バッテリー復活回路 デサルフレーター

デサルフェーター原理

デサルフェーター原理

原理 Alastair Couper氏が雑誌に発表した記事を見直す
  • 鉛蓄電池は充放電すると電極に硫酸鉛の結晶が付き(サルフェーション)劣化して寿命となる
  • 硫酸鉛の結晶には共振周波数(2~6MHz)があり,鉛蓄電池にパルス(2~6MHz)をかけることで硫酸鉛の結晶を溶解させ性能を回復させる方法が発見された(実際は別件の実験中に効果を発見したらしい)
  • 12Vの鉛蓄電池に2~6MHzで30~50Vくらいのパルスをかけることで徐々に改善されていくが,実際の回路では直接鉛蓄電池に高周期のパルスを加えることは難しいので,コイルの逆起電力によるリンギングを発生させる
  • このリンギングを共振周波数(2~6MHz)になるよう調整しサルフェーションを除去する
  • 共振周波数は3.26MHzであるとの説がある引用元:デサルフェータ―3号機(準備)
## 回路解説
  • L1:220uH 2A
  • L2:470uH 1A
  • C4:470uF
  • FET:2SK2382 200V 15A
  • R1:
  • R2:
  • C1:
  • f: Duty:

実験的/解説的

  • L1:100uH / -> 47μHに変更
    (FETに与えるON時間が4μsで十分ということはL1も小さくて問題ないということになる)
  • L2:470uH / -> 220μH
  • C4:470uF / -> 440uF
    リンギングピーク電圧を上げるために容量アップしてる傾向があるのだけど実際のところはどうなのか?
  • FET:2SK2232 60V 25A / -> 2SK4021 250V 4.5A
  • R1:
  • R2:
  • C1:
  • f: Duty: (pulse 4μsがベスト) /

e-DIYで行こうモデル LTspiceシミュレーション

Shio-Gのblog デサルフェーターの制作

  • L1:350uH
  • L2:680uH 2A
  • C4:470uF
  • FET:EKIO4047 40V 60A
  • R1:
  • R2:
  • C1:
  • f: 7.4kHz Duty: (pulse 4us)

要素実験

各部品の影響を膨大な実験結果と考察とともに公開していてとても有効。頭が下がる。

各部品の呼び名は次の回路図による。

設計のステップと考え方

  1. 555IC で設定できるON時間を選ぶ。長い方がパルスが大だか、消費電流が大。(バイポーラ555は1.2usが小さいほうの限界。200nsと極短の服部モデルは使えない。)
  2. 磁気飽和すると大電流がコイルに流れて焼損するので、コイルの容量でON時間を見積もる。(時定数 L/R が62%で目安になる)
  3. ON/OFFのデューティーは 1/25 から 1/30 が良さそう。(服部モデルの周波数は$\displaystyle \frac{1}{200ns \times 25} = \frac{1}{5us} = 200kHz$)

服部モデル
 小さいコイル1uHを200kHzでON/OFF
 大リギング、発熱に有利、短時間で復活

23V回路図

記号は上図による(前述とは違う)

  • L1:1uH
  • L2:330uH
  • C4:10uF
  • FET:FDU6N25 250V 4.4A / 2SK4041 250V 4.5A
  • R3:750 - 1k point:C3のチャージ電流をなるたけ小さくする
  • R4:43k
  • C3:100p
  • f: 200kHz Duty: 4% (pulse 2us 200kHz )

・1uHのインダクタが磁気飽和すると燃える。飽和時間は時定数(63.2%)程度を見とけば安心。
$\tau=\frac{1[uH]}{0.3[\Omega]} = 3.3 [us]$

服部モデル部品リスト

Excel

服部モデル解説

動作モニタ用LEDに高輝度LEDを使ったうえで高めの抵抗4.7Kを使う。その理由はL1で作ったパルスの100%がD1に行って欲しいところ、D2(の寄生容量)→LED_B保護用のD8→R1という経路で逃げるから。

動作開始電圧はD4のツェナーで設定します。
11.75(D4のツェナー)+0.6(2SA1015のVBE )+0.65(D3の1N4148のVF)=13.0
D9,R7(24ZD/24VR)は定電流回路

  • L1:10uH
  • L2:330uH
  • C4:220uF
  • FET:
  • R3:3.3k
  • R4:130k
  • C3:470p
  • f: 23kHz Duty: 2.5% (pulse 2us? )

実車装着記録

宗平モデル

PNP type デサルフェーター(情報収集編①)(なじょんしょば)

回路図

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