🌤ソーラー充電📱ケータイ🔋バッテリー…の相関

ここの所ソーラー充電器 Ni-MH編を閲覧する人が増加しています。
自然災害が多い日本なんですが、市販のソーラー充電器とか本当に使えるんかいな?




防災のために用意したのに「何これ使えねぇ!」とか、
笑っちゃうけど笑えない状況かも知れませんな。(爆)
勉強代を払ってから災害時に確認するっていうのはねぇ〜。
お金以外にも色々ありそうですな。

てな訳で今回の内容は、
頭を使って防災してみんべ。







【あやしい市販ソーラー充電器】
内部構成ですが、簡単に絵にしますと下図の感じです。
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うたい文句で目を引くのが20000mAh等々と書いてあるやつ。
あれはバッテリー内臓タイプの容量の事です。
バッテリー無しの製品は13000mAh等々の記載が無いですよ。
ソーラーパネルの発電能力とは何も関係ありません!(爆)

次に判りやすそうな記載が「最大5V/3A」とかですが、
「最大」っていうのが引っ掛け問題になってます。(爆)
結論を先に書きますが無意味かも? 損失を含まない単純計算かも?
実際の充電能力を表した記述ではありませんが、嘘は書いていません、
という? 数値を大きく見せる宣伝のテクニックです。(爆)

さてどうしましょう?
市販のソーラー充電器でアテになる記載は「W」数ですよ。
まあ20Wとか25Wとか必ず書いてあると思います。
パネル部分の発電電力に嘘は書けないでしょう。
要チェック「◯◯W」!
記載の無いソーラー充電器は買わない方が良いと思います。(爆)

ちなみに、
太陽光エネルギーを電力に変換するという、変換効率ですが、
「変換効率20%以上です!」などの記載は全部無視してOKです!
今回の内容に対して、な〜〜んも関係ありません!(爆)
マジですか?
ソーラーパネルを選択する目安は「W数」「寸法」「重さ」これだけ!








【ほんとの出力?】
ソーラーパネルのW数が判ったとして、どこに違いが出てくるんでしょうか?
今回の例ではケータイ充電用なので出力電圧は5Vです。(旧型USB端子の。)
すると違いが出るのは出力電流の差です。

よく知りませんが、
iPhone Xを5W充電器(5V1A)で充電すると3時間弱くらい掛かるとか?
という事は? 半分の2.5W充電器(5V0.5A)なら倍の時間が掛かるんですか?
・・・
「3分間、待つのだぞ。」
「腹が減っても、じっと我慢の子であった。」(爆)
くーっ、
いやちょっとっ! そういや在庫切れでした。
ボンカレー買っとくか。(爆)

・・・?
じゃなくて、
電流が多いほうが早く充電できて良い訳です。
電流が少ないと、大五郎が炎天下で日干しになっちゃう。(爆)


次に、
ソーラーパネルは理想どうりに働くか? という疑問ですな。
朝昼晩で太陽光の当たる角度が変わっちゃいますが?
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ちょっと影になると全然ダメですけど?
パネルの温度が熱くなって効率が落ちるとか、理想どうりに使えません。
しかし色々な要素がありまして、
それらを科学的に解析し統計的に数値化するのは非常に困難、不可能かも?

どーしたら良かんべ?
ま〜その、AIより優れた解析能力を使うしかねぇですな。
それは勘ですよ、そして世間の評判です。(爆)

まったく科学的じゃありませんが、何となく色々加味しますと、
ソーラーパネルの実力は50%(爆)
ずいぶんとアバウトだなコリャ。(爆)
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さらにスイッチング電源の損失があります。
接点とか配線にも損失があるでしょう。
これらを計算式に入れ込むとどうでしょう?

[ソーラー発電能力] ≒ [ソーラーパネルW]*[実力50%]*[SW電源等の効率85%]

ここで
[ソーラー発電能力]=[電圧]*[電流]
と置き換えます。

[電圧]*[電流] ≒ [ソーラーパネルW]*[実力50%]*[SW電源等の効率85%]

式を変形すると
[電流] ≒ [ソーラーパネルW]*[実力50%]*[SW電源等の効率85%]÷[電圧]
[電流] ≒ [ソーラーパネルW]*0.5*0.85÷[電圧]

[電流] ≒ [ソーラーパネルW]*0.425÷[電圧]・・・・式①
勘とか噂とか、テキトー過ぎるんでちょっとナニです。(爆)








【ほんとかな?】
例として、当方が前に作ったソーラー エネループ充電器はどうでしょう?
式①が当てはまったら面白い!
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上写真のソーラーパネルは1W(2V500mA)でした。
充電する対象のエネループの電圧を1.2Vとします。
式①に代入。

[電流] ≒ [ソーラーパネルW]*0.425÷[電圧]
[電流] ≒ [1Wのパネル]*0.425÷1.2V
[充電電流] ≒ 0.35A
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実際に測定した結果はソーラー充電器 Ni-MH編に記載しました。
だいたい0.4A〜0.3Aだったので、計算結果は実物に合致しています!
おろっ? 勘が当たったんかも?
いやいや偶然かな。(爆)


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次の例です。
アマゾンで売れ線の某ソーラー充電池を見てみました。
こんな写真。(爆)
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宣伝文句によりますと、
「16W 2ポート 各ポートそれぞれ最大5V/2.4Aまで、合計3.2Aまで。」
大きさ:展開時約65×24cm(デカい面積ですな。)

さて発電量が最大16Wに対して、最大出力は?
16W=5V*3.2A
計算通りです。宣伝と合ってますな。(爆)
この数値に騙されちゃダメですよ。ただの単純計算ですから。

えー、パネルが16W、出力電圧は5V。それを式①に代入しますと・・・
[充電電流] ≒ [16Wのパネル]*0.425÷5V
[充電電流] ≒ 1.36A

およよ! 商品説明よりもだいぶ少ない!
「各ポートそれぞれ最大5V/2.4Aまで、合計3.2Aまで」は出ないの?
半分以下ですか?(爆)

んーしかしそれを裏付ける様に、
アマゾンの該当ページで質問欄やレビュー欄を見ますと、
「晴天でも0から100%にするには四時間以上かかります。」
「天候にもよりますが満充電するとなると3000mahクラスのスマホで5~7時間くらいは・・・」
という記載が?
これは5W充電器(5V1A)と同じくらいの性能に思えます。
やっぱり?

という事で、もしかして?
計算式①はだいたい当たってる
で〜〜〜っ! うそ〜ん!(爆)

・・・
まあ信じればの話ですが、
市販の類似のソーラー充電器も計算できると思います。
買わずに判断できるかも知れませんよ?










【やたら時間が掛かるけど?】
次は電池の話。
当方のソーラー エネループ充電器ですが、
エネループ1900mAhを充電するには8時間くらい掛かっていました。
なんか長すぎるんじゃねーん?
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エネループ1900mAhを0.35Aで充電しました。
1900mAh÷0.35A=5.42h(5時間25分)
しかし実際には8時間くらい?
えー? 計算結果と合ってないじゃんよ! 非科学的!

んーどうでしょう?
充電している最中にエネループが少し発熱しますよ! これは損失です。
熱になって消耗する以外にも色々エネルギーが無駄になっているかも?

つまり本当の科学的には、
不純物や結晶の欠陥や、接触抵抗や分子摩擦などなど、
単純な計算には入っていない様々な要素があるんですよ!
それ全部を計算に含めない理論式なんか、全く科学的じゃない!!!
・・・
と言っても、
あまりに膨大な要素があって計算式を立てられません。(爆)

そこで今度もAIより過れた解析機能を使う訳ですよ。(爆)
出たっ! また勘ですかっ?(爆)

当方の総合経験値を基にして閃めいた数値は、
単純計算よりも1.4倍の充電時間が掛かる? のかも?
という神秘的な法則性です。(爆)


その法則性を確かめる次の例として、アイポン!
Wikipediaを参照しますと、iPhone Xの内臓電池は2716mAh @3.82Vとの事。
これを充電する場合を考えてみました。
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5W充電アダプタ(5V1A)と同等の充電器とします。
まあ同じ能力ならコンセントから取ってもソーラー発電でも同じです。
USB接続したiPhoneの内部にはスイッチング電源が組み込まれています。
入力した5Wの電力を3.82Vへ変換して充電していると思います。

充電電流=5W÷3.82V
充電電流=1.31A

充電に掛かる時間は
時間=2716mAh÷1.31A
時間=2.07h

しかし、
噂話によるとiPhone Xの充電は5W充電器で3時間近く掛かる?(爆)
という事で例の神秘パラメーターを掛けて・・・
2.07h*1.4倍=2.9h(2時間54分)
う〜〜む?
「5W充電器で3時間近く掛かる」という話と同じ結果?
当方が編み出した奥義、奇跡かも?(爆)

単純計算よりも1.4倍の時間が掛かる は、
あながち間違ってもいない様な感じがしますが?
俺の中では。(爆)









【エネループはモバイルバッテリーになるか?】
色々比較してみんべ?  (単位に注意!)

種類 電圧*電流*継続時間 容量(計算結果)
エネループ1本 1.2V*1900mAh
2280mWh
エネループ4本 1.2V*1900mAh*4本
9120mWh
エネループ8本 1.2V*1900mAh*8本
18240mWh
モバイルバッテリー
10000mAh
3.7V*10000mAh
37000mWh
モバイルバッテリーの中身はリチウムイオンポリマー電池(LiPo電池)でしょう。
LiPo電池の電圧はおおむね3.7V、あるいは3.3Vでしょう。

これに対して例としてiPhoneを2機種。(Wikipediaを参照しました。)

種類 電圧*電流*継続時間 容量(計算結果)
iPhone8
1821mAh@3.82V
3.82V*1821mAh
6956mWh
iPhone X
2716mAh@3.82V
3.82V*2716mAh
10375mWh

この表だけで、単純に容量を比較して可否判断しちゃダメですよ。
いろいろな損失がありますが、上の方に1.4倍の時間が掛かると書きました。

つまりx0.7を計算に入れて、こうなります。
[充電回数]=[モバイル電池容量]*0.7÷[スマホ電池容量]・・・式②
(単位に注意! 電池容量がmWhです。)

iPhone8を充電するには?
エネループ4本でOKですか?
式②を使ってみますと?
[充電回数]=[エネループ4本]*0.7÷[iPhone8]
[充電回数]=9120mWh*0.7÷6956mWh
[充電回数]=0.92
いや〜足りないってさ!(爆)
100%充電できないかも?
(ホントかどうかは実験して確かめてみる必要があります。)


同様に乾電池4本を使ったモバイルバッテリーが売っていますな。
iPhone8には能力不足かも?
しかも1回ポッキリで満充電不能です。(爆)


iPhone Xを充電するのはエネループ8本以上が必要ですな。
[充電回数]=[エネループ8本]*0.7÷[iPhone X]
[充電回数]=18240mWh*0.7÷10375mWh
[充電回数]=1.23
1回くらい充電できるってさ!
エネループ8本です。重そうですな。(爆)


市販モバイルバッテリーの10000mAhというのなら?
[充電回数]=[モバイル10000mAh]*0.7÷[iPhone X]
[充電回数]=37000mWh*0.7÷10375mWh
[充電回数]=2.49
2回半近くは充電できる?
しかし災害時には10000mAhを充電する手段が無さそう?(爆)
(10000mAhを充電するソーラー充電器も同様に計算可能ですな。)


注意!
過充電防止回路があるので充電容量は公称値よりも少ないかも?
よって計算値よりも充電回数が減る場合もあるかと思います。要考慮。






【けっこう難しい】
上記の様な机上計算だけで、使えそうな市販品を探せるかも知れませんな。
たぶんですが、
ポケットサイズで使えそうなソーラー充電器は・・・無さそうですが?(爆)
モバイル型でもけっこう大型になっちゃう気がします。
モバイルバッテリーは小型でも大丈夫でしょう。知らんけど。

それ以外に、
けっこう安心な構成を考えると、
こうなっちゃうかも?
e0298562_10105623.png
あーやっぱり物置小屋の屋根とかに設置するタイプ?(爆)

当方は実行しませんが。
パーツを買ってきて配線すれば完成するでしょう。
どのパーツが適合するかはショップで聞けますよ。
ぼられるかも知れませんが。(爆)
あるいは他のサイトをご参照くださいな。







以上です。
記事に出てきた「式」ですが、世間では通用しませんよ!
だって当方がテキトーに考えたオリジナルの式なんだも〜〜ん!(爆)
別機種などで再計算したりして、十分にご検証いただき、ご判断願います。

当記事を鵜呑みにして災害時に役立たない場合があっても、
当方は一切関知致しません。
ネタを採用したのは貴方の判断ですから責任の所在も貴方にあります。
あくまでも皆さんの自己判断、自己責任にてお願いいたします。









あのね、
当方は消費生活センターじゃないんですよ。(爆)



















まあこの程度なら何とか可能?
しかし、このSW電源は電池がヘタると電圧もコケちゃって。(爆)
難しいやいね。
e0298562_17261184.jpg
充電不足のiPod touchンコ、の図。
縮小中〜〜。(爆)

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by ca3080 | 2018-10-04 00:33 | 電子工作(一般)
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