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ミニドローン用LiPo電池の容量を測定

◆まえがき
おもちゃ病院に持ち込まれたミニドローンのバッテリーの容量測定を行ったので、その結果を記録しておきます。なお私が担当したのは電池だけで機体は別のドクターさんが担当されています。

◆LiPo電池
ミニドローンの機体に取り付ける電池です。
752042、450mAh

752042のLiPo電池
表示されている容量は450mAh。サイズは752042、つまりセルの厚さ7.5mm、幅20mm、長さ42mm。保護回路が付くので長さは少し増え、ドローン用のためか少し丈夫な外装が施されている感じです。

◆容量測定
写真のようにメスのコネクタが付いているので、これに挿さるようにΦ0.5mmのワイヤで簡単なオスコネクタを作って測定しました。放電カーブの測定にはArduinoを使った電池容量測定アダプタを使い、結果をTeraTermで受けてエクセルでまとめました。

・初期の内部抵抗
LCRメーターを使った測定結果では、内部抵抗はBattery-A:54mΩ、Battery-B:59mΩでした。

・初期容量
初期容量
負荷抵抗=10Ωで放電させた時の電圧変化です。

あっという間に空になったのでグラフを掲載しても仕方が無いですが、ともかく上記の通りです。電圧の低下を検出して負荷を自動遮断するようになっていますが、Battery-Bで電圧が回復しているのは電池に内蔵されている保護回路が自動復旧したためだと思います。

同時に計測している電流容量は、Battery-A:2.35mAh, Battery-B:12.04mAhでした。

・充電電流
付属の充電器を使って充電を行いました。電源はUSBなのでUSBの電源チェッカーで充電の積算電流が測定出来ますが、その値は、
Battery-A:535mAh、Battery-B:565mAhでした。(この値には充電完了後の追加充電分が入っているので正確な値はこれより少し小さいはずです)

・放電特性
いよいよフル充電した状態からの放電特性です。負荷抵抗は10Ω。
放電特性
どちらの電池も1.26時間付近で空になりました。電流容量はBattry-A:480.5mAh, Battery-B:475.4mAhでした。

公称容量は450mAhなのでそれを少し上回る値で、新品と同等の容量があることが確認出来ました。

・内部抵抗
再度フル充電した状態でLCRメーターで内部抵抗を測定すると、Battery-A:50mΩ、Battery-B:48mΩでした。

5Ωの負荷抵抗を接続してその電圧ドロップから内部抵抗を測定(DC法)すると、Battery-A:112mΩ、Battery-B:111mΩでした。LCRメーターより高い値になった原因は不明ですが、フル充電した状態なので端子電圧が4.2Vくらいと高いのが影響している可能性があると思います。

◆まとめ
ミニドローンの不調の原因としてこの電池の容量不足が疑われていたのですが、今回の測定結果からは容量の低下は認められませんでした。また内部抵抗も十分低い値であると言えます。

ちなみにこのドローンの飛行時間が15分とすると電流は1.8Aくらい流れるはず(450mAh*60 /15分)で、電池の内部抵抗が50mΩとすると電圧ロスは0.09V。これは電池電圧の3.7Vに対して無視できる値だと思います。

◆参考
手のひらに乗るくらい小さなドローンのバッテリー(110mAh)の容量測定結果:超小型ドローン用のリポバッテリーの特性測定

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電池は健全なようでひと安心

この件依頼ドクターです。早々の性能確認ありがとうございました。
電池にプリントされた型番はその通り752042なんですが、実寸はというと(厚×長×幅・ノギス測定)、
A:9.1×20.1×45.5
B:8.5×20.1×45.1
と、フィルム上ながら、かなり大きめでした(長さ方向は緩衝材もあり不確かです)。
手元に取説はないのですが、メーカー仕様は7.5×21×46と書かれてるようなので、特に厚さに差が大きいです。

実機への装着は、長さ方向に押し込む形なので、この厚みが邪魔で、もしかしたたら社外品かもと思いましたが、型番と実寸も食い違うので、中華製品として製品ばらつきも大きい世界なのかもしれません。ユーザーさんの使用レポートでも「空間奥行きを測って、こじって入れれば収まる」と書いてあったりしました。機体は仕様通りに寸法取ったのに、調達部品がデブだったったなんて、メーカーも困りますよね。

それにしてもパワフルな電池ですね。4モーター搭載で宙返りもできる機体なので、1.8Aは当然かもしれません。電池が健全と判ったので、あとは機体側の診察になりますが、故障というのが依頼者の思い込みだった可能性がでてきました。2日ほど就労日なんで少し先ですが、ベンチテストから始めてみます。

re:電池は健全なようでひと安心

詳しい解説ありがとうございます。
どんどん高性能なおもちゃが出てきますが、頑張って付いて行くしか無いですね。

最近の玩具ドローンはすんごい!です。

昨年、カードのポイント硝化に8、000円台の玩具ドローンを買いましたが、その性能に驚きでした。
画質はそれなりに荒いながらも、青歯リンクでリアルタイム映像は映るし、ある程度のプログラム飛行もこなします。メチャ軽いので微風でも流されまくるのがやっかいですが、高度維持がけっこう効くのでいきなし墜落することは(めったに^^;)ありません。ただカメラ付きゆえか、電池は一飛行で10分程度です(この売価で、予備電池まで付いてました)。

1万マソ以下の”玩具”でこれですから、いまや(この後はさらに)軍用ドローン全盛時代なのもうなずけますよね。

re:最近の玩具ドローンはすんごい!です。

このドローンは一万円しないということで、カメラも付いてましたから鍛冶屋さんの買われた物と同じような物なのかも知れないです。
軍用ドローンのお話もうなづけます。

No title

興味だけは旺盛で知識・技能なしのジジイ、面白く読ませていただきました。

コメンテーターさん今晩は

楽しんでいただければ幸いです。
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