LiPoバッテリーが家を燃やさないようにする方法

リチウム電池の安全性は冗談ではありません。リチウム電池が火をつけると、その結果は絶対に壊滅的になることが本当だからです。リチウム電池が発火すると非常に危険なのは、火が完全に自己持続的であるためです。リチウム電池は真空中でも燃え、水中でも燃え、火をつけるための助けを必要としません。必要なのは言い訳だけです。リチウム電池の安全性の目標は、家を燃やす言い訳を与えないことです。実際、きちんと管理し、安全ルールに従う限り、ほとんど火をつけて家を燃やすことはありません。最初で最も重要な仕様はS評価です。ここでバッテリーは6sとラベル付けされており、これは6sリポバッテリーであることを意味します。個々のセル1 2 3 4 5 6が積み重なっており、このバッテリーを上部で切断すると、それらが直列に電気的に配線されているのがわかります。リチウム電池の場合、各セルの電圧は3.0ボルトから4.2ボルトの間です。技術的には0.0ボルトまで下がることもありますが、3.0ボルトを下回るとおそらく永久的に損傷します。これはリチウム電池を安全に扱い使用する際に避けるべきことの一つです。個々のセルが3.0ボルトを下回らないようにしてください。実際には、バッテリーの性能は約3.3〜3.5ボルト以下で非常に悪くなります。特に多くの電流を消費し多くの電力を使うクアッドコプターの場合、約3.5ボルト以上を維持します。携帯電話やゴーグルのバッテリー、またはあまり電力を消費しないラジオの場合は、3.0ボルトの限界に近づけて使うことも可能かもしれません。しかし基本的に、これらのリチウムポリマーセルの電圧範囲は1セルあたり3.0ボルトから4.2ボルトです。このルールの例外は、ここにあるNitronectorゴールドタイニーワップバッテリーのようにHVとラベル付けされたセルです。HVラベルのセルは1セルあたり4.35ボルトまで対応しています（4.2ボルトではありません）。もう一つの例外は18650セルのようなリチウムイオンセルで、通常は1セルあたり2.5ボルトまで下げられます（3.0ボルトではありません）。いくつかの例外がありますが、一般的にFPVで使われるほとんどのリチウムポリマーバッテリーのセル電圧範囲は1セルあたり3.0〜4.2ボルトです。この数字をしっかり覚えておいてください。非常に重要な数字です。 セルが直列に配線されている場合、これがsと6sの意味で、6つのセルが直列に配線されています。その効果はセル電圧が加算されることです。この6sバッテリーの場合、満充電時は4.2×6＝25.2ボルトになります。満放電時は3.0×6＝18ボルトです。しかし実際には約3.5ボルト以上を維持したいので、3.5×6＝21ボルトです。充電器から完全に充電されたときは25.6ボルトで、飛行を開始します。21ボルト近くになると着陸を考え始め、18ボルトを下回ると問題です。バッテリーが損傷する可能性があります。これらの数字の適用方法はこうです。もちろん2s、3s、4sなどで飛ばす場合は、6の代わりに2、3、4などを掛けます。 ここで充電器を紹介します。バッテリーを充電するときは、間違いが起きやすく、バッテリーが発火して家を燃やすことがあります。充電時に正しく設定すべき主なことはバッテリーの電圧ですが、ほとんどの充電器はこれを自動的に処理してくれます。バッテリーのメイン放電リードを接続すると、パック全体の電圧がかかります。 現時点で23.02ボルトです。充電時の難しい点は、メイン放電リードの電圧だけを見てもセル数がわからないことです。23ボルトだから23÷6＝何ボルトかで6セルだと思うかもしれませんが、完全充電の5セルバッテリーと放電した6セルバッテリーが同じ電圧になることもあり、判別は簡単ではありません。もう一つの問題は、充電器がバッテリーのセル数を知るだけでなく、各セルの電圧を管理する必要があることです。だからバッテリーにはバランスリードがあり、バランスリードは各セルの電圧を測定するためにバッテリーに接続されています。これに加えて、xt60のメイン放電リードはパック全体の電圧を持っていますが、個々のセルの電圧は持っていません。 だからバランスコネクターを接続せずに充電してはいけません。これはバッテリーの安全性と長寿命に不可欠です。バランスリードを接続すると、充電器はセル数を知ることができ、個々のセルの電圧を確認できます。 そしてこのバッテリーには6セルあることが表示され、充電を開始するとセル数を6セルと自動検出します。 次に見るのはミリアンペア時（mAh）評価です。このバッテリーは1000ミリアンペア時です。ミリアンペア時は車のガソリンタンクのサイズのようなものと考えるとわかりやすいです。12ガロンのタンクもあれば50ガロンのタンクもあります。大きなトラックならどちらもガソリンを入れますが、片方はもう片方より多く入ります。 ミリアンペア時に関連し、バッテリーの安全性に不可欠なもう一つの仕様はCレートです。Cレートはバッテリーからどれだけ速くエネルギーや電流を引き出すかを示します。ガソリンタンクの例に戻ると、50ガロンのタンクからガソリンを出すとき、少しずつ出すこともあれば大量に出すこともあります。Cレートはバッテリーのミリアンペア時をアンペアに変換し、そのアンペアが1Cです。例えば1000ミリアンペア時のバッテリーなら1Cは1アンペア、5000ミリアンペア時なら1Cは5アンペアです。これを掛け算します。1アンペアが1Cなら2アンペアは2C、3Cは3倍のアンペア数です。計算は非常に簡単です。 充電時にCレートとミリアンペア時が関係するのは、充電器の電流設定を変えるときです。電流設定は充電器がバッテリーに押し込むアンペア数で、アンペア数が多いほど充電は速くなりますが、バッテリーに問題があると火災のリスクも高まります。安全な充電電流は1Cで、1000ミリアンペア時のバッテリーなら1アンペア、5000ミリアンペア時なら5アンペアです。 1C充電が最も安全ですが、急いでいる人は安全性を少し犠牲にして速度を優先することもあります。推奨はしませんが、2Cならその数値を2倍、3Cなら3倍にします。3〜5Cを超える充電は無責任と考えられますが、バッテリーが健康で充電中に異常を察知できるなら3Cまでなら許容範囲かもしれません。バッテリーが発火しそうな兆候については後で説明します。 バッテリーのラベルの仕様を理解し、充電器の設定を正しく行えば、充電は正しく行えます。しかし安全な充電は設定だけでなく、充電場所も大きく影響します。もしバッテリーが今すぐ発火したら、炎が触れるものについてどう感じるか自問してください。例えば木製のベンチトップはあまり良くありません。暖炉や薪ストーブがあれば、そこが最適です。火があるべき場所です。火があるべき場所としてグリルはどうでしょうか。アパートに住んでいて屋外スペースがパティオしかない人に人気です。小さな炭火グリルを用意し、金属製の囲いの中に充電器を置いてパティオで充電します。 つまり、バッテリーを充電する最も安全な場所は、バッテリーが発火しても燃えやすいものが近くにない場所です。だから私は次の実験の場所としてこの大きなコンクリートパッドを選びました。 リポ火災の最大の問題は、巨大な炎の噴射が近くの可燃物に引火することです。もう一つの問題は大量の煙を出すことです。これは屋外でテストしたためあまり目立ちませんでしたが、屋内で電球が切れたときの煙の充満と煙害を思い出してください。しかし主に心配するのは火災です。だからこの弾薬箱を用意しました。これはプラスチック製の弾薬箱で、金属製の弾薬缶が見つかりませんでしたが、例として使います。ただしプラスチックは溶けて燃えるので使うべきではありません。弾薬缶は安価で広く入手可能で、リポ安全充電容器として非常に優れています。使い方は、弾薬缶の蓋の周りにあるガスケットを取り出し、前面だけ残して側面を切ります。これにより前面のガスケットが留め具を締め付け、側面のガスケットがないため煙が逃げます。完全密閉の容器は避けてください。完全密閉の弾薬缶でリポが発火すると圧力容器となり爆発する可能性があります。劇的かどうかはわかりませんが良くありません。煙が逃げる通気孔が必要です。火は箱の中で自己完結し、火が冷えて煙になり煙が外に出るのが理想です。これが最も安価で効果的なリポ安全充電箱の作り方の一つです。金属箱を可燃物の上に置くと熱で引火することもあります。そこで地元のホームセンターで耐火シートを買い、箱の内側に貼る人もいます。耐火シートは石膏ボードのように見えますが耐火性があります。箱のスペースは減りますが耐火性が上がります。あるいは箱を耐火面に置き、他の可燃物から離すだけでも効果的です。バッテリーが発火しても煙だけなら掃除は火災よりずっと簡単です。 最高のリポ充電安全性を求めるなら、バットセーフを検討してください。この安全箱は耐火素材で内張りされており、熱と温度を内部に閉じ込めます。さらに上部に煙をできるだけろ過するフィルター付きの通気口があります。煙害を最小限に抑えられます。蓋には充電ケーブル用の通し穴があり、安全性を損なわずに充電器を外に置き、バッテリーを中に入れて充電できます。 バットセーフは3サイズあり、多くのバッテリーを持つ人はXLより標準サイズを2つ買えばよかったと言います。価格はほぼ同じで、XLは深すぎてバッテリーを探すのが少し大変です。バットセーフの唯一の欠点は価格と多くの場所で在庫切れなことです。自作にかかる費用を考えると、実はあまり節約にならないかもしれません。リポ火災の被害は壊滅的なので、判断はあなた次第です。 さて、私が自分のアドバイスをすべて守っていないことに気づく人もいるでしょう。私はあの木製のベンチトップでよく充電しています。非常に燃えやすい場所で屋内充電もしています。火災が起きたら大変です。充電はリスク、注意力、安全性のトレードオフです。リスクを最小限にすれば、注意力を少し減らしても安全を保てます。もしコンクリートのカーポートやバーベキューグリル、バットセーフ箱の中で充電していれば、充電ボタンを押して離れても大丈夫でしょう。最悪の事態はバッテリーが爆発して火が出てもよく封じ込められ、バッテリーを失ってがっかりするだけです。しかしそうできない、あるいはしたくない場合はもっと注意深くなる必要があります。実験で見たように、バッテリーが健康であなたが注意していれば、警告なしに突然発火することはありません。通常は発火前にポップ音、シュー音、パチパチ音、あるいは先に述べたフルーティーな匂いなどの警告があります。「やばい、すぐにこのバッテリーをここから出さなきゃ」となります。 その場合は大きくて重い暖炉用手袋を用意することをお勧めします。大きな革手袋や溶接用手袋が良いです。バッテリーを外に投げようとして持っている間に手をひどく火傷した人が何人もいます。これは持っておくと良いものです。 結局のところ、すべてはリスク、注意力、安全性のバランスです。私の考えでは、自分を安全に保つために最も重要なのは常に注意を払うことです。どこで充電するにしてもこれが私のおすすめです。完全に安全でない場所で充電するなら、充電中のバッテリーを絶対に放置しないでください。通常は何かがおかしくなる前に警告が出ます。常に目と耳を離さず、何かが起きそうな警告を察知してください。 保管中にバッテリーが発火することはありますか？不可能ではありませんが、はるかに可能性は低いです。バッテリーが発火しやすい最も可能性の高い時期は充電中です。セルに大量のエネルギーを押し込むためストレスがかかり、損傷や問題があれば発火します。しかしバッテリーが健康で保管電圧にあるなら、リポバッテリー製造工場や倉庫で突然火災が起きることはほとんどありません。健康なリポは安全な電圧範囲内で充電されていれば、発火はほぼ聞いたことがありません。問題は損傷したバッテリーだけで、それがいつ裏切るかが問題です。