完成した充電器
ケースは、120Wx160Dx40H のアルミ・シャーシーです。
単三型ニッケル水素電池（１～４個）を扱い、
・電圧
・等価内部抵抗
・充電容量
・放電容量
が測定できるようにしました。
測定の要領
＜電圧、等価内部抵抗の測定＞
電池の等価回路を、左図のように、直列内部抵抗 ｒ を持ったものと考えます。
電圧計で端子電圧を測りながら、スイッチをOn/Offし、V0とV1を測ります。
式①と式②の連立から、直列内部抵抗 ｒ が算出できます。
＜充電容量の測定＞
+3Vの電源から、3.3Ωの抵抗を介して、電池に充電する回路です。
実際には、充電が進むと電圧が変化するので、3.6秒（1hr/1000）毎にV0を測定して、積算します。
充電電流は、I=(3v-1.2v)/3.3Ωで、約0.5A です。
＜放電容量の測定＞
電池に、2.2Ωの抵抗負荷をつないだ回路です。
放電が進むと電圧が変化するので、3.6秒毎にV0を測定して、積算します。
放電電流は、I=1.2v/2.2Ωで、約0.5A です。
製作の工夫と製作記録
LCD表示器と単三ニッケル水素電池の大きさから、最初の写真の様に、単三、４本を、 150x75mmの感光基板に乗せることとしました。
４本の電池は、それぞれ、単体で計測制御出来るようにして、回路は同じものが４列並びとなります。
マイコンでの計測・制御の方法を考慮して、簡単な回路としたのが左図のものです。
回路の切替はリレーで、電圧の計測は、対地電圧で組合わせました。
画面表示
写真の様に、４個の電池を装着して測定した例が、後続の画面です。
各電池の経歴；
#1--約10年前に購入、使い古した1,800mAh/1.2V
#2--約10年前に購入、使い古した1,600mAh/1.2V
#3--約10年前に購入、使い古した1,650mAh/1.2V
#4--新品のEVOLTA 1000mAh/1.2V
＜メニュー＞
タクト・スイッチ（緑）により、４つの画面が、順次切替わります。
＜電圧、内部抵抗＞
タクト・スイッチ（赤）により、測定がスタートします。
測定は、0.5秒で終わり、表示されます。
新品は、0.02Ωと低い値を示します。
＜充電容量＞
充電容量を、1,300mAH に設定した例です。この設定値は、ツマミ（黒）により、1,000～3,000mAH まで可変できます。使い古した電池の容量は減少しているのを見越して、低めの値に設定しています。
各々は、1,300mAHに達すると”Ｆ”を表示して充電を終えます。
充電電流は、約0.5Aです。
＜放電容量＞
各々は、0.5Vまで低下すると、”Ｆ”を表示して放電を終えます。 放電を終えると、回路から切り離されて、端子電圧は、1.1～1.2Vに回復しています。
1,300mAHの充電により、各々は1,000mAH程度の放電容量が有りました。
放電電流は、約0.5Aです。
充・放電の条件について
電池の仕様で、充・放電容量の測定などの条件が定められています。
しかし、あまりにも長時間であったり、内部抵抗が高い場合などの評価が出来なくなる．．などの理由で、条件を変えています。
・充電電流；0.1C、160% → 約0.5A、%は調整可
・放電電流；0.1C、1.0Vまで → 約0.5A、0.5Vまで
0.1C、160% の条件は、1,000mAHの電池の場合、0.1Aで16時間、放電は、0.1Aで10時間程度となります。内部抵抗が大きいと電圧降下があり、容量があまりにも小さく評価されます。
製作の意図、使用感など
きっかけは、トランジスタ技術・充電特集号（2014/01）と、使い古しの沢山のニッケル水素電池があった事でした。
新品の電池は、表示どおりの性能で、安心して使うのですが、少し古くなったものは、性能が良く判らない、半信半疑の電池として格付けせざるを得ません。中には、急速充電器が受け付けないものも出てきます。
古い電池は、使えるのかどうか判らない、電池は判りにくいもの、苦手なもの、納得が無い、疑いがいっぱいあるもの．．．として、好きにはなれませんでした。
この装置で、疑念が、ほぼ、解消しました。製作して６ヶ月ほど使ってきましたが、古い電池には、個性があり、用途を限れば、ずっと、１０年以上、使えます。
左は、満充電後３ヶ月ほど放置した電池の特性です。
前項の電池と全く同じものです。（左の測定をした後に、前項の測定にはいりました。）
#1の電池は、1.97Ωと劣化していました。（他は、ほとんど劣化無し。）
#1；自己放電により残量が半分になっている。
#2；残量が７５％になっている。
#3；自己放電が大きく、残量無し。
#4；新品であり、問題なし。
自己放電が大きいもの、内部抵抗の大きいものが有ります。
この後に、前項のとおりに充放電を行っているのですが
、いずれも、1,000mAH程度まで回復しています。
例えば、屋外で太陽電池と組み合わせた、各種センサーとマイコンの装置（微小電流）には使えています。
#2の電池は、MFJ-259(SWR Analyzer)に使っています。
内部抵抗の大きいものは、モーター駆動のおもちゃ（大電流）には使えません。
私の例では、電池の廃却基準は、容量が800mAH以下、内部抵抗が１Ω以上、内部放電が大きいもの．．です。
電池は、工夫をした電子工作の対象として、楽しめます。一時は次の様な事も考えました。
PCやスマートフォンを接続して、特性曲線を描く。
SDカードに記録して、以前のデータと比較。
自動でテスト・レポートを作成。
リチウム電池を電源にして、スタンド・アロンの充電器とする。
参照した資料は次の様でした。
トランジスタ技術2014年1月充電特集号
panasonic ニッケル水素電池の5大特性
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パナソニック（http://industrial.panasonic.com/www-ctlg/ctlgj/qACG4000_JP.html）