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■ 昇圧方式サブバッテリー走行充電PIC版 TC10A     　【新規記事　2014/05/04】 　2016/03/06最終更新

自作応援！ＰＷＢ（プリント基板）無料プレジェント（なくなり次第終了）　 TC10Aのサポートは終了しました。　2017/08/31 読者追試試作テスト初成功のニュース！PCB基板提供し、第一充電モード成功！三重県のK・H様2016/05/10

TC10Aを改良した新作を公開しました。電流制御昇圧型走行充電TC10B

以下資料は Rev01 Ver1.01　ソースリスト、基板提供PCBE公開中（記事内参照） ★Ⅱ型のPIC版です。いずれもⅠ型Ⅱ型と基板サイズはほぼ同じ。表示操作基板、設定PM128絶縁電源基板の追加があります。■制御にPIC16F1827を使用。■充電モードを通常充電以外に第2充電、攪拌充電の3種類の充電機能を持つ。■サブBat警報電圧設定有（非充電時）、■メイン電圧低下保護切断機能。■操作設定表示はメイン基板と独立し離れた運転席から操作が可能■ 関連記事 ■ 10A級昇圧定電流定電圧充電システムⅡ　 ハードウェア制御版（pic版のモード1基本機能） ■市販昇圧基板を使う簡易定電流定電圧充電システムⅢはこちら ハードウェア制御でより自作が簡単に出来る。 PIC版の特徴と装備機能 ACC電源操作SWのみで動作開始（外付電圧兼電流計基板で設定、モニタリング） リレーレス。超低損失Nch FETハイサイドSW ハードウェア制御では難しい複数充電モードを選択可能としました。 第１充電モード、第２充電モード、サルフェーション防止攪拌充電モードを持つ。 それぞれ設定値の変更が可能（表示設定基板有りで）→EEPROM設定値表参照 連続10A出力可能　(fan冷却装備。50℃オン固定) 減電圧時の充電カット12.2V（変更可能）、起動遅延15秒固定 サブバッテリー電圧低下警報　11.5V（変更可能）警報ブザー 表示操作部はLANケーブルで最大4ｍ延長可能。 1個の液晶パネルで（PM128）で表示、電圧電流設定を行います。PM128絶縁電源装備。 オリジナル設計です 高性能＆ローコスト追求 対応バッテリー 30ＡＨ～100ＡＨ充電電圧13.8Ｖ～16.0Ｖ　過放電鉛バッテリ。13.8v充電のディープサイクルバッテリにも対応。実力的には最大15Aが可能です。（10Aは余力があります)　2種類のバッテリの設定が出来ます。（第1、第2充電） 難易度5：★★★★★ 難易度はこれまでの製作記事の中では最高ランクです。ハードとソフトが一体動作となり、例えば操作SWの配線が入れ替わっているだけでも設定の説明と一致せず、修復不能に陥ったりします。不具合の場合回路を追いかけながらどこで間違っているか判断が求められます。PICの供給を受けたとしてもハードが正常動作しなくては成功は望めません。回路の詳細な技術的解説は省略いたします。自作には電子工作経験が豊富な方。基礎的電気知識のある方が対象です。組み立てなどの不具合に独力で解決できる方、　最低限の工具測定器などが準備できる方。 【この記事は松山市の零氏から回路設計提供戴き、試作完成したものです】

10Ａ級コンバータ部の記事はこちら←←ＤＣＤＣ部の製作詳細はこちらで

■ １０Ａ級DC-DCコンバータ　+　Ｎch ＦＥＴＳＷ　　　　定電流、定電圧充電基板　TC10A
総合回路図。 (2014/12/19Pin assign修正、2015/11/17 6pinヘッダー接続修正、2016/04/04TLC555CDR近辺) 上段は10A級DC-DCコンバーターと多機能NchFET制御スイッチ（ACCに連動）。中段部はPIC制御部　下段部は操作、表示部です。回路の特性上アイソレート機能が自然に備わっています。消費電流は10ｍA以下（サブバッテリの暗電流となる為出力ＳＷが必要）。 設定値について 　ACCオン遅延は暫定15秒に設定。Pic V1.01ではサブバッテリ電圧低下警報機能あり。基板温度50℃でファン動作、ヒステリシス5℃など設定値は変更可能。表示は液晶デジタルパネルPM128使用。
	基板化し完成したものです。 上記全体図のコンバータ部+ＰＩＣ制御部の基板。 操作部と表示部はそれぞれ別に作る。入出力バッテリ接続はネジ式端子。6P端子はツール接続用、10P端子は操作、表示接続用。 左図はFusioPCBのPWB。裏画像はユニバーサル基板での試作１号。 下図はＰｃｂｅを使用したＰ板作成用の参考図です。 基板無償配布あります
	部品配置図（部品面） 2016/9/10版 部品表PDF参考です 2SA950の代替はチップTRですが2SA1298を推奨します。 メイン基板：10ADCDCコンバーター、コンバータ部、PIC制御部 2×5　10Ｐフラットケーブル 基板側はピンヘッダ。
	上記PCBEソフトでELECROWへの発注、完成したPWBです ＤＣＤＣ入出力コンデンサが配線図と変っています。レギュレーションが悪い場合は追加して下さい。
	半田面 レジストを入れていない半田メッキ部には大電流が流れますので半田盛上げ、又は銅線追加します。出来れば1.6φ銅線を半田貼付すればよい。10mΩは裏表ワイヤで貫通。
Memo: DCDCテストの為の単独動作 　picは挿さない。R4 120Kを接続せず、FAN+から+12Vを接続する。Sub出力に15Ｖ程度に調整できれば仮動作ＯＫです。そのままでは5番ピン電圧が高すぎる為昇圧せず．動作時1.2Ｖ程度	注：単独テストで可変範囲、レギュレーションテスト実施しておくと良い
■ 操作、表示製作
	コントローラボックスとして基板収容した完成画像 右上動作モード表示基板ミニタッパに収納。 手前、電圧電流表示とＳＷ基板。基板は昔のVHS-Cカセットテープのケースを使用。ケーブルはカテゴリ5LANケーブル。 ケーブルでの延長は10ｍ程度可能ですが必要範囲に。画像では2ｍ 通常使用が第1充電モードでのみなら外部の基板は必要ない。
	右ＳＷ操作基板はPM128と一緒にケースに入れる。ケースはVHS-Cビデオカセットテープのケースです。加工も楽でお勧めです。廃盤ですがヤフオクで安価に入手可能。 左側基板はＬＥＤ表示＆PM128絶縁電源基板。この基板経由ＳＷ操作電流電圧表示基板へ この組み合せはこの通りでなくても良い。延長が必要なければ一体化しても良い。  10P基板ソケットはメイン基板同様ピンヘッダでも可 注：LMC555→TLMC555CDRと周辺変更 注：ＬＣＤ接続前に1K程度の負荷を接続し供給電圧のチェックして置くこと。
FusionPCB　Webガーバービューワー20151112 　基板サイズは 　43.82mm*49.53mm 出来上がった基板は一部パターン修正があります。	表示操作用基板 部品面視 PM128用絶縁電源はＴＬＣ555CDR使用。 トランスは16mmトロイダルコイル40t:-60t 11.0V-6.5V 16V-8.5V ポリウレタン線0.5φ（0.2φで良い） サブ12.5Ｖ　７ＫΩ負荷で8.1Ｖ 6V～10vの範囲に収まればよい。
当初より回路変更有り LMC555→TLC555（変換基板使用） VDDはドロップ抵抗1K。 4番‐8番接続 68PF→1000PF 平滑コンデンサ0.1→1uF 10.5Vで6V　14.5Vで10.5Vの 非安定電源です。 絶縁電源回路の消費電流は 10ｍAです。	使用するバッテリに合わせた充電電流電圧などを変更するには下の操作表示基板とセットで必要なものです。（PIC開発キットを除く） フラットケーブルは30cm以内とします。10Pコネクタとピンソケット使用。 絶縁トランスは手持ち0.2φエナメル線。 コアサイズは外径11mm内径5.5mm 1次側40T、2次側60Tです。
基板サイズは 　49.26mm*22.86mm	LED表示ＬＣＤ絶縁電源基板 ＳＷは表面取付、ＲＪ45モジュラジャックは裏側に取付 、表裏注意。 部品面（ｓｗ側）透視パターンです。 以上のPCBE基板作成図は2015/11/12FshonPCB発注確認画像。
ＳＷ基板。 ４芯ケーブルでＰＭ128と接続  操作性を考慮した結果 この配置となった。	下記画像のPM128用絶縁電源部分は9V乾電池で代用できます。調整時のみ必要なだけなので。 （運用時の電流電圧モニターは別途運転席に設置）
	ユニバーサル基板試作機の接続状態 表示調整基板からの設定調整風景  LANケーブルは3ｍでテストしましたが操作、電流電圧表示に問題は有りませんでした。。 左はVHS-Cビデオカセットテープのケースに操作表示基板とＰＭ128を収容したものです。
	表示基板無しの簡易操作回路 左の簡易操作回路。充電モードの切替可能。 右側回路では充電モードのＬＥＤ表示付です。 本体だけでも第1充電モードだけなら動作可能。いずれも外部の電圧計、電流計でチェックすればよい。
参考パーツリスト　pdf　抵抗、コンデンサなど出来る限り同値とする事。
picプログラムソースリスト　.ASM　V1.01　拡張子は.asm	配布終了しました。
プログラムフローチャート Ver1.01　 Travelchargerflow.pdf	ｙｙｙｙｙｙｙｙｙｙｙｙｙｙ
EEPROM設定値表 No 項目名 LED EEPROM アドレス Bit数 設定変更 参考設定値 （設定値参照） 1 第二入力電圧設定 06H 00-01H 2Bit 外部設定可能 12V = 2B9A 2 第二充電電圧設定 04H 02-03H 2Bit 外部設定可能 13.5V = 310EH 3 第二充電電流設定 02H 04-05H 2Bit 外部設定可能 10A = 136CH 4 第一入力電圧設定 05H 06-07H 2Bit 外部設定可能 12.2V = 2C54H 5 第一充電電圧設定 03H 08-09H 2Bit 外部設定可能 14.5V = 34B0H 6 第一充電電流設定 01H 0A-0BH 2Bit 外部設定可能 5A = 1E26H 7 警報電圧設定 07H 0C-0DH 2Bit 外部設定可能 11.5V = 29C9H 8 ファンON温度上位設定 無し 0E-0FH 2Bit EEPROM固定 50℃ = 0FA0H 9 ファンOFF温度ヒステリシス 無し 10H 1Bit EEPROM固定 5℃ = A0H 10 入力電圧OK領域 無し 11H 1Bit EEPROM固定 0.1V = 5DH 11 出力電圧OK領域 無し 12H 1Bit EEPROM固定 0.1V = 5DH 12 出力電流OK領域 無し 13H 1Bit EEPROM固定 0.1A = 37H 13 充電開始の遅延時間 無し 14H 1Bit EEPROM固定 15Sec = 72H 14 攪拌時間 無し 15H 1Bit EEPROM固定 60Sec = 39H
調整と設定値の書き込み手順　(要サブバッテリとテストリード線など)
1 調整モードへの移行 1-1 ACC端子をMAIN端子と短絡する。 1-2 SUB端子をMAIN端子と標準電流計（10A）を通して短絡する。（VR1は中央） 標準電流計がない場合は10mΩ1％のシャント抵抗を使用する。 1-3 MAIN端子に12V～13Vの電圧（サブバッテリー等）を印加する。 1-4 LED　B0が点灯する。 2 電圧電流計の調整 2-1 ボタンSW0を押しながら、電流計の読みが標準電流計と同じになる様にVR30を調整する。 2-2 標準電流計を外し、SUB端子とアース間に標準電圧計を接続する。 2-3 電圧計の読みが標準電圧計と同じになる様にVR31を調整する。 3 第一充電電流設定 3-1 SUB端子とMAIN端子をジャンパーで短絡する。 3-2 ボタンSW0を押しながら、電流計の読みが第一充電の最大電流になる様にVR1を調整する。 3-3 EEPROMに書き込むために、ボタンSW1とSW2を同時に約1秒間押す。このときボタンSW0を押し続けている必要は無い。 参考：ボタン操作の検出時間は最大0.4秒です。ボタン操作は離した時点が有効なため、同時押しはボタンSW1を押した状態でボタンSW2を押しても有効です。 4 第二充電電流設定 4-1 ボタンSW1を押す。行き過ぎた場合はボタンSW2を押すと戻る。 4-2 LEDはB0が消灯し、B1が点灯する。 4-3 第二充電の最大電流値に調整する以外は3-1～3-3と同じ操作。 5 第一充電電圧設定 5-1 ボタンSW1を押す。行き過ぎた場合はボタンSW2を押すと戻る。 5-2 LEDはB0とB1が点灯する。（バイナリーで点灯） 5-3 SUB端子とMAIN端子をジャンパーを外す。 5-4 電圧電流計の読みが第一充電の最大電圧になる様にVR2を調整する。 5-5 ボタンSW1とSW2を同時押しして、EEPROMに書き込む。 6 第二充電電圧設定 6-1 ボタンSW1を押す。LEDはB2が点灯する。 6-2 以降は5-4/5-5と同じ操作。 7 第一入力電圧設定 7-1 ボタンSW1を押す。LEDはB2とB0が点灯する。 7-2 以降は5-4/5-5と同じ操作。 8 第二入力電圧設定 8-1 ボタンSW1を押す。LEDはB2とB1が点灯する。 8-2 以降は5-4/5-5と同じ操作。 9 警報電圧設定 9-1 ボタンSW1を押す。LEDはB2とB1とB0が点灯する。 9-2 以降は5-4/5-5と同じ操作。 10 攪拌設定（コンバータ最大電圧電流設定） 10-1 ボタンSW1を押す。LEDは全消灯する。 10-2 電圧計の読みが攪拌電圧になる様にVR2を調整する。 10-3 SUB端子とMAIN端子をジャンパーで短絡する。 10-4 ボタンSW0を押しながら、電流計の読みが攪拌電流になる様にVR1を調整する。 11 調整と設定値の書込みの終了 11-1 ACC端子をMAIN端子から外す。 操作方法 1 第一充電切り替え 1-1 ボタンSW1を押す。 1-2 LEDはB0が点灯する。 1-3 非充電から充電にすると前の充電状態が継続する。しかし攪拌の場合は第一充電になる。 2 第二充電切り替え 2-1 ボタンSW2を押す。 2-2 LEDはB1が点灯する。 2-3 非充電から充電にすると前の充電状態が継続する。しかし攪拌の場合は第一充電になる。 3 攪拌充電切り替え 3-1 ボタンSW1とSW2を同時押しする。 3-2 LEDはB2が点灯する。 3-3 攪拌充電は約60秒で終了し、第一充電に切り替わる。 ブザー音(警報音) 　減電圧警報　ピピピピッ　繰り返し 　SW1/２の同時押し　ピーー　1秒 　攪拌充電モード時　　動作中ピーーーー終了まで連続 備考（補足事項）： ＊攪拌充電について 　90％放電した高受電率のバッテリを通常の第一充電モード14.5Ｖで定電圧充電した場合、充電終期では電流が低下する為ガス発生が抑制され、電解液が充分攪拌されず、比重の高い硫酸分がバッテリ下部に蓄積され成層化状態に陥ります。これを繰り返すとサルフェーションが発生し容量低下が進行します。（上がると回復しにくい） この場合には充電終期に電解液攪拌の為に追加充電をする必要があります。定電圧充電の場合には15Ｖ～16Ｖの高めに設定する方法もあります。（物理的に振動を与える、パルス充電とか効果がある？） 通常自動車は14Ｖ～15Vで定電圧充電されており、充電状態は維持される制御がされており、走行振動により電解液の成層化は起こりにくい。 以上の事を16V10Aで60秒間の設定で試験的に攪拌モードとして設定しています。 ＊攪拌充電可能時間は不明です。ソフト的には60秒設定していますが。水素ガスが発生する可能性が高く、危険性を認識した上で、充電する事。制御不能に陥ると極板露出爆発します。60秒間は電流電圧監視が必須！ ＊設定値入力→数値入力ではなくVR1,VR2での設定値を読込み記憶させます。 　正確に調整すること。電流調整は昇圧基板のVR1で電圧調整はVR2で行います。PM128は通常時電圧表示、SW0を押し続けると電流表示になります。電流調整時はサブとメイン端子を短絡、電圧調整は開放です。 ＊事例：第2充電電圧のみを設定し直したい場合　6　6-1　6-2　ですが まず調整モードに入るには　1からスタートします。この状態から　3に移行します。メイン-サブ短絡線を開放した状態からは回路が起動していません。一旦短絡線を接続し、起動させてから 6に入ってください。 設定したらSW1,SW2同時押しで設定記憶させてください。 調整設定モード終了はACCをMAIN端子から外す。そのままACCを再びMAINに接続すると第1充電モードが15秒後に起動します。 ＊メインバッテリ接続点は電圧降下を避ける為にも車両電流センサー通過後に5ＳＱ程度の線で接続して下さい ＊充電制御車、アイスト車では入力電圧制限を低く設定して下さい。（ACCソケット接続はトラブルの元） ＊スイッチやVRに表示ラベルを張付けて置くと間違えない。 ＊LEDの点灯状態を間違わない様、確実に確認してから設定してください。 ＊調整、設定モードに入る前にこの文章の最初から良く読み、理解を深めて調整してください。 ＊同一PICが2個あると1個は予備としてオリジナル状態で保管して置き、トラブル時差換え出来ます。 ＊最大電圧最大電流の設定可能値は16V、15A位ですが電流値はソフト的に10A制限しています。しかし16V10Aで連続充電を小型バッテリで行うと危険です。 ＊最悪の誤動作としては16V10Aで連続充電されることです。絶対無いとは言えません攪拌充電は時間内で充電終了を必ず確認下さい。

コントロールボックス組込み例　　　コントロールボックスの最新詳細はこちら

コントロールボックスには走行充電基板、各種SW類、ヒューズ、それに電流電圧計を収容します。 運転席のオーバヘッド電流電圧計＆操作ＳＷはこちら

従来のコントローラーボックスに組み込みました。PIC版では操作SW表示基板メイン基板に接続するだけで従来のⅠ型、Ⅱ型、Ⅲ型と同じです。追加修正を繰り返しタコ足配線状態で、整理が必要です。

昇圧充電基板を筐体に組み込みます。９組4mm端子台で入出力、【何時でもナビ】、各種SWを配線収容します。 充電SW,【何時でもナビ】SWはそれぞれ３路SWで運転席でも入り、切り可能としました。 電圧、電流デジタル表示はACCオン時（充電時）全て表示となり、キーオフ時はメイン、サブそれぞれのメインSWオンで表示可能としました。 2014/10/22　配線図メーター部分変更 2016～メーター接続基板化＆３路ＳＷ基板化しました。新コントロールボックス

車載組込み例　実体図(参考) 実装例はⅡ型（定電流定電圧充電）と同じです。 機能： ①各種ＳＷ 充電ＳＷ、【何時でもナビ】ＳＷ、出力ＳＷ、メインＳＷ、ＴＶＳＷ、暗電流測定ＳＷ ②メイン、サブの電圧電流計 ③当基板の収容 注3：充電する時はMainSWをオンにする事。 ▲配線が込み合い雑然とし、点検が困難になりました。いずれコネクタ基板を作り整理が必要です。 2015/02/08　実体図変更 2016～メーター接続基板化＆３路ＳＷ基板化しました。新コントロールボックス

配線の注意： サブバッテリへの配線は特に3ｓｑ以上をお勧め。細いとバッテリターミナルでの電圧降下が生じる。制御点は基板の電流センサー部であるので要注意。入力側は2ｓｑ程度で電圧降下があってもDCDCで所定電圧まで昇圧してくれる。太いに越した事はない。

2014/05/26現在の動作状況について Ver1.01にて、動作は満足できるレベルに到達しています。動作上問題になるような不具合は発生していません。各ブロック毎、動作確認しておくと不具合の切り分けが出来ます。コンバーター、ＦＥＴＳＷ。PICは簡易型ｓｗでチェックしする。 注意：★上記車載組込み例実体図では第一充電モードの動作のみ。モード変更や各種設定変更は追加基板が必要です。操作回路は3種類用意しました。前述記事を再読下さい。 上記記載の設定変更と内蔵EEPROM書込み手順に従って慎重に行ってください。 PIC版は充電モードを選択出来、プログラム次第で機能追加が可能となります。設定電流、電圧は表示操作基板でいずれのモードでも設定変更が出来ます。第1は通常バッテリ、第2はディープサイクルバッテリなどと設定しておけばよいと思います。 第３の攪拌モードはブルーバッテリを90％放電などのサルフェーション防止の為の攪拌充電で、実験的な設定です。効果の程は実証していませんがあるバッテリメーカー技術者からの助言に基づくものです。最大電流、最大電圧で1分としています。終了後は第1充電モードに戻ります。 ＊攪拌充電可能時間は不明です。ソフト的には60秒設定していますが水素ガスが発生する可能性が高く、危険性を認識した上で、充電する事。制御不能に陥ると極板露出爆発します。60秒間は電流電圧監視が必須！ 暗電流：静止時約12mA程度がサブバッテリから消費されます。暗電流によるサブバッテリ放電防止の為にも時々走行充電して下さい 振り返って： ただ、充電機能だけに絞れば、本当に必要というより、技術的な興味の方が大きくその満足度の方が大きいかもしれません。私も今更PICを習得する能力はもう有りません。ハードウェア制御のⅡ型（定電流定電圧充電）で十分かも知れません。 追記：2014年7月2日～8月始まで北海道旅行では完璧な動作が確認出来ました。私のサブバッテリ使用パターンではＰＩＣ充電モード１のみで数時間走行充電で充分でした。市販の製品でお悩みに方ご一考に価すると思います！ 零氏談：『今回の感想として、まつらさんが居なければ完成は何時のことになったか解りません。まつらさんのバイタリティーには頭が下がります。御協力、ありがとうございました。 私にとっては当初考えても見なかった”F-V変換による入力電圧制御”が巧く行ったことが満足、自己満足ですが、できたことでした。 反省としては趣味に懲り過ぎました。』 2014/05/26　現在この記事を見て製作され成功した方からの報告例はありません。ソースリスト、完成基板等、ご希望があればメールでご連絡ください。成功された方（チャレンジされた方）是非ご連絡をお待ちしております。ＨＰ上でレポート紹介させて頂きます。ご質問等はメールでご連絡ください。 2014/12/19　配線図ＬＭ358ピンアサイン間違い修正。基板パターンＬＭ358裏ジャンパー廃止修正しました。 2015/01/09　基板PCBEファイル、ソースリストのダウンロードファイル公開しました。（記事中参照） 2015/09/24　　基板ＰＣＢＥデータファイルＰ板発注を意識して修正しました。

【この記事を元に自作され、不具合や事故等が発生しても当方は一切責任は負う事はできません。自己責任でお願い致します。】
【10Ａは大電力です。誤配線などで瞬時破壊、破裂等もあります。製作には十分安全にご注意下さい】

【何時でもナビ】車中泊や、再起動防止にあったら便利！サブバッテリを使用した基板ユニット製作

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