ドローンのリポバッテリー
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マイクロドローンの飛行にかかせないのがバッテリー、このバッテリー、1セル・リチウムポリマーなど、いきなり馴染みのない言葉が出てきて初心者には少し理解しずらいんですよね。今回はリチウムポリマー(通称:リポバッテリー)をメインに1Sバッテリーについて説明していくことにします。

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リポバッテリーの仕組み

現在のドローンの普及はリチウムポリマーバッテリー(リポバッテリー)による功績も大きいという事をご存知でしょうか。

リポバッテリーは小型・軽量なのに1セル3.7Vという大容量&高エネルギーが特徴です。継ぎ足し充電で繰り返し使用でもパワーが落ちにくいというメリットもあります。

1Sは1セル電池という意味で、セルが一個だけのバッテリという意味で6Sなら6セルになりセルが六個という事になります。1セルあたり、電圧は3.7V(最大4.2V)で4セルなら 3.7V×4=14.8V がバッテリー全体の電圧となります。少し電圧の高いHV仕様だと3.85V(最大4.35V)ですね。

リポバッテリーは小型・軽量でありながら大きなエネルギーを貯めることができるので、携帯電話、タブレットやノートパソコン、携帯オーディオなど幅広い分野で採用されています。

一見すると良いところばかりのようですが、過充電や過放電に加えて衝撃にも弱いです。しかも、発火や爆発の可能性があるというデメリットがあります。ハイパワーの反面、少しデリケートに扱う必要があるという事ですね。

ドローンでの通常使用時では1セル4.2V近くになります。例えば6セルだと25.2Vです。バッテリー使用時には過放電を防ぐために、使い切らず、交換しながら使う事も重要といえます。冬季など温度が低い環境での使用は性能が落ちるのでバッテリーが冷えないようにも気をつけましょう。

放電:負極に蓄えられていたリチウムイオンが正極に向かって移動してエネルギーが使われる。
充電:正極側にあるリチウムイオンが、電解液を通って負極側に移動して正極と負極の間に電位差が生じて電池が充電される。

マイクロドローン(タイニーフープ )には1セルのリポバッテリーが主流

マイクロドローン(タイニーフープ )に使われているバッテリーは1セルのリチウムポリマーバッテリ(以下、リポバッテリー)が主流で「Li-Po」と表示されます。最近は少し電圧の高い「Li-HV」と呼ばれるタイプがメインになってきていますので。ここからは主に「Li-HV」について説明していきます

「260mAh 3.8V 30C HV 4.35V」1S Lipo Battery と書いてあります。「1S」は1セルバッテリーという意味です。260mAhと言う表示が定格容量で、「定格電流260mA」の電流を連続で1時間取り出せるという意味になります。
次の30Cと書かれているのが放電能力を表す表示で、ここの「C」という表示は「Current」の頭文字で、電流を表しています。30Cという表示は連続放電能力を表し、定格電流の30倍で連続放電可能ということになります。
このバッテリーの場合、定格の30倍となります。
定格電流260mA*30ですから7800mAとなり、連続7.8Aで放電可能ということが分かります。
最後の「HV」という表示がハイボルテージを表します。この製品は公称電圧で3.8V。
これは公称電圧と言われる電圧で、完全に充電された場合のHVタイプの満充電電圧は小さく表記されている4.35Vになります。

放電能力で30/60Cと書かれている製品の場合。前側の30Cは上で説明しましたが、定格の30倍となります。
後側の60C表記は瞬間最大放電能力を表します。今回の場合、定格電流300mA*60で18000mAとなり、ほんの一瞬ですが18Aもの電流を取り出すことが可能というわけです。

充電器もLi-PoとLi-HVのバッテリーの違いに合わせて充電しよう

充電の時に一番 発火が起こりやすいという事も覚えておきたいですね

リチウム電池の充電は電圧制御方式(ピーク電圧方式)で充電されます。リポバッテリーをLi-HV充電器で充電すると確実に「過充電」となり、バッテリセルが破損する可能性がありますので混在させて使うのは危険です。リポバッテリーかLi-HVバッテリーのどちらかに統一して使うようにしましょう。
このタイプを私も使っています。ボタンを3秒間に押すればLiPo(3.7 / 4.20V)とLi-HV(3.8 / 4.35V)を変更できますが一度に一種類しかサポートできません。

パワーがある分重くなるので注意したい

定格電流か放電能力を大きなものにすればパワーが簡単に手に入りますがこれらの数字と重量は完全に比例します。定格電流はバッテリ内部のポリマー状電解液の量、放電能力は電解液に接する内部電極の面積で決まるからです。

マイクロドローン(タイニーフープ )は30gほどしかないので数グラムが影響しますので、目的に合わせてバッテリーを選びましょう。通常は飛行時間等も考えなければいけませんので容量を増やした方が有利となりますが、ハイパワーだと重くなる理由からバッテリ容量は300mAhくらいが一番使われています。

最近では、300mAhバッテリで40/80Cの放電能力を持ったバッテリもあるようです。

小さくてもリポの扱いには注意しよう

リポは扱いが悪いとすぐに劣化します。この場合の劣化は、バッテリが膨らんできたり、パワーが出なくなる症状です。

この1Sではピン間が2.0mmピッチのJST PHという規格になります。こんなに小さいですが充電時は防炎ケースに入れましょう
膨らんできたら劣化してきたサインです
そのまま捨てるのはNGです。基本はリサイクルに回しましょう
だいたいアルミでカバーされているだけの簡易的な作りです
定期的に電圧チェックをしよう

バッテリーの性能や劣化などの状態を確認するために1s リポバッテリーチェッカーを頻繁に使いましょう。

どんな種類でもリポバッテリーを充電・保管する場合にはセーフティーバッグを使いましょう。リポバッテリーはデリケートなので発火・爆発の可能性があります。

[リチウムイオン電池はなんと日本発でした]

リチウムイオン電池は充電池の一つで、1985年、化学メーカー・旭化成の研究者だった吉野彰さんが開発した。充電池の性能をよくするために、いろいろな材料をためした結果、プラス側の材料にコバルト酸リチウムを、マイナス側には炭素を使えばいいことを見つけた。それまでの充電池よりも2~3倍の電力が得られ、長持ちもし、小さくすることもできた。くり返し充電しても電力が落ちにくい特徴も、使える回数を増やす効果を生んだ。

引用:朝日新聞デジタル

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