【なぜプラグ2本?】2セル超えるリポバッテリー&充電器の疑問点をすべて解決してきた。

必ず突き当たる2セル以上の壁

マイクロドローン(Tinywhoop)から入った者にとってなかなか越えられないのが2セル以上の壁。

エネループ同様、充電器に抜き挿しするだけで手軽に使えた1Sバッテリー。けど2S以上になるともう1本変なコネクタが出現して謎すぎる。
なんなのあの変な線!

この線は一体何者なのか?

しかも充電器も急に種類が増えて、メカニズムも複雑層でどれ選べばワカンネ。
だけど適当に買って余計な充電器を増やす事だけはしたくない!(場所取るし)

ということで前回に引き続き、2セル以上の複数セルリポバッテリーについて聞いてみました。

なぜ複数セルのリポバッテリーが存在するのか?

単三電池のようにみんな1セルバッテリーで飛ばすことができれば、充電器も統一出来てスマートだと思うんです。そもそもなんで2セル・3セルってあるんですか?

乾電池みたいに統一してほしい・・

より強いパワーを出すためだね。
乾電池で1個単体より、複数個直列つなぎしたほうが電球が明るくなるみたいな実験を小学校の時したことない?
それと一緒だよ!

ドローンの場合、より大きな推進力が得られる

1セルリポバッテリーの組み合わせでいいのでは?

じゃあ乾電池と同じように、1セルリポバッテリーを何個もつなげればいいのでは?
実際2セル機だと1セルリポバッテリー×2本で飛ばせるコードが付いた機体もありますし・・・

まず前提として複数個のバッテリーを直列つなぎする場合、1つでも状態悪いものがあると、他の良好なバッテリーも引っ張られて本来の力が出せなくなる。

家電の説明書に
新旧・異種電池の混用禁止
といった記載があるのはそうゆうことだったのか・・・

さらに前記事で説明したように、リポバッテリーは個々の使い方によって状態が大きく変わってくる
そしてセル数が多くなるほどバラツキが広がるから、使い方が固定されるよう1つにパッケージングしているんだ。

試しに2セルリポバッテリーを分解してみたら、両面テープで強力に接着されてました・・・!
絶対に離れ離れにならないという強い意志を感じます。

まるで夫婦

2本プラグが出ているのは何故か?

2セル以上のリポバッテリーって何でコネクタ2本あるんですかね?
1セル同様1本だけで良い気がするんですが・・・

実際に3セルリポバッテリーを分解し簡略化したのが下図だ。
2本のプラグにはそれぞれ役割があり
(A)充放電担当
・(B)各セル電圧を計測
をしている。
B)側のケーブルを「バランスケーブル」と呼んでるよ。

バランスケーブルは何をバランスしているのか?

その「バランスケーブル」は一体何をバランスして充電してるんですか?
素人考えだとそんなの関係なくバンバン電流流せばいいジャン!って考えちゃうのです。

強固にパッケージングされている複セルリポバッテリーも、使い続けていると電圧がバラつくことがあるんだ。

バランスケーブルはこの電圧差を検知して、各セル電圧が均等になるよう調整してくれている。
具体的な挙動は下記アニメ(GIF)の通り。

3秒毎に変わります

電圧が均等になるようバランスをとってくれているから「バランス充電」というんですね。
ようやく意味が分かりました・・・!

※バランス充電の挙動につきましてはdrone4さんより補足頂き一部内容を追記。ありがとうございます!

バランスケーブルだけで充電してるのは何?

ちなみに手持ちの2セル充電器「 Ultra Power UP-S4AC 1S-2S 」はバランスケーブルだけで充電してるんですが、これ大丈夫なんでしょうか?

小容量の2セルバッテリーならバランスケーブルだけでも充電できるね。
ただ3セル以上&大容量タイプになると難しい。

保育園にも3歳の壁があるように、リポバッテリーにも3セルの壁があるようだ・・・

パラレル充電は一体どんな仕組みなのか?

SNS見てると、たまにものすごい数のリポバッテリーを同時充電している人を見かけるんですが、あれは何が起こってるんでしょうか?
何やら充電に変なボードをつないでいるようなんですが・・・

配線が多すぎて何が起こってるのか理解できない・・・

パラレル充電ボード」の事だね。とても便利なんだけど
事故例が多く使い方誤ると爆発するぞ!
だから利用は自己責任。充電中は絶対に目を離しちゃダメ!

一応仕組みを解説すると、充電器に勘違いさせてるんだ。

実際は3S×4本充電しているが、充電器は1個の大容量3Sバッテリーと認識

パラレル充電で使えるバッテリーの条件

前述の話からすると、違う種類のバッテリー混在させると危険そうですね・・・

その通り。パラレル充電ボードに挿すリポバッテリーは必ず
・同じ種類 / セル数 / 容量
・電圧バランスが均等

という条件を満たしておく必要がある。

バランス崩れのリポを見つける方法

バランス崩れたリポバッテリーを効率的に見つける方法ってあるんでしょうか?

充電器に挿したときの挙動で見抜けるよ!
具体的には充電器に表示されるモニターの数値を使う。

このモニターに表示される値は平均値が表示されるようになっている。
下記の場合バッテリーAしか挿してないから、Aの電圧値がそのまま表示されるね。

続いてバッテリーBを挿すと、
AとBの平均値が表示される。
この時モニター上では大きな電圧差がないから、A・Bともにセルのバランスが取れてることが推定できる。

最後にセルバランスの崩れたバッテリーCを挿してみよう。
すると、モニターに表示される電圧差が大きくなっているね。

挿したタイミングで電圧差が大きく変化したら、直近挿したバッテリーがバランス崩れているということですね。
テクニカルだ・・・。

慣れないうちはリポチェッカーを併用したほうが良さそう。

リポバッテリーは最後に挿す

あとリポバッテリーは必ず最後に挿すこと。
リポバッテリーを先にパラレル充電ボードに挿すと、ショートする危険がある。

特にバナナプラグはプラス・マイナス同士が接触しやすいので下記写真のようなアダプタを使うといい。

1セルですらショートしたら一瞬でFCから煙出るのに、3-4セルのことを想像したら怖すぎる・・・。
個人的にバナナプラグは避けようっと。

複数セルバッテリーに関する充電コネクタ規格を整理する

これまで地味にいろんなプラグが出てきてるんですが、ちょっと混乱してきました。

XT30とXT60は似てるけど大きさが違う。
XT60はバッテリ容量が大きい時&充電器本体プラグに多く使われてる。

あとバナナプラグは規格としては古い部類に入るんだ。

XT60はバナナと比較し
・端子同士が接触しない
・コネクタ方向の挿し間違いがない
からショートしにくそうだ。

リポバッテリーの最大セル数は?

余談なんですがリポバッテリーって最大何セルまであるものなんでしょうか??

ヘリの世界では14セルまであるぞ。
7セルバッテリーを2つ束ねている。
ショートすると爆発するよ!

ば、爆発!?
もし仮に14セルのリポバッテリーを扱うことになったら倉庫1棟借りる覚悟が必要だな・・・

充電器を選ぶ上で大切なこと

充電器のセル数が上がるたびに充電器を買い直さなきゃいけない気がして躊躇してます・・・。
それに充電器の選択肢が多すぎて、正直どれがいいのかわからないんですが、検討のポイントってあります?

OK!いくつか切り口を分けて説明しよう。

AC入力(家庭用コンセント)に対応しているか

まず重要なのがAC・DC の対応状況だ。
ざっくり言うと
AC家庭用コンセントから供給される電力
DC電池・バッテリー から供給される電力
の事を指す

なんとなく聞いたことあるけど、この2つは種類が違うんですね。

充電器には下記の2種類ある
・AC・DC両方対応
・DCのみ対応

はじめて買う充電器なら、家庭用コンセントから充電できた方がいいから、AC対応推奨だ。

充電器って家庭用コンセントにつなぐものだと思ってたから、むしろDCのみの充電器が気になります。

例えば大容量のリポバッテリーを親電源にして子バッテリーを充電する場合が該当するね。

左が親バッテリー。右の子バッテリーに充電している。

なるほど。その親バッテリーを充電するためにはAC対応の充電器が必要だから、初めて買うならAC入力必須ですね。

必要W(ワット)数 を考える

次に必要W(ワット)数だ。充電したいバッテリーの
・セル数
・容量(mAh)
・同時充電本数

充電のC数
によって変わるぞ。

またワット数算出にあたっては
W = V × A
の公式を覚えおいてくれ。

中型マイクロ機 3セルバッテリーの場合

自分の場合だと、マイクロドローンの3セルバッテリーにそろそろ挑戦したいなと考えています・・・。

3セル・500mAh・4本・1C充電 として算出される必要ワット数は下記の通り。

おぉ、意外と W(ワット)数 少なくて済みそう。

5インチレース機 4セルバッテリーの場合

5インチ沼の方から頻繁に誘われるのですが、これにも対応できる余地を残すとすれば、W(ワット)数はどれくらいになりそうですかね?

5インチは4セルバッテリーが主流だね。
バッテリ容量もマイクロに比べて大きくなるぞ。

4セル・1500mAh・4本・1C充電 として算出される必要ワット数は下記の通り。

なんか一気にW(ワット)数が上がったなぁ。
5インチ沼恐るべし・・・!

5インチ 6セルバッテリーの場合

最近5インチレースでも6セルバッテリーが解禁されたみたいな話を聞いたんですが、もし6セルバッテリーに手を出してしまった場合は・・・?

これも今まで通りの計算式に当てはめればOK。

6セル・1500mAh・4本・1C充電 として算出される必要ワット数は下記の通り。

うへぇ~マイクロドローンと比較すると差が歴然だ・・・!

どんなタイプのドローンを操縦するか次第で必要W(ワット)数は大きく変わるのだ。

AC/DCでW(ワット数)が違うのは何故か??

ちなみに充電器をよく見るとACとDCでW(ワット)数が違うんですが、どうゆうことなんでしょうか??

家庭用コンセント(AC)から電源を取る場合、DC変換時にロスが発生するんだ。だからDC入力時よりもW(ワット)数が少なくなる。

家庭用コンセント経由の方が大パワー出せるイメージがあったのですが、完全に真逆ですね・・・!

安定化電源を使えばACでも大パワー

もし家庭用コンセント経由で大パワーを出したい場合は、間に安定化電源を噛ませると良い。
充電器の前段階でAC→DCに変換しておくことで、大電流を入力することができるのだ。

立ち並ぶ充電器の奥側に置いてあるやつですね。
けっこうデカイ・・・!

屋外充電するときの親バッテリーの基準

DC入力で充電する場合、親バッテリーのスペックってどれほどのものが必要なんでしょうか??

写真は4セル 1,800mAhのリポバッテリー

これは充電器によって変わるね!
ちょっと手元にあるやつを比較してみよう。

けっこうバラツキがあるDC入力電圧の幅

これまで聞いたリポバッテリーとセル数・電圧を整理すると・・・
3セル以上(電圧11.1V)ならほとんどの充電器に対応できそうですね!バッテリ容量は2,000mAh前後かな。

結局ビギナーにオススメの充電器はどれか?

充電器の仕組みは分かりました!
で充電器選びなんですが下記要件を満たすものってありますか??
・マイクロメインだけど5インチにも程よく対応
・家庭用コンセントで充電可
・できるだけコンパクト

初心者なら100Wあれば十分だけど5インチも意識するなら200Wは欲しいかなぁ。
その上コンパクトとなるとハイテック製品群から選ぶなら【 X2 Hi Power ac+ 】かな!?

出典:ハイテック公式ページ

おぉ、これはスタイリッシュでいいですね。液晶モニタもデカイ!

しかもスマホも同時充電できるのが地味に便利。
最初この機能イラネーって思ってたんだけど、もう常時使ってる笑

ハイテック製品とオリジナル品との違い

よーし、なら X2 Hi Power ac+ を買うかー!
ちょっとググって調べてみよう・・・

ん、おや!?

トオルさん、なんかほぼ同じ形状の充電器がちょっとお安めな価格で売られているんですが、ハイテック製品との違いって何なんでしょう・・・??

ハイテックの充電器は海外製品のOEM品なんだ。主な違いは
・説明書が日本語
・表示画面が日本語
日本人サポート窓口あり
・初期不良時に交換対応可能
ただその分ハイテックブランドの方が価格は上乗せされてるね。

なるほど。
海外製品だと初期不良引いて英語でやりとりするの面倒だし、納期もかかるからハイテック製にします~!

まとめ

ふぅこれで充電器まわりの憂いは一気に解決したぞぉ!
実際の使用感はドロ沼くんブログでレビュー予定。

さて、マイクロドローンあたりが一息ついたら5インチ界ものぞいてみようかな。

(グフフ・・5インチ沼の住人がまた増えそうドロ・・・)

この記事を書いた人

2019年7月時点でマイクロドローン沼に60万円以上投じてしまった男、カタオカ。難解な専門用語・知識に苦労した経験を元に備忘録として「ドロ沼くんの⌘マイクロドローンFPV入門」というサイトを運営中。

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