LiPoバッテリーのサイクル寿命を最大化する

はじめに：リポバッテリーの寿命を最大化する

このブログでは、リチウム系バッテリーの充電サイクル数を増やすことでバッテリーパックの寿命を最大化する簡単な技術を検証します。私のような人にとっては、いくつかの犠牲を払う必要があり、特に稼働時間の最適化を望む人にとっては挑戦となるかもしれません。

それでは、詳細に入りましょう。本質的に、このブログの焦点は充電サイクルの管理にあり、充電サイクルを延ばす方法は、バッテリーパックを4.20ボルト（通常のリチウムポリマーバッテリーの場合）または4.35ボルト（高電圧バッテリーの場合）まで完全に充電しないことです。

リポバッテリーの最大電圧の危険性

私たちはすでに、バッテリーを4.20ボルトまで充電し、その電圧で保管すると、通常のリチウムポリマーバッテリーパックを損傷するリスクがあることを知っています。バッテリーは最大電圧での状態を好まず、寿命を最大化することが重要です。バッテリーが好むのは、リチウムポリマーバッテリーの保管電圧に近い状態であることです。これは私たちが注目する重要なポイントです。重要なポイントは、バッテリーは電圧範囲のいずれかの極端な状態では性能が良くないということです。今日は特にこの範囲の高い側に焦点を当てます。低電圧側については、ここでの議論から除外します。

LiPoバッテリーの最低充電レベルの維持

私たちが確実にしたいのは、バッテリーパックの充電状態を常に少なくとも15パーセント、理想的には20パーセント以上に維持することです。このレベルを下回らないようにします。この充電状態はチャートに示された電圧レベルに対応しています。 

コンピュータ制御充電器による充電サイクルの管理

充電サイクルに関しては、コンピュータ制御の充電器を使うとプロセスが格段に簡単になります。目標は、リチウムポリマーバッテリーのピーク電圧（通常のバッテリーは4.20ボルト、高電圧タイプは4.35ボルト）に達する前に充電を停止することです。多くの最新の充電器は、バッテリーが充電される特定の電圧を設定でき、そのポイントで自動的に充電を停止します。これが充電プロセスを管理する最も簡単な方法です。

この方法では、最大充電電圧を4.10ボルトから4.19ボルトの間に設定することをお勧めします。

LiPoバッテリーの容量、性能、サイクル寿命のトレードオフ

好みであれば、4.10ボルト未満に設定することも可能です。ただし、これにはバッテリー容量、性能、サイクル数の間でトレードオフが生じます。以下に、これらの設定に基づくバッテリーパックのサイクル寿命を計算するための式を示します。

最大電圧を4.10ボルトに充電すると、サイクル寿命は0.5サイクルに相当します。フルサイクルは15〜20パーセントの充電から100パーセントまでの範囲です。電圧を4.10ボルトに下げると、チャートを参照してバッテリーの容量と充電状態を確認できます。基本的に、容量の一部を犠牲にすることになり、稼働時間が短くなるため、これを欠点と感じる人もいるでしょう。ただし、将来的により大容量のバッテリーパックを購入することでこれを緩和できます。

4.10ボルト以上の性能トレードオフ

2番目の欠点は、セルあたり4.10〜4.20ボルトを超える性能も制限されることです。この性能低下は、モーターの回転数がそれほど高くならず、ラジコン車両の最高速度の可能性を制限することを意味します。私の場合、カジュアルなバッシングやラジコン飛行機の飛行に車両を使うときは、性能や稼働時間の最大化にこだわらないので、この犠牲は気にしません。しかし、この方法は特にバッテリー自体の寿命を延ばすのに理想的です。 

この方法はラジオコントロール機器だけでなく、携帯電話やノートパソコンなど他の電子機器にも採用する予定です。

サイクル寿命のための適切なLiPoバッテリー充電電圧の選択

4.10ボルトの閾値に固執する必要はなく、推奨範囲内の任意の電圧を選べます。例えば4.15ボルトを選べば、サイクル寿命は約0.71サイクルに相当します。

視点を変えてみましょう：4.10ボルトまでしか充電しない選択をすると、0.5充電サイクルを使うようなもので、充電サイクルの観点からバッテリー寿命が実質的に倍になります。適切に管理されたリチウムポリマーバッテリーパックは通常200～500サイクル持ちます。適切なケア（適温維持、過度な電力消費回避、1C～2Cの充電速度）を怠らなければ、サイクル数を最大化できます。逆に、バッテリーを乱用すると200サイクル未満になることもあります。

バッテリー寿命を倍にする方法

例えば、1パックで200サイクル得られ、毎回4.10ボルトまで充電するとします。この方法を使えば、寿命を実質的に倍にでき、400サイクル得られます。高品質で適切に管理されたバッテリーなら、最大500サイクルも可能です。この方法を適用すれば、最高級のバッテリーで最大1,000サイクルも期待できます。

これはバッテリー寿命の大幅な増加です。より高い性能と長い稼働時間を望み、4.15ボルトまで充電する場合は、前述のように約770サイクル達成できます。 

結論：コスト効果のためのLiPoバッテリー寿命の最大化

要約すると、この方法で電圧を制限することで、バッテリーパックの寿命を大幅に延ばせるということです。 バッテリーは高価なので、その寿命を最大化することは価値ある戦略です。稼働時間や性能の一部を犠牲にしても構わないなら、この方法は明確な違いをもたらします。容量を犠牲にしたくない場合は、デバイスの物理的制約内で重量が増えすぎない範囲で、より大きなバッテリーパックを選ぶこともできます。

前に述べたように、これは誰でも実践できる簡単な方法で、長寿命のために性能のいくつかを犠牲にする覚悟があれば可能です。

フルビデオはこちらでご覧ください here