バッテリーと充電器の仕組み



充電の仕組み

電池の中には、化学反応を起こす物質が入っています。充電とは化学反応を起こさせる状態にすることです。

水が水圧により高い所から低い所に流れるように、電気も電圧の高い所から低い所へ流れるので、充電池の電圧よりも少し高い電圧にすることで充電できます。しかし、電圧が高ければ良いというものではなく、電圧が高すぎても、電池側はすべてを吸収できません。溢れた電気は熱になります。

電流も大きければ良いというわけではなく、内部抵抗が関係します。急速充電については下に記載しています。

モバイルの充電池

充電池にはニッカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池がありますが、モバイル機器の電池はリチウムイオン電池です。リチウム電池は、500回以上の充放電に耐えられる、軽いのが特徴です。容量以上に充電する「過充電」や容量以上に放電する「過放電」が問題ですが、それを防ぐための安全回路が組み込まれています。

充電し続けると問題があるのか?

以前は、充電しすぎると充電池(バッテリー)が劣化すると言われていました。しかし今の充電池(バッテリー)は電力管理 IC が搭載されていて、過充電・過放電などを防ぐ安全回路組み込まれているので大丈夫です。

ひと昔前の話ですね。

充電器の種類

  • 長時間充電器
    流れる電流が少ないために、充電完了に8~10時間かかる
  • 急速充電器
    溢れた電気は熱となり、充電池にダメージを与える可能性がある

しかし、最近の充電池には、満充電時を感知し、充電池のダメージを回避する回路が組み込まれています。(参考 SONY)

長時間充電器・急速充電器のメリットとデメリット

長時間充電器は充電完了までに8~10時間がかかります。急速充電器は時間を短縮できることがメリットですが、溢れた電気が熱となり、充電池にダメージを与える可能性があります。しかし、現在発売されている充電器は電力管理ICが搭載され、ダメージを回避する回路が組み込まれているので、神経質になる必要はないかと思います。

充電電流の単位 mAh

充電池には電気容量の単位が表示されています。

電気容量の単位

mAh(ミリアンペアアワー)やAh(アンペアアワー)と記載されているのが、電気容量の単位です。

iPhone6とXperia X Performanceのバッテリーの場合

  バッテリー容量  
iPhone6 1,810mAh 1810mA消費した場合1時間使用できるという意味
Xperia X Performance 2,570mAh 2570mA消費した場合1時間使用できるという意味

急速充電の仕組み

家庭用のコンセントからUSB端子を介して多量の電流を流します。充電器には、1A、2A、3Aと表記されていて、それが電流の最大値です。USBの規格でUSBの電圧は5Vと決められています。

規格 電流 電圧
USB 1・USB 2.0 500mA 5V
USB 3 900mA 5V
USB Type-C 1.5A・3A 5V

充電されるスマートフォンやiPhoneには抵抗があり、USB2.0に合わせ、抵抗は10Ωに設定されています。

V(電圧)=IR(電流×抵抗)
5=0.5R R=10Ω

充電器は3Aの電流を流せるとします。USB側からスマートフォンやiPhoneに電流の情報が伝わり、スマートフォンやiPhoneは抵抗を下げます。それによって急速充電が可能になるのです。

容量12,000mAhのバッテリー

  • おすすめポイント 1,2000mAhのバッテリー
  • iPhone6を4回充電可能
  • 2年間保証
  • おすすめポイント Quick Charge 3.0技術で高速充電可能
  • 世界最小、最軽量

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