以下の続き。
masahero.hatenablog.jp
要求仕様を満たすために考えるべきことは、まずどうやって入力消失後30秒間出力を維持するか。
とりあえずぱっと思いつくのは以下の２つ。
それぞれのメリット/デメリットは以下の通り。
- コンデンサ
- メリット
- 充電は特に制御が必要ない
- ５年程度では劣化を特に気にする必要がない程度には長寿命
- デメリット
- 放電時は残容量に従い線形に電圧が低下するので電圧を一定に保つには何らかの制御が必要
- 容量が少ない
- メリット
- 二次電池
- メリット
- 放電時の電圧変動が少ない
- 比較的容量確保が楽
- デメリット
- どのタイプの二次電池かにもよるが大抵充電制御が必要
- 寿命を気にする必要あり
- メリット
どちらにするか決めるためにも、求めるものを整理していく。
ラズパイシャットダウンの時間確保用なので最終の出力電圧は5V、ラズパイの最新モデル4Bが資料によると最低2.5Aを必要としているようなので最低でもで13Wを30秒間出力できるもの。
13Wを30秒なので、でだいたい110mWh、ないし
で390J。
容量だけを考えると二次電池ならかなり小さいものでも余裕で確保できるが、小さいものだと出力2.5Aを確保できない。
二次電池から選択する場合は、容量よりも電流量がネックになる。
ちょっと調べてみた限りではリチウムイオンだとかニッケル水素は2.5Aを確保しようと思ったら2.5Ah以上が必要みたい。
電池のデータシートにやたらとCが出てきて、最初電荷の単位クーロンだと思ってて意味不明すぎたんだが、どうも全然別の単位で全容量を1時間で放出しきる電流量が1Cらしい。紛らわしすぎる。
リチウムイオンだとかニッケル水素の電池が1C以上取り出しちゃいけないようなので、30秒間だけのはずが1時間以上持つものが出来上がってしまう。
期待していなかった鉛蓄電池が重いけどこの用途には向いてるみたい*1。
コンデンサの場合、大容量を確保しようと思うと電気二重層タイプになる。
しかし電気二重層タイプは耐圧が著しく低いので仮に2Vで充電するとして、かつ出力電圧維持の都合上容量の7割までしか使えないとすると必要な静電容量はだから
で650F。
650Fを1つで確保はできないので6つぐらいを束ねることを考える*2。
となると、束ねたコンデンサ間の電圧に偏りが生じないよう制御する必要が出てくる。
需要はあるみたいで専用にICが出てる*3。
ただ、なんといってもでかい。
2.5V/150Fという製品があるが直径35mmの高さ50mmと中々でかいものが6個とバランス制御用ICでかなり実装面積が必要となるし、お値段が１個2000円ぐらいするからラズパイ本体よりも高くなること必須。
