LiPoバッテリーの内部抵抗の測定方法

もしRCカーやFPVドローンのような高性能ホビーに興味があるなら、バッテリーの「IR」について話しているのを聞いたことがあるでしょうが、それは実際には何を意味しているのでしょうか？LiPoバッテリーの内部抵抗は、その健康状態を示す最も重要でありながら見落とされがちな指標の一つです。これはバッテリー内部のボトルネックのようなものと考えてください。バッテリー自身が自分の電力の流出をどれだけ抵抗しているかの指標です。低いIR値は良いことであり、高いIR値は悪いことです。この単純な数値を理解することで、バッテリーの状態や性能がどのようになるかを多く知ることができます。

なぜ内部抵抗を実際に測定する必要があるのか？

では、なぜこの数値を気にする必要があるのでしょうか？技術的な詳細でエンジニア向けの話に思えるかもしれませんが、LiPoバッテリーの内部抵抗を測ることは、その脈拍を取るようなものです。バッテリーの健康状態、激しい使用に耐えられるか、そして実際にどれだけの寿命が残っているかを明確かつ正直に示してくれます。

低い内部抵抗（IR）のバッテリーは、汗をかくことなく大量の電力を素早く放出できます。実際には、RCカーのスタート時の「パンチ力」が増したり、ドローンの高スロットルでの上昇時の電圧降下が少なくなったりします。一方で、高いIRのバッテリーはその電力を供給するのに苦労します。これは性能の著しい低下、使用中に異常に熱くなるバッテリー、そして短い稼働時間として現れます。パックの寿命を通じてIRを追跡することは、バッテリーが疲れて安全上の理由で引退させるべき時期を知る最良の方法です。

測定に必要な機器は？

良いニュースは、IRを測定するために高価な実験室機器は必要ないということです。ほとんどの現代のホビー用充電器にはこの機能が内蔵されており、とても簡単に測定できます。

必要なものは以下の通りです：

• IR機能付きスマート充電器またはバッテリーアナライザー：これが最も重要な機器です。充電器を購入する際は、「内部抵抗測定」や「IRチェック」と明記されているものを探してください。多くの人気ブランドは中〜高価格帯モデルにこの機能を搭載しています。
• 適切なコネクター：メインの電源リード（XT60やDeansコネクターなど）と、同じくらい重要なバランスリードが必要です。最も正確なIR測定はバランスプラグを通じて行われ、これにより充電器はバッテリー内の各セルを個別に測定できます。

実際に内部抵抗を測定する方法：ステップバイステップガイド

IRの測定は簡単なプロセスですが、有用で一貫した結果を得て時間をかけて追跡したい場合は、毎回同じ方法で行うことをお勧めします。

ステップ1：バッテリーの準備

最も信頼性が高く一貫した測定値を得るには、毎回同じ条件でバッテリーを測定するのがベストです。良い習慣は、バッテリーが完全に充電され（セルあたり4.2V）、室温まで冷めた状態で測定することです。充電直後の熱いバッテリーや部分的に放電されたバッテリーは異なる測定値を示すため、一貫性が重要です。

ステップ2：充電器に接続する

LiPoバッテリーのメイン電源リードとバランスリードの両方を充電器の正しいポートにしっかりと接続します。充電器はこれら両方の接続が必要で、各セルの測定と読み取りを行います。

ステップ3：IRテストを開始する

充電器のメニューから内部抵抗機能を探します。「バッテリー抵抗」や「IR」などの名称で表示されていることがあります。見つけたらそのオプションを選択し、充電器に測定を任せます。通常、数秒で完了します。

ステップ4：結果を読み取り記録する

充電器はバッテリーパック内の各セルのIR値と、パック全体の総合値をミリオーム（mΩ）単位で表示します。これらの数値をバッテリーに貼る小さなシールやログブックに書き留めておくのは素晴らしいアイデアです。こうすることで、バッテリーの経年変化に伴うIRの変化を簡単に追跡できます。

内部抵抗の測定値に影響を与えるものは？

同じバッテリーを別の日に測定して少し異なる数値が出ても慌てないでください。IRの値は固定されたものではなく、いくつかの要因によって影響を受けます。だからこそ、毎回同じ条件で測定することが比較可能なデータを得るために非常に重要なのです。

• 充電状態：バッテリーのIRは、完全充電時と保管電圧時でわずかに異なります。できるだけ同じ充電レベル、理想的には満充電時に測定するのがベストです。
• 温度：これは大きな要因です。温かいバッテリーは常に冷たいバッテリーより低いIRを示します。正確で比較可能な測定値を得るために、測定前に必ずバッテリーを室温まで冷やしてください。
• バッテリーの経年と使用状況：これが追跡したいポイントです！バッテリーは使用と充放電サイクルを重ねるにつれて、IRが自然にゆっくりと上昇します。
• バッテリーのサイズと容量：これも非常に重要です。高電流用途向けの大容量の大容量バッテリーは、小容量のものよりも自然に内部抵抗がかなり低くなります。5000mAhのパックと1500mAhのパックのIRを直接比較して同じであることを期待してはいけません。

LiPoの「良い」内部抵抗とは？

これは誰もが尋ねる黄金の質問で、正直な答えは「状況による」です。しかし、パックの健康状態を判断するための非常に良い一般的なガイドラインがあります。以下の数値は各セルあたりの内部抵抗を指します。

新品で高品質なパック

新しいトップクラスのLiPoは、セルあたり10mΩ未満のIRを持ち、多くの高性能パックは新品時に2〜5mΩの範囲にあります。セル間の抵抗差も非常に小さく、理想的には1〜2mΩ以内です。

健康な使用済みパック

使用するにつれてIRは徐々に上昇します。セルあたり10〜20mΩのIRを持つパックはまだ良好な状態で、しっかりとした性能を提供します。

経年または劣化したパック

セルあたり20mΩを超え始めると、バッテリーが疲れてきているサインです。性能の著しい低下や使用中の発熱が見られます。低負荷の用途ではまだ使えるかもしれませんが、高性能パックとしての寿命は終わりに近づいています。

潜在的に危険なパック

セルのIRが劇的に上昇したり、あるセルだけが他よりも非常に高い（例えば一つのセルが40mΩで他が15mΩ）場合、それはそのセルが故障している大きな警告サインです。安全のために直ちにバッテリーを引退させるべきです。

覚えておいてください、容量の大きいバッテリーは一般的に抵抗が低いはずです。6000mAhの大容量パックで15mΩの抵抗がある場合、同じ抵抗値の1300mAhの小容量パックよりもはるかに悪い状態です。文脈が重要です！

内部抵抗を低く保つには？

バッテリーの老化を止めることはできませんが、老化の進行を遅らせ、LiPoバッテリーの内部抵抗をできるだけ長く低く保つことは、適切なケアによって可能です。

• 過放電を避ける：これはLiPoを最も早くダメにする方法です。セルあたり3.0V以下にバッテリーを使い切らないでください。低電圧アラームが鳴ったら、使用をやめる時です。
• 満充電のまま放置しない：LiPoを数日間満充電のままにしておくのは非常にストレスになります。1〜2日以上使わない場合は、保管充電（セルあたり約3.8V）にしておきましょう。
• 熱管理をする：使用後に熱いバッテリーを充電しないでください。まず冷ましてから充電しましょう。そして何よりも、バッテリーを熱い車内に放置しないでください。

結論：バッテリーの簡単な健康チェックをしよう

LiPoバッテリーの内部抵抗をチェックすることは、定期的な健康診断のようなものです。これはバッテリーの状態を素早く簡単に監視し、どのような性能が期待できるかを知り、そして何よりも古いパックを安全に引退させる時期を特定するための方法です。定期的にバッテリーをチェックする習慣をつけることで、すべてのバッテリーから最高の性能と最長の寿命を引き出すことができます。これは真剣なホビイストなら誰もが日常に取り入れるべき簡単なステップです。