充電管理基盤(電子工作)

リチウムイオンバッテリーを充電しながら
機器が使用できるようにしたいのですが
充電管理基盤というのを購入すればよろしいでしょうか?
自分なりにネットで調べてみたのですが、イマイチわからなかったので確認の意味をこめて
質問しました。

用途

リチウムイオンバッテリー(3.7V)でも使用出来て
外部電源5V1Aでバッテリーが充電できると同時に機器の使用も可能にしたいのです。

①外部電源を外すとバッテリーの電源で機器が駆動する。
②外部電源5V1Aを差すとバッテリーの充電が行われて、機器も作動するようにする。

過充電が起こらないような安全な回路基板でお勧め等ありましたら教えてほしいです。
またこのような回路の原理を詳しく説明しているサイトや動画がありましたら教えてほしいです。

質問者からの補足コメント

• 原理は説明しているサイトを読んで勉強するつもりです。
  わからないならするなというならいつまでも進歩がありません。
  一番私が取りたいのは、充電管理基盤の事なのでこれを購入したらいいのかどうかだけ知りたいのです。

  No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2018/09/23 11:10

• 事故を起こして失敗して人間は成長するもの。
  最初からの成功なんて求めてません。
  そこから得るものはたくさんある。
  そういう事故や失敗を恐れてたら進歩はなにもない。
  説教するためなら回答しないほうがいい
  ここは質問者に対して、親切に回答を求める場です。
  あなたに親切心があるのなら情報を教えてください。
  なければスルーしてください

  No.2の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2018/09/23 11:45

• 充電管理基盤に接続するのは、バッテリーの+と-の配線と
  機器を動かす為の+と-の４本の配線を接続するシロートでも出来る事なのに
  どんな事故が起きるのか不思議でたまりません。
  火災とか起きたとしても、それは自己責任だから誰にも迷惑はかからない。
  私もリチウムイオンバッテリーの付き合いはもうかれこれ８年くらいありますから
  危険性は十分に知ってます。
  プロテクト付き、無しの２種類があるのも知ってます。

  No.3の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2018/09/23 12:22

• アマゾンのサイトレビューみてたら結構シロートさんぽい人も使ってるみたいですけど
  それに電子工作は始めたばかりではなく最低限の知識くらいはあります。
  テスターも持ってます。
  リチウム電池に関する知識なら数年あります。
  回答者の方達が私を軽く見過ぎていると思う。
  特別に詳しくはないけど、危険性の知識くらいもあるし、部品を逆向きにつけたりショートさせたりすれば、発火、爆発するのも十分承知している。
  それなのに危険だ、知識がないからやめておけはおかしいと思う。
  こちらで教えてもらわなくても、時間かけてネット検索すればわかる事なので
  結局の所は、まず自分でこれをする事は間違いないという事だけは言っておきます。
  情報集めるのに時間がかかるのでここで簡単に教えてくれれば探す時間も省けるとおもったので
  質問したまでです。
  なので今後、忠告は必要ありません。

  No.4の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2018/09/24 22:09

• 回答してくれた方の忠告は悪いとは思いませんが
  私が電子工作を趣味としていて、これから作るものも充電回路は必須だし
  この回路がなければ工作も出来ないので
  自分が死のうが家が燃えようがこれはやり遂げます。
  なので人の心配の一切無用なのです。
  完成させなければ自分の気が収まらないので。

    補足日時：2018/09/24 22:17

• 私はNO.8さんのような回答がほしかったです。
  NO.8さんをベストアンサーにいたします。

    補足日時：2018/09/28 20:10

No.8 ベストアンサー 回答者： kup-ue 回答日時： 2018/09/28 06:51

一応ことわっておきますが、安全にリチウム充電池を使うことにも多少は携わっていますが、元々はメカ屋で電気屋ではなくどちらかと言えばメカの計算の方が得意です。

（リチウム充電池を安全に使うための社内の審査にも加わったことがあります）

さて、この程度の負荷なら、良くあるように充電回路にLiPo（ポリマー型のリチウム充電池）の小さな奴と、出力を同時にぶら下げて出力電圧を特別に下げる必要があれば３端子レギュレーターを噛ませれば良いだけのことでは？（LiPoには高い電圧が絶対に戻って来ないことを確認してください）
LiBが充電されるか放電するかは電源と出力の大小で単純に決まるだけでしょう
間違ってもでかすぎるLiBを使わないように
本当にLiBわかってるなら連続充電を保証しているものが少ないというのも知っていなければいけません。
私なら怪しげな充電器を使う前に絶対に安全な電圧超えないように注意しますね。　アマゾンの4.2V±１％ってそのまま使うには危険じゃありませんか？
評価見てると充電用ICが手に入らないから自分で工夫できる人が使ってるようですね。
大した電力、入りそうもないから4.1Vで充分では？
充電電圧はかなりシビアに制御できないといけません
http://scw.asahi-u.ac.jp/~sanozemi/Sakuhin/LiIon …
などが参考になると思います。ちゃんと充電電流も設定できます。

それと、保護回路付きのLiPoを必ず使ってください。万一のときに回路側とセルを遮断してくれるはずです（LiPoだとセルだけでなく普通に小さな保護回路が付いてあるのが売ってます）
それでも１０００ｍAh程度になると家を燃やすことが可能です。２００ｍAh程度のLiPoだと、回りの樹脂を熱で溶かすだけで済む場合が多いでしょう。

LiBの安全な使用方法は単純で「仕様に書いてある通り守る」ですが、ちゃんとした仕様書手に入るとは限らないし、長時間充電保証しているものは意外と少ないし、ひょんなことから過大な電圧が掛かる場合は結構多いので対策をして家を燃やしたなんてことにならないように。

検査機関でさえ、テスト中に爆発させて消防から使用禁止くらったと言われているくらいなので（でかいやつだと思いますけど）
ま、２００～３００ｍAh程度のもので済めば大きな事故は起きにくいとは思うので、御存じだとは思いますが万一発火してもケースより外部に被害が出ないように気を付けてください

この回答へのお礼

詳しい解説ありがとうございます。
とても勉強になりました。
他に回答してくれた回答より、かなり説得力のある回答だと思います。
私のやりたい事に加えて、バッテリーの危険性についても詳しく説明してくださいまして大変感謝しております。
このような説明を聞いたら、辞めておこうかなという気にもなります。
もう少し情報や勉強が私には必要なので今回は詳しく話を聴けただけで良しとします。
ご協力ありがとうございました。<(_ _)>

お礼日時：2018/09/28 20:07

No.7 回答者： kup-ue 回答日時： 2018/09/27 14:48

う～ん、LiBの充電条件の説明が要らないとおっしゃっているらしいですけど、それなら何が知りたいのでしょう？

単純に充電池を充電しつつ、充電池から電力を取りだすだけのことでは？
もちろん、使用する機器から充電池に悪影響のあるノイズや電圧などが掛かる恐れがあるならそれを避けなければいけませんが
負荷は、当然１セルのLiBで安全に動作する機器なんですよね

まさか、レゴのブロックのように組み合わせれば動くなんて発想でもないでしょうし
負荷の仕様もLiBの仕様も無いんだし

この回答へのお礼

もうちょっと具体的に説明します。
例えば・・・
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-06519/

こちらのタイマーを作ったとします。
このタイマーは、3Vの電池を使いますがいずれ電池はなくなって使用できなくなります。
私がやりたいなと思うのは、これを充電式に変えたいという事です。
しかも、充電しながらでもこのタイマーを動作させる事ができるようにしたいのです。
どうすればいいでしょうか?

というような質問なんです。

お礼日時：2018/09/27 20:59

No.6 回答者： kup-ue 回答日時： 2018/09/26 15:24

リチウム充電池の安全に充電する原理は簡単です。

充電池の仕様書などで保証する充電電流と充電電圧（4.2V/セルが多い）をきっちり守ってCC-CVで充電すれば良いです。
ただし、充電電圧はシビアです。たとえば4.2V/セルのもので4.25Vで充電しただけで発火する例があります。
使用領域と危険領域が非常に接近しているのがリチウム充電池（一般的なコバルト系など）の特徴です。
周囲温度などに関わらず十分な温度特性を持った充電回路が必要になります。

最近は、リチウム充電池の充電用のICを使うのが普通です。ググればたくさん出てきます。

大概のリチウム充電池には、過電圧と過放電、過電流を防ぐ保護用のICを使った保護回路が付いています。間違った充電をした場合は、自動的にFETなどで遮断します。
空ものラジコン用の電池の場合はこれが付いていないのが多いので大変危険です。
リチウム充電池はまた長時間充電することも推奨されていない場合がほとんどです。
満充電の状態を長い間続けると発火する事例があるからです（最近は滅多にないと思います）。
電圧は危険に直結するので、充電電圧を4.1や4.0Vに落として充電するのは有効だと思います（１００％確実とは言えませんが）

できればポリマー型のものをお使いください。ポリマー型の方が大きな事故は少ないです。内圧も勝手に膨らんで吸収します。ただし、傷は付きやすく傷は劣化や発火の直接の原因となるので注意してください。

単セルでなく複数のセルを使うときはより注意が必要です。各セルごとに電圧を測って充電するのが理想ですが、実際にはそれを省力してアンバランスのせいで起きる事故が多いです。

昔、パルスで高めの電圧を掛けて充電して発火事故を多発したメーカーもありました。

実際の充電回路は　「リチウム充電池 充電回路」でググれば結構出てきます。
電圧には十分注意して作ってください。
リチウム充電池はそれと同じ重さの鉄を溶かすエネルギーを貯めることができます。
爆発して消防が出動して使用禁止になった検査機関の測定機もあるらしいですよ

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
今回は、他の方がバッテリーの危険性について色々とおっしゃってますけど
私の質問は、バッテリーを充電しながら電子機器を動かしたいので、そういう基盤を購入したいという質問です。
なのでリチウムイオンバッテリーうんぬんを聞きたいわけではありません。
詳しく説明してくださった事には感謝しております。

https://www.amazon.co.jp/EasyWordMall-5%E5%80%8B …

こんなやつです。
これだと、USBで5V1Aで充電されるようですので
こういうモジュールを使って、バッテリーが空の時は外部電源を繋げてバッテリーを充電しつつ
電子機器も動かせるようにしたいので、これを買えばいいのかな?と思っています。
バッテリーが満タンの時は、外部電源を外して、バッテリーで電子機器を動かす。
要するに、バッテリーを取り外して充電するというのがめんどくさいし、自作の電子工作をする場合、箱の中にバッテリーを入れたほうが
見た目がすっきりします。
一々、箱をばらしてバッテリー取り出して、充電して、また蓋をするみたいなややこしい工作はしたくないのです。
できれば、その辺わかる人に詳しくお聞きしています。
もしわかれば教えてください。<(_ _)>

お礼日時：2018/09/26 21:29

No.5 回答者： shibamint 回答日時： 2018/09/25 21:14

No4です。

回答を修正します。
(修正前)志(こころざし)はあっています。
(修正後)志(こころざし)が間違っています。

理由
>自分が死のうが家が燃えようがこれはやり遂げます。
>なので人の心配の一切無用なのです。
いきなりエベレストを準備なしにチャレンジするようなものです。
遭難したら、救助隊に迷惑がかかります。
火災になったら、隣近所に被害がかかります。
心配しているのは、そのような第三者なんです。

アドバイスしている方々は、まずは鉛バッテリー
次にニッカドなどの充電回路設計を経験していると思われます。
リチウムイオンはこれらと次元が違うのですよ。
私だって、アマチュア時代の自作の充電器で鉛バッテリーを
爆発させましたからね。

仕事でリチウムイオンの充電回路が必要になったときは
専門会社にお願いしましたよ。
さすがに、とある分野でトップクラスの会社なので
私が知らない(勉強足らず)こともあり、教えていただきました。

時代が違うとはいえ、このような場で気軽に聞けることは
良い時代でもありますが、強していわせていただくなら
安易に物事を考えすぎているということです。

まずは安全を意識しないなら、それは独りよがりということで
本当の意味での趣味にはなりません。

車を危険にチューニングして公道を走る。
勝手に海に潜って海産物を採る。
線路に入って鉄道車両を写す。

趣味として片づけられないことが多すぎます。

やりたきゃ、やれ、というわけにもいかないのです。

もう、知識うんぬんの話ではなくなりましたね。

No.4 回答者： shibamint 回答日時： 2018/09/24 21:44

志(こころざし)はあっています。

みなさんが言っているのは
事故があってからでは、遅いということです。
文面からの想像ですが、基礎知識が不足していると思われます。

国内メーカは電池単体を売ってくれません。
必ずB to Bで仕様書を交わします。
なぜなら、充電制御に一定の技術が必要だからです。

充電のことばかり質問していますが
充電する前には、電圧測定をします。
電圧が不足していれば、充電はしないことも必要なのです。
(実際はウェークアップ電圧を加えて、何回か確認します)

回路設計、部品選択、部品実装は当たり前ですが
前述の動作はすべてファーム(ARM)で行います。

充電管理基盤があったとしても
動作を理解しファームが扱える技術が必要です。

ということで
一般素人が手を出すには危険すぎるということです。

No.3 回答者： n556 回答日時： 2018/09/23 12:08

生半可な知識で実験して取り返しのつかない怪我や火災などを心配した老婆心から回答しています。

充電式電池にほぼ半世紀の付き合いがあります。

No.2 回答者： n556 回答日時： 2018/09/23 11:32

補足を読み大きな知識の欠落を感じました。

事故を起こさないうちに諦めましょう。

No.1 回答者： n556 回答日時： 2018/09/23 11:02

個々の部品で組み立てればできます。

しかし原理を知ることと実用品を完成させることは技術的に大きな隔たりがあります。ここで質問するレベルならやめましょう。