はじめに
以前、移動中にもノートパソコンを長時間使用したいと思い、「ノートパソコンを鉛バッテリで駆動する」という記事を発表しました。これは、12.6Vの 鉛バッテリをチョッパ回路で16Vに昇圧し、ノートパソコンのACアダプタ端子に印加することによりノートパソコンを鉛バッテリで駆動するというものでし た。
しかし、この方法では、チョッパ回路を介在させるため、どうしても効率の点で不利になってしまいます。もしも鉛バッテリとノートパソコンとを直結 できれば、何らの追加回路も必要とせず、しかも100%の効率でノートパソコンを駆動することができます。
ノートパソコンには、10.8(V)のリチウムイオンバッテリが取り付けられるようになっていますから、理屈の上では、12.6(V)の鉛バッテリを直 結できるはずです。しかし、ACアダプタ端子に鉛バッテリを直接つないでみても、ノートパソコンはうんともすんとも言いません。
ならば、ノートパソコンのリチウムイオンバッテリパックを外し、ノートパソコンのバッテリパック用端子に直接鉛バッテリを接続するしかあ りません。しかし、この端子はピンアサインや内部回路に関する資料がなく、どのように接続すればよいのか見当もつきません。
一歩間違うと、ノートパソコンを壊してしまう可能性のある危険な作業となり ますが、ピンアサインを何とか推測する必要がありそうです。そこで、以前中古で買った古いノートパソコン（壊れても諦めがつく）を実験台に 選びました。以下にその写真を示します。
富士通の、FMV-6266NS3/X という機種です。相当昔の機種です。
以下に、そのバッテリパック用端子を示します。ピン番号は私が勝手に付けたものです。プラスチック板によって他と隔てられている端子を仮に①番ピンとし て、下図のように番号を割り振りました。
ピンアサインの推測の手順は、以下のようにしました。
まず、テスターを200Ωレンジにし、ノートパソコンの筐体の金属部分と、上記の各ピンとの間の導通を測定します。その結果、①番ピンと②番ピンが金属 部分とほぼ0Ωの導通があることが分かりました。どちらかがGND端子のようです。どちらかは分かりませんので、当てずっぽうで接続することになります。 ただし、上の写真をよく見ると、①番ピンと⑩番ピンとは、端子の形状が他のピンよりも若干大きくなっています。これは、大電流が流れるからではないかと推 測できます。そこで、①番ピンが電源のGNDであると仮定してみます。そうすると、⑩番ピンは電池の＋かも知れません。②番ピンはもしかす るとバッテリパックと の通信信号のGNDかも知れませんが、それだとすると内部基板上のパターンが細い線になっているはずですので、電源の－端子として使用することは適切では ないことになります。
次に、テスターを200kΩレンジに切り替え、再び各端子と筐体金属部分との導通を測定します。その結果、⑤番ピン、⑥番ピン、⑦番ピンと金属部分との 間には、数十kΩの導通があることが判明しました。
続いて、ノートパソコンにACアダプタを接続し（ノートパソコンの電源は入れなくてもよい）、①番ピンと他の端子との間の電圧を測定します。その結果、 ⑤番ピン、⑥番ピン、⑦番ピンには3.3(V)の電圧が出ていることが分かりました。
上記二つの結果を総合し、これらの端子は、バッテリパックからの信号をノートパソコンが受けるための入力端子であると推定しました。数十kΩの抵抗に よって、3.3(V)のバスにプルアップされて、Hの状態になっているものと考えられます。
そこで、これらの端子を、1kΩ程度の抵抗でプルダウンし、端子の状態をLにしてやるとどうなるのかを実験しました。その結果、⑥番ピンがバッテリ検出 端子であることが判明しました。この端子がLになると、バッテリが接続されていると判定しているようです。以下は、⑥番ピンと①番ピンとの 間に1kΩの抵抗を入れたときの画像です。バッテリマークが表示されました。
この状態で、再び、①番ピンと各ピンとの間の電圧を測定します。すると、先ほどまでは電圧が出ていなかった⑩番ピンに、16(V)の電圧が出力されるよ うになりました。ACアダプタからの電圧です。そこで、⑩番ピンは、予想通り、電源の＋端子であろうと結論付けました（後述するように、この結論が曲者で した）。
そこで、ACアダプタを取り外し、代わりに鉛バッテリの陽極を⑩番ピンに、陰極を①番ピンに、また、⑥番ピンと①番ピンを1kΩで接続しました。果たし て、ノートパソコンは起動するでしょうか。
結果は、NOでした。残念ながら、この接続ではノートパソコンは起動しなかったのです。さあ困りました。ピンアサインの推定は間違ってい たのかもしれま せん。
ここからはある意味でラッキーであったのですが、いろいろな接続を試しているうちに、実験に使っていたミノムシクリップが、たまたま⑨番ピンに触れて、 ⑩番ピンと⑨番ピンとがショートしてしまいました。すると、ノートパソコンが起動したのです。このラッキーな事故(!?)のおかけで、必要な接続が判明し ました。以下のように接続する必要があったのです。もしかすると、⑩番ピンはバッテリへの充電電圧出力、⑨番ピンはバッテリからの電源入力かも知れません が、詳しいことは結局分かりませんでした。でも、とにかく、この接続でノートパソコンは起動します。
接続方法が分かりましたので、次に、動作可能な電圧範囲を調べてみました。元々、10.8(V)のリチウムイオンバッテリを接続するための端子ですか ら、鉛バッテリよりも低い電圧でも起動するはずです。
実験の結果、このノートパソコンは、9(V)から17(V)の範囲の電圧ならば起動することが分かりました。そこで、少し余裕を見て、10(V) ～16(V)の電圧範囲で使用することにします。
そこで、面白いことを思いつきました。乾電池の初期電圧は約1.5(V)、放電終了電圧は約0.9(V)ですので、乾電池を10本直列にすれば、上記の 電 圧範囲に入ります。つまり、ノートパソコンを乾電池で駆動できるのではないか、という考えです。
長い長い前置きでしたが、このような経緯を経て、乾電池でノートパソコンを駆動する実験が始まったのでした。
単３乾電池10本でノートパソコンを駆動する
ここからが本題です。まず、100円ショップで単３アルカリ乾電池を10本買ってきました。
次に、もう使えなくなったリチウムイオンバッテリパックを分解し、コネクタを取り出します。そして、そのコネクタを、前節の接続図の通りに加工します。 と言っても、1kΩの抵抗を取り付けて、電池ボックスに配線するだけです。①番ピン、⑨番ピン、⑩番ピンは大電流が流れますので、半田を充分に盛っておき ます。
このコネクタを、ノートパソコンに接続します。装着した写真を以下に示します。
ノートパソコンは、起動時に特に大電流が流れます。乾電池は内部抵抗が大きいので、大電流が流れると電圧が低下して、ノートパソコンが起 動しないかもし れません。ですので、少しでも電流を節約するために、ディスプレーの輝度を下げてから起動することにしました。
電源スイッチを入れます。電源が投入されたマークが表示されました。
ご覧のように、単３乾電池10本で、ノートパソコンは無事起動しました。
乾電池は新品ですので、10本直列では15(V)のはずですが、電圧計は12(V)を示しています。約3(V)の電圧降下があることになります。乾電池 1本当りの内部抵抗が0.3Ω、消費電流が1 (A)と考えれば納得がいきます。
この状態で、ノートパソコンを何分駆動することができるのかを実験してみます。ディスプレーの輝度は最低にし、OS（Puppy Linux です）を立ち上げただけの状態で放置して、電圧低下により勝手に電源が落ちるまでの時間を測定します。
実験開始後、約20分を経過した時点での電圧です。10(V)を下回り、電池がほとんど消耗してきました。
実験開始後25分で、ノートパソコンの挙動が不安定になってきました。輝度はもともと最低に絞ってありますが、それがさらに暗くなり、しかも、輝度が脈 動するようになってきました。また、ノートパソコン内蔵のスピーカーから、ジーというノイズが発生し始めました。
実験開始後30分、ついに、ノートパソコンの電源が落ちました。単３乾電池の10本直列で、ノートパソコンを30分間駆動する実験に成功し たのです。
実験終了直後の乾電池の温度です。大電流での連続放電により、電池の温度が45℃まで上昇していることが分かります。
これで実験は一応成功ですが、ひとつだけ気になることがあります。それは、乾電池での使用中に、ACアダプタをノートパソコンに接続してもよいかどうか という点が未確認であることです。
乾電池の使用中に、ACアダプタを接続すると、以下の写真のように、充電マーク（電池の左側の矢印）が表示されます。ノートパソコンが、乾電池をリチウ ムイオン電池と誤認して、充電しようとするかもしれません。これは大変危険なことです。
乾電池とノートパソコンとの間にダイオードを入れておけば誤充電を防げますが、逆に動作時にダイオードの順方向電圧分だけ電圧をロスします。乾電池での 動作は元から電圧がタイトですので、あまりうれしいことではありません。
そこで、実際に乾電池とノートパソコンとの間に電流計を挿入し、誤充電が発生するかどうかを確認してみました。私が実験した範囲内では、充電マークが表 示されてもノートパソコンから乾電池への電流の逆流は発生していませんでした。つまり、単に表示だけの問題であり、実害はないということになります。
このように、一応、問題はないという結果が得られましたが、念のために、やはり乾電池とACアダプタとの併用は避けたほうが無難であると 思います。
別の機種での実験
富士通FMV-6266NS3/Xでの実験が成功しましたので、同じく富士通製のノートパソコンである、FMV-BIBLO MG75Gでの実験を行ってみます。
FMV-BIBLO MG75Gのバッテリパック端子です。FMV-6266NS3/Xと全く同じピン数、同じ形状の端子となっています。しかし、FMV-6266NS3/X と同じ接続で は、パソコンは起動しませんでした。
そこで、端子の解析を行いました。その結果、（FMV-6266NS3/Xのように⑥番ピンではなく）FMV-BIBLO MG75Gでは⑦番ピンをプルダウンする必要があることが分かりました。このように、同じメーカーの同じ形状の端子であっても、機種によってピンア サインが異なっていることがあるので、充分な注意が必要です。
そこで、両機種で共通に使用できるように、コネクターを以下のように加工しなおしました。FMV-6266NS3/Xにおける⑦番ピン、ならびに FMV-BIBLO MG75Gにおける⑥番ピンの意味は不明ですが、このようにプルダウンしても問題ないようです。
加工後のコネクターの写真です。
これを、FMV-BIBLO MG75Gに装着しました。
FMV-BIBLO MG75Gは消費電力が大きいので、乾電池ではなく、パソコン用の電源（実は、ATX電源ではなく、AT電源です！）の12(V)を用いて駆動する実験を 行いました。問題なく起動しました（OSはUbuntu）。
