が出ちゃってます。
一応US18650VTC4の放電許容時間は・・・
batpara6
てな感じなので、イケないことは無いですが、全くもってお勧めはしません。
もちろんパラレル時もMOD内や510スレッド部、アトマイザーには30A以上の電流が掛かるので、まあ極めて危ないですよ!。

まあ、まとめますと:
 ・0.5Ω程度のビルドでは、別に「パラレルMODの強さ」 は、あんま変わらない
 ・0.1Ωとか攻めこむと、「パラレルMODの強さ」が、見えてくる
 ・個人的にはパラレルMODの強さが分かるような、攻めるビルドはお勧めしない!

てな感じです。

まあ、パラレルMODは。
一般的な感覚であるところの、「電池の持ちが2倍になる」程度の認識で使うことを、個人的にはお勧めします。
「強さ」を体感出来るようなビルドは、自己責任で!。

以上です。 

DNA200 MODのリチウムポリマー電池交換!

こんにちは。

さて今回は。
Evolv社のDNA200搭載MODの。
電池が逝ってしまわれたようなので。
交換していきたいと思います。

概要:
 ・バッテリーの交換、だけど素性の違うのにね
 ・バッテリー端子の増設と、変更
 ・バッテリー容量変更に伴うリプログラミング

ご注意!
 リチウムポリマー電池は、扱いを間違えると非常に危険です。
 ウデに自信があるか、無謀大好きか、修理を請け負うショップさん的な方々以外は、素直に修理出すことを強くお勧めします!。


ご注意の追記!
 リチウムポリマー電池の端子交換は、バッテリー電圧がかかっている状態でやらざるを得ません!。
 かなり危険です。お使いのハンダゴテが絶縁タイプかどうか、くれぐれも確認して下さい!。
 また、作業中にバランス端子含め、一瞬でもショートさせたら爆発の危険があります!。
 もちろん端子の終端部など、適切な熱収縮チューブなどを使い、厳重な絶縁処理が必要です!。

 リチウムポリマー電池の大きさは、統一的な規格がありません!。
 また、パッケージの特性上、大きさにはバラツキがあり、また使用状況によって膨らみなど発生します!。
 正直、Web上の製品仕様だけを見てMODに入るかどうか占うのは、ギャンブル行為です!。
 また、リチウムポリマー電池は、充電などで大きさが変わります!。
 コネクタなどでテンションがかかる構造にしたり、蓋などで締め込むと、バッテリーが死んだり、最悪発火します!。

 直列タイプのリチウムポリマー電池は、各セルのバランス(電圧のバラツキの抑制)を取る必要があります!。
 DNA200にもバランス機能がありますが、組み込み用で能力が低く、アンバランスな状態の電池を復活させる機能までは持っていません!。
 素性がいい電池を扱っているお店で、新鮮な電池を入手するか、リポ対応の充電器で別途バランス充電してから組み込むことを強くお勧めします!。

 リチウムポリマー電池は、高出力な特性上、太い配線を使用します!。
 また、端子も許容電流が大きい、しっかりしたものが必要です!。
 こいつら熱容量デカいので、ハイワッテージタイプのハンダゴテで一気に暖めないと、トラブルを招きます!。
 オイラは白光の75Wタイプの、ステーションコテを使用し、コテ先は大型タイプを使用しております。
 基板やリチウムポリマー電池に、余計な熱がかからないよう、くれぐれもご注意下さい!。

 国内入手品のDNA200 MODがトラブっている場合、まず国内販売店の指示を仰いで下さい!。
 安易な改造は、やるべきではないとオイラは考えます!。


さて。

検体は、こいつ。
DSC02383
弟が使ってた、SMYのSDNA200。
症状は、バッテリーアンバランスからの、バッテリー異常表示で充電できず。
・・・なーんかリポくさくね?、と。

まずは状況判断。
EScribeのデバイスモニターで、バッテリーの素性を確かめます。
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うっひょ。
こいつ3セルなので、本来パック電圧は11.1V近辺のはずが、3.86Vまで落ちています。
セル1が0.85V、セル2が0V、セル3が3.02V。
状況としては、セル2が完全に沈黙、セル1もほぼ沈黙、セル3もギリで終止電圧割っているという。
まあリポがぶっとんでる状況です。

こんなもん危ないので、即分解してリポを取り出しました。
DSC02354
メイン端子とバランス端子をそれぞれ個別にテープ巻いた後、全体をビニテで絶縁の図。

なんと、このMOD、リポのメイン端子とバランス端子、半田で直接、線をくっつけてありました。
まあ1600mAhの電池の長さは約85mm、どうやらMODの大きさを小さくするために、こんなことしてやがってらっしゃるみたいです。
すんごく危ないですし、交換性も悪いので、 作戦を練ります。

やらかすこと:
 ・電池の端子化
 ・そのためにちょっと容量を少なくし、端子分の空きを確保

さて。

リポの大きさですが、元々入っていた1600mAhは、
だいたい、20mm x 34mm x 85mm。
ざっと調べてみましたが、リポにはどうやら「幅」の規格があるようで。
34mm幅は、結構メジャーみたいです。
さらに、1セルで厚みは大体6mm~7mm、3セルだと20mmくらいになるみたい。
あとは容量で、「長さ」が変わるものがいくつかみつかりました。

その中から、1300mAhのものをチョイス。
dna200s10
 KK HOBBYさんで。

どうやら今流行の「ドローン」という、空飛ぶヘリコプター状の物体に、リポはよー使われてるみたいで。
結構ラインアップは豊富みたいです。
電動ガン用のも漁ってみましたが、何故か細長いので、今回はパース。

ついでにバランス端子用のXHコネクタや、端子、ケーブル材を購入。
lipoch
 何事も経験です。

で、早速部材到着。
バッテリーの比較は、こんな感じで。
DSC02353
 いけそうね。

結構立派な箱に入ってきます。
DSC02360
でも輸送規制的な例のイラスト、ついてませんでした・・・。

ラベル表面、一応仕様とか書いてありますよー。
DSC02361


さてここで、端子を見てみます。
標準では、「T型コネクタ」、KK HOBBYさんでは「ウルトラコネクタ」がリポバッテリーにくっついてきます。
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 50Aまで耐える素敵さん、ただ少しデカいです。

んで、ミニT型端子、なるものも、KK HOBBYさんでは、「ミニウルトラコネクタ」として売っていました。
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30Aまで流せるみたい。
もしT型でMODに入らなさそうなら、ミニTに変更してやろうかな作戦で。

バッテリー側も、ミニT型コネクタを用意してみました。
DSC02357

T型とミニT型の大きさの比較、まあこんな感じです。
DSC02358

そして、DNA200にくっつける、バランス端子。
JSTのXHコネクタです。
DSC02359
JST、日本圧着端子には、コネクタピッチによって、以下のシリーズがあったります。
1mm : SH
1.5mm : ZH
2mm : PH
2.5mm : XH
某社での設計時、電源部はPH、テレビとかの基板間接続はZH、モバイル機器の検討基板とかにはSH、あと多数の線渡す時にはSHLD(1mm櫛型2列)とかを多用しておりました。
XHは、、、使ったこと無いけどまあ、、、でかいしね。

さてバランス端子。
配列はこんな感じらしいです。
dna200s11
引用:http://www.abchobby.com/abcframe/inframecontents/liposupport.html

DNA200、GNDシルクがあるため、そっちが1番ピンになるように接続すればOKみたい。
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では早速、やらかしてみましょうか。
SMY SDNA200は、表面のシール剥がすと、2mmの6角が出てきます。
DSC02362

ここを外してやれば、MODが開きます。
DSC02363

前述しましたが、SDNA200は、バッテリーが半田で直にくっついてました。
DSC02364

まあ取り回し悪いので、アトマ線の半田を外し、6角ネジを2コ外してやると、基板マウンタが外れます。
DSC02367
 
元のバッテリー線のお掃除。
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半田吸い取り線で、スルーホールを復活させます。
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ちゃんとスルーホール内部にもメッキされてるため、比較的カンタンにスルーホール内の半田を吸い取ることが出来ました。

んで、エタノールでフラックスをお掃除。
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XHコネクタをマウント、ピンがテレンコせんよう、気をつけて!。
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ちゃんと動くか確認の為、T型コネクタを製作。
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DNA200に仮で配線します。
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ショートチェック後、神に祈りながらバッテリーを接続、バランス端子→本体端子と接続してみました。
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動いてそうなので、USBを挿し。
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EScribeで状況確認、デバイスモニターね。
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おーバランス具合もばっちり、やっぱりリポがぶっ壊れてたみたいです。

リポのプロフィールを直してないので、ここまで確認したら即遮断。

そしてやっぱり大きさ的に無理がありそうなので、バッテリーコネクタを交換します。
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+極を交換し、熱収縮チューブで絶縁後、-極をやらかしてみました。
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DNA200サイドも、ハーネスを作り。
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DNA200にマウント。
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この時、古い半田は除去して新しい半田を盛ること。
またRoHSとか無視して有鉛半田を用いると、がっちり固定できます。
ああ、有鉛半田使う時は、元の半田を綺麗に取らないと、クラックの原因になりますよん。

んで、アトマ線接続、MODへマウント
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バッテリーを接続!
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動いてる!、むりくり押し込んで、、、
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蓋閉じて、電気的には完成
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ですがこのままだと、DNA200的には「1600mAh」のバッテリー繋いでる、と認識しちゃってます。
そのへんきちんと書き換えないとマズいです。

EScribe立ち上げて、MODタブでバッテリー容量を弄ります。
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容量計算機使って、、、
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Whを算出し、代入
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んでデバイスに適用後、ファイル→保存で、プロファイル一式を保存
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で、デバイスの標準設定も書き換えます。
これやらないと、「標準設定に戻す」をやらかした時、1600mAh設定に戻ってしまい、非常に危険です。

やりくちは、「プロダクションユーティリティ」を使うのですが。
evolvへの登録が必要なのと、やらかすとEScribeからevolvに情報が飛ぶため、まあSMYの保証とかは吹っ飛びます。
って半田当ててるし、今更よね。

つーわけでプロダクションユーティリティを起動
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テストとかもできますが、今回は標準設定ファイルの適用だけをします。
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設定ファイルにさっき保存したecigファイルを指定し、「プログラム&テスト」を押し、しばし待ちます。
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でーきたっと。

これを行うと、evolvのDBに登録されるため、EScribeでオンライン情報照会すると、プログラムされた日が出てきたりします。
dna200s08
履歴、のとこね。

まあこれで、一応修理完了。
DSC02383

そもそもぶっ壊れた原因は、リポをタイトすぎる高さに詰め込んでたこと、なのかもしれないなと。
リポ、充放電時、ある程度膨らみます。
SDNA200はかなりギッチギチに設計してあるので、応力の逃げ場が無くて、こわれたのかもな、と思ったりしてね。

なのでこのまま使うのちと怖いので、横幅いじれるように、小改造を入れないとなあ、、、。

まあ、修理と言いつつ。
仕様変更に等しい色々やらかしてますが。
もしDNA200ぶっこわしてもーたら。
ご参考になれば?幸いです。

以上です。
 
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