スマホの最適充電実験2021年03月25日

20年間使ってきたADSLがついに今年9月で終了という通告が届いた。今後の対処としてまずスマホとPCのテザリングについて本格的に検討を開始。テザリングの場合、スマホは連続動作となるため電池の消費が激しい。これを補うために充電しながら使うと温度上昇も大きくなるとともに、すぐに100%充電状態になってしまう。温度を上げたり100%充電状態で使用を継続すると電池の劣化が起こりやすくなる。充電しながら使えて電池の傷みの少ない方法を考える必要がある。しかしスマホ本体に手を加えるのは無理だ。思いついたのはスマホ内部での消費電流と充電器からの供給電流をバランスさせること。もしこれが実現できれば供給電流は電池には殆ど充電されずほぼCPUの動作のためだけの電流として供給されることになる。こうなれば電池の発熱もなく電池の充電率も低めで維持できるので電池寿命を大幅に伸ばすことができそうだ。早速セリアに行ってTypeCのUSBケーブルを改造用に買ってきた。ケーブル外皮を割いて中の5V電源ワイヤを引き出し、カットしてそこに直列に電流制限抵抗を入れる。この改造USBケーブルをスマホとPC間に接続し抵抗値を0Ωから6Ωくらいまで変化させて電流と充電速度を観察した。抵抗値0では700mA程度の電流が流れ、1Ωで500mA程度、2Ωで350mA程度と抵抗値に反比例して電流が減少してくれることを確認。スマホをwifiアクセスポイントに設定し、他のアプリは働かせない状態では5Ωで大体バランスして僅かに充電量が増加方向の状態になってくれた。この状態でスマホを使うと充電量がゆっくりと減少する方向になり、ほぼ狙いの状態にできた。スマホ自体の発熱も殆どないので長時間のテザリングも可能だろう。画像はケーブルの直列抵抗5Ωの状態でwifiアクセスポイントとして動作中であり、スマホの充電量は75%でバランス状態。電流は5Ωの抵抗の両端電圧をテスターで測ってモニターしているところである。テスターはフルスケール1Vのレンジで0.84Vを示しているから供給電流値は168mAということになる。このままだと僅かずつ充電されてしまうので抵抗値をさらに少し増やすか、たまに充電を停止させるなどが必要ではあるがほぼ狙いの動作は実現できたと判断する(必要ならスイッチを入れて充電状態により抵抗値を増減してやればよい)。以上本日はADSLの代替手段としてのテザリングでスマホの電池を傷めることなく長時間モバイル回線接続できる方法の予備実験ができ、可能性が把握できた。
なお、使用したスマホは楽天mini、消費電流は設定や作動状態で変化するので直列抵抗の最適値は実験により決定する必要がある。テザリングの方法としてはUSB方式とwifi方式などがあり、ここではwifi方式を例にしたがUSB方式でも同様に可能。また電源としては充電アダプターとPCのUSBとでは電流設定が異なる。電流の制御はデータラインの制御によるのが本来的であるが、まずは簡便な直列抵抗挿入での可能性を調べた。

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