電池の容量の測り方：簡単で正確な方法

電池の容量を測定するには、抵抗器やその他の負荷を使って電圧が最小値に下がるまで電池を放電し、放電中の負荷にかかる電流と電圧を記録する必要があります。 そして、収集したデータからグラフを作成し、このデータから電池の容量を計算することができます。 しかしここで問題があります。放電中に負荷抵抗に流れる電流は減少するので、データを時間的に積分する必要があり、この方法は正確ではありません。

しかし、電流源を使って電池を放電すれば、もっと簡単に、もっと正確に電池の容量を調べることができます。 しかし、ここでもう一つの問題があります。電池にかかる電圧（1.2～3.7V）は電流源に電力を供給するのに十分ではありません。 この問題は、電圧源を追加することで解決できる。

電池容量測定に用いた回路図を図1に示す。 ここでは、被測定電池V1が電流源（電流源は電圧レギュレータLM7805と抵抗R1がベース）および他の電圧源V2と直列に接続されているのがわかります。 V1とV2の極性に注意してください。直列に接続されているため、これらの電圧の合計は電流源に電力を供給するのに十分です。 電流源の最小動作電圧は7Vです（5VはLM7805の出力で抵抗R1を挟んだ電圧、2VはLM7805の入力と出力の間の最小動作電圧です）。 V1とV2の合計電圧は9V以上で、電流源の動作電圧以上です。

LM7805の代わりに、LM317（出力電圧1.25V、最小ドロップアウト電圧3V）など、他の電圧レギュレータを使用することができます。 この場合、電流源の動作電圧は4.25Vなので、電圧5Vの電源V2を使用することができます。 LM317の場合、電流は次の式で計算できます。 I = 1,25/R1.

すると、例えば100mAの放電電流の場合、R1の値は12.5Ω程度になります。

電池容量の測り方

はじめに、抵抗R1の値を合わせて、望ましい放電電流を設定してください。 ほとんどの場合、放電電流は電池の動作電流と等しくなります。 なお、ボルテージレギュレータLM7805などでは2～8mA程度の追加電流を消費するものがありますので、電流計で確認するのがよいでしょう。 その後、満充電した電池を回路基板に接続し、スイッチSA1をONにして時間を記録します。 電圧計(PV1)の値を見ます。 電池の電圧が最小値になったら、スイッチSA1をオフにして、再び時間を記録してください。

放電電流（アンペア）と放電時間（時間）を掛け合わせると、電池の容量（アンペア毎時）が計算できます：

C = I * t

電池の種類によって、最低電池電圧は異なります。 例えば、ニッケル・カドミウム電池（NiCd）の最低電圧は1.0V、ニッケル水素電池（NiMH）は1.1V、リチウムイオン電池（Li-ion）は 2.5…3.0 Vです。

電池の容量の測り方を実例で考えてみましょう。

電池 NB-11L の容量測定

DealeXtreme で 3.7 ドル (SKU: 169532) で購入した電池 NB-11L （図 2 参照）です。 ブランドは不明である。 容量は750mAhと表示されています。 しかし、サイトの商品説明には650mAhとしか書かれていない。 この電池の本当の容量は？

電線をバッテリーに接続するために、2つの接点が必要です。 ペーパークリップで作ってみましょう。 図3のようにクリップを曲げ、電池の「＋」と「-」の端子に接続します（図4.参照）。 このとき、電池をショートさせないように、十分な注意が必要です。 2211>

電池NB-11Lの容量測定では、放電電流を100mAに設定した。 R1の値は50オームより少し上ということになります。 抵抗R1にかかる電力損失は、次の式で計算できます。 P = V2/R1, VはR1上の電圧です。 この場合、P=52/50=0.5Wです。 ボルテージレギュレータLM7805は、ヒートシンクと一緒に使用する必要があります。 もし、周囲に適当なヒートシンクがなければ、コップ一杯の冷水をヒートシンクとして使用できます。LM7805を水に浸し、ピンを水面より上に保ちます（TO-220パッケージの場合）。

満充電した電池NB-11Lをテスト回路基板に取り付け、SA1を閉じた後、30分ごとに電池間の電圧を電圧計PV1により記録しました。 その後、放電グラフを作成した（図5参照）。 図5.100mA電流による放電過程での電池NB-11Lの電圧.

図5のグラフから、電池の電圧が3Vに低下するまでに約5時間（電流0.1A時）かかっていることがわかる。 最後に放電電圧はより速く低下する。

C = I * t = 0.1 * 5 = 0.5 A = 500 mA*h.

ですから、ブランド不明の電池 NB-11L の実際の容量は、表示容量より 1.5 倍少ないことになります。