シャント抵抗とは?
こちらのページでは電池の評価試験など行う際に使用する測定機器であるシャント抵抗に関連する
・シャント抵抗(分流器)とは?
・具体的な試験時のシャント抵抗の配置例(電池の外部短絡試験)
・シャント間電圧をデータロガーで測定する際の注意点
というテーマで解説しています。
シャント抵抗(分流器)とは?
シャント抵抗とは電池の各種評価試験など始めとした通電を行う試験において、通電電流値を測定する際に使用する抵抗のことを指します。
シャント抵抗は別名分流器とも呼びます。
電池の各種安全性試験、たとえば過充電試験、過放電試験、外部短絡試験、圧壊試験など充放電装置内で行うと電池の破裂・発火や煙の噴出などにより装置を壊してしまう危険性がある試験では、充放電装置とは別の安全性試験専用の場所で試験を行うことが一般的です。
そして、充放電装置以外の場所で試験を行うため、通電電流値や電圧、温度を計測するためには、データロガーを用いて測定します。
特に、通電電流を計測するためには通電させる回路中にシャント抵抗を入れ、そのシャント間の電圧を計測します。
シャント抵抗は言葉に抵抗という言葉を含んでいるように、抵抗値が正確であるため、オームの法則V=IRが正確に成り立ちます。(※この抵抗値が正確である必要があるため、年に一度程度外部機関に校正してもらう必要があります。)
このオームの法則を利用して、データロガーで計測したシャント間の電圧を電流値に変換し、通電電流値を計測するという仕組みになっています。
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具体的な試験時のシャント抵抗の配置例
それでは、具体的な試験時、どのようにシャント抵抗を配置させるか、下に解説します。
今回は電池の外部短絡試験を行うとしましょう(詳細は外部短絡試験のページに記載しています)。
すると、下図のようにシャント抵抗は電気回路中のどこかに入れておけば問題ありません(場所を問わない)。
スイッチを閉じれば閉回路になりますので、流れる電流値はどこも同じになります。
このように、シャントを配置しましたら、上述のようにデータロガーにてシャント間の電圧を測定、電流値に変換することで、測定完了です。
(※電池の回路図中の記号についてはこちらで解説しています(長い方が+、短い方が-を表しています)
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シャント間電圧をデータロガーで測定する際の注意点
シャント間電圧をデータロガーで測定する際の注意することは、電圧の測定レンジをシャント記載の目安値と同等にすること(一般的には100mVなどと小さくすること)です。
シャント抵抗には100mV、200Aのように100mVの電圧がかかった際、それが200Aに電流に相当すること(V=IRの関係から0.1V=200A×XΩ よりX=0.0005Ω=0.5mΩの抵抗値)を意味する記載があります。
そして、かかる電圧はこの100mV程度、通電電流は200A程度であることが望ましいという意味でもあります。
そのため、データロガーの電圧測定の範囲を同等にしておかないと(100mVなど)、測定精度が悪くなってしまいますので気を付けましょう。
また、データロガーでは、変換比を入力する場所があり、上述の100mV,200Aのシャントでは、200/0.1=2000倍という値を入力、単位をVからAに変換しておくことが必要です。
200Aと記載のシャントに対して1000Aなどと大きく範囲の外れた電流を流すとシャントがダメになってしまうため、通電させる電流値に対応したシャントを使用しましょう。
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