自動車のバッテリーには鉛蓄電池が使われています。継ぎ足し充電をしてもメモリー効果無い(供給電力量が減らない)といった大きな利点があります。有効な電極面積が減り、電力容量が減ってしまうことです。(サルフェーション)放電時には、正極では極板の二酸化鉛が硫酸鉛に、負極では極板の鉛が硫酸鉛に変化します。充電時には放電時の逆の反応が起きて硫酸鉛は二酸化鉛と鉛となります。数年後にはセルモーターを回す電力が供給出来なくなってバッテリーの交換となります。そこで、極板に付着した硫酸鉛を剥がし、出来れば再び電解液に戻すことを出来ればバッテリーが復活することになります。いうことで、検索すると、先達さんが「パルス充電器」を自作して好成績を得ているらしいので私も自作してみることにしました。安価で購入できるのでわざわざ自作することも無いのですが、自作した場合はメーカー品で充電拒否されるような鉛蓄電池にでもパルス充電を継続できることです。電圧を安定化した外部電源とバッテリーの間に入れて充電するものに変えました。電圧変動が後述する2SK2382をONにし、過大なサージ電圧が掛かったらしく、3端子電源ICとタイマーICを壊してしまいました。下記が今回自作した回路です接続コード、充電器用ワニ口クリップ以外は、秋葉原の秋月電子通商でそろえました。2SK2382のドレインとソース間に流れる電流をON/OFFします。L2に流れる電流はL2内に磁気エネルギーとして蓄えられます。コイルL2に蓄えられた磁気エネルギーは解放されてダイオードD2を通して一気に鉛蓄電池のプラス極に加わります。ダイオードD2は逆流防止に入れていますが、5A以上流れることがあるので熱くなります。放熱板が付けられるダイオードを選んだ方がよいかもしれません。ダイオードD2を除くと、このページの末尾に書いたように充電が進んでもパルスの先頭値が高くなります。LM2940と、コンデンサーC2、C3,C4を省いても支障ないです。出力電流が増して2SK2382が熱で壊れるリスクが高まります。ダイオードD2が温まるぐらいの電流は流れます。15V弱ぐらいの定電圧充電を兼ねる場合は、3端子電源ICを入れるかNE555の電源端子と外部電源の間に数十Ω程度の抵抗を入れてください。抵抗を入れると、NE555の外部出力の電圧と電流が下がり、2SK2382の出力電流も下がります。この抵抗を300Ωぐらいにすると、パルスの尖頭値が17Vぐらい、回路全体に流れる電流は70mAぐらいまでに下がります。NE555の電源の最大電圧が16Vなので、周囲の温度が上がっても超えないようにしてください。ブラウン管のアナログオシロスコープで、鉛蓄電池に繋いだ状態で電極間の電圧を測ってみました。スケールは、時間軸(横軸)の線間が10μS、電圧軸(縦軸)の線間が2V。波形の基線(最も輝いている水平線)の電圧は約15Vです。パルスの最大電圧はバッテリーの状態によって異なります。パルスが基線より下にも出ているのは、鉛バッテリーと接続コード等が持つインダクタンス成分(コイルと同じ作用)のためです。下の写真は、バッテリーを繋がない状態(負荷はオシロスコープだけ)の出力パルスです。電圧スケールは5Vなので、パルスの尖頭値は基線から約27V部品定数が異なる回路のものなのでパルスの尖頭値は違います。このページの末尾に記載した回路のものです今回自作したパルス充電器では、パルス幅2~3μ秒ですが、シュミレーションソフトではパルスが出ているときに1A近い電流が流れています。自作したパルス充電器で計30時間充電した結果、物凄い勢いでエンジンが掛かるようになりました。いた朝で12.7Vでした。充電を長時間した結果なのか、パルス充電の効果なのかは判りません。後日、30kmばかり走ってきました。エンジン始動時以外の改善度合いは主観の域を出ません。これはパルスには関係なく、出力のダイオードD2の後の電圧とバッテリの電圧の差で電流が流れています。バッテリーの開放電圧が14V以上あってもダイオードD2が熱くなってしまいます。これは、急峻なパルスの場合は、ダイオードの順方向抵抗値が通常より高くなって損失が増えるためです。(フォワードリカバリタイム期間中は順抵抗値が高くなる)この損失の上に、急峻なパルスの場合は逆方向にも電流が流れるために損失があります。順方向損失(順方向スイッチング損失)と逆方向損失(逆方向スイッチング損失)が足されたものになります。反応速度が速い高速整流ダイオード(ショットキーバリアダイオード:SBD)を使った方が損失は少なくなります。SBDは逆電圧が掛かったときに逆方向に流れる電流(漏れ電流)が大きく、この漏れ電流も当然発熱に寄与し、温度が上がると漏れ電流は更に多くなるために、放熱が十分で無いときは温度が上がり続けて壊れます。(熱暴走)温度が上がることが想定される場合は放熱を考えてください。思考錯誤というほどでも無いのですが、タイマーICに供給する電流をつくる3端子電源ICを省いた回路を使っています。下回路図のとおり、電源ICの代わりに抵抗R9(150Ω)を入れて電流を制限しています。電界コンデンサーC3は重要です。このコンデンサーを付けないと鉛バッテリーの充電が進んで端子間電圧が高くなって来るとNE555への供給電力が減少して発振が止まってしまいます。コンデンサーC3は最短距離でマイナス線に接続してください。満充電のバッテリーの場合は過充電にならないように注意が必要です。内部抵抗が約5mΩのアイドリングストップ車用バッテリーでは、外部供給電圧が9.55Vの時に12時間後のバッテリ電極間の電圧が13.65V、外部電源からは約20mA流れていました。以下は、2020年1月22日更新内容の電界コンデンサーC3を付けない回路でのものです。C3を付けないときは、鉛バッテリーの電圧が下がったときにNE555が発振するので長時間通電していても一定電圧で止まり、放電で電圧が下がると自動的に発振します。パルスの尖頭値は約16V(バッテリーの電極間電圧+3V弱)になりました。バッテリーの電極間電圧が14Vに達しなければ、補充電の範囲で過充電にはならないと考えています上記追記に書いた簡略のパルス充電器で連続で充電したバッテリー内の比較写真です。パルス充電中の電圧は、13.44V。充電器を外して10分後の電圧は、13.2Vでした。電解槽6個の半分ぐらいの槽に硫酸鉛の結晶(サルフェーション)が付着しています。電極の劣化程度も異なります。製造時の品質のばらつきが出ているようです。充電を始めて1ヵ月後と2ヵ月後の結果です。写真は同じ槽のものです。充電したバッテリーは自動車には搭載せず、振動の少ない所に置き、充電時間は毎日ほぼ12時間しました。12時間充電し、その後12時間無負荷の状態で放置、そして、充電という周期です。1ヶ月間充電してあるので、電極に付着している硫酸鉛が剥がれかかっています。それから、1ヶ月後(充電開始から2ヵ月後)の写真です。硫酸鉛が少なくなっていますが、2ヶ月間毎日ほぼ12時間の充電ですから、「労多くして功少なし」と言われても仕方ないですね。充電開始から2ヵ月後、充電終了から室温10度以下の場所に一晩放置後の無負荷電圧は、12.9V。充電中の電極間の電圧は、15.5V。自作パルス充電器に供給する電源には、キャノンのプリンター用ACアダプター12V(2A)を使っています。充電中のACアダプター込みの消費電力は、ワットチェッカー(TAP-TST5)の計測で3Wでした。エンジンを始動できないバッテリーに3日間パルス充電したところ始動できたというご報告を頂きました。無負荷でのパルスの電圧は1000V以上出ていたとのことです。ありがとうございました。私が作ったパルス充電器では、充電が進んでバッテリーの電極間電圧が高くなるとパルスの尖頭値が小さくなってしまいます。充電器に供給する電圧を高くすればパルスの尖頭値も高くなりますが、バッテリー電極間も高くなってしまいます。12Vの鉛バッテリーの満充電時の電極間電圧は13.68Vと言われているので、これ以上電圧を上げると過充電になる虞があります。そこで、パルス充電器からバッテリーのプラス極に繋ぐ間に入れている逆流防止ダイオードD2を除いてみました。鉛バッテリーの電極間の電圧が13.68Vになるようにパルス充電器への供給電圧を調整して、鉛バッテリー電極間の電圧をオシロスコープで測ってみました。縦軸の電圧スケールは20V、横軸の時間スケールは200nS、平均電圧は13.6Vです。デジタルオシロスコープで測った波形から、パルスの尖頭値は、平均電圧から約90Vでした。