バッテリー持続時間計算機：稼働時間と電力

バッテリーの稼働時間は、mAh で表した容量を mA で表した平均電流で割る単純な比から求められます。3,000 mAh の電池が一定の 500 mA 負荷に給電する場合、理想的な稼働時間は六時間です。実際のシステムでは表示容量をすべて使い切れないことが多いため、この計算機は容量に使用可能割合を掛けてから電流で割ります。使用可能容量が 85% なら、同じ例で 2,550 mAh、約 5.1 時間になります。 割合の欄は、複数の実用上の影響を一つの計画係数にまとめたものです。電池保護回路が完全放電前に遮断すること、電圧レギュレーターでの損失、高い放電率による容量低下、経年劣化による定格容量の低下などを含みます。温度も重要で、低温は一時的に出力を下げ、高温は長期的な劣化を加速させます。健全なシステムの多くでは 80～90% が初期見積もりとして妥当ですが、適切な値は放電曲線と実測した変換効率から求めてください。 消費電流には仕様書の最大値ではなく、時間加重平均を使います。電子機器はスリープ、待機、処理、無線送信、モーター動作、表示などの状態を切り替えることがよくあります。各状態の電流にその状態の時間割合を掛け、それらを合計します。例えば、時間の一割で 100 mA、九割で 1 mA を消費するセンサーの平均は 10.9 mA です。デューティ比が小さくても、ピーク電流は電圧降下や部品選定に影響します。 電池電流と負荷電流を同じ電気的側で測定している場合、電圧は mAh に基づく稼働時間の比を変えません。電圧は Wh での電力量と平均負荷電力を求めるために使います。使用可能な Wh は、使用可能な mAh に電圧を掛けて 1,000 で割った値です。負荷電力は A で表した電流と電圧の積です。コンバーターで電圧を変える場合は、入力電流と出力電流を直接比べず、電力量と電力を比較し、変換効率も考慮してください。 電池のラベルは、指定された実験室条件で測った公称値です。リチウムイオンパック、アルカリ電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池では放電特性が異なります。容量は終止電圧、負荷の変化、化学系、セルのばらつき、充電履歴によって変わることがあります。電池管理システムが安全性とサイクル寿命のために電力量の一部を確保する場合もあります。 結果は選定や運用計画に使い、設計は実測で確認してください。代表的な動作サイクルの電流を記録し、想定温度で試験し、自己放電と待機損失を含め、劣化分の余裕を持たせます。電池システムには適切な充電器、保護回路、配線、ヒューズ、熱管理が必要です。稼働時間の計算はメーカーの安全要件や電気設計指針に代わるものではありません。