バッテリー容量計算機：mAh・Wh・稼働時間

バッテリー容量は、電荷量または蓄えられたエネルギーを表します。アンペア時は電荷量の単位です。定格10 Ahのバッテリーは理想的には1アンペアを10時間、2アンペアを5時間、または同等の電流と時間の組み合わせで供給できます。ミリアンペア時も同じ量を小さな尺度で表し、1 Ahは1,000 mAhです。スマートフォンや小型電子機器ではmAh、大型の鉛蓄電池やリチウム電池パックではAhがよく使われます。 ワット時は電圧を考慮するため、エネルギーをより直接的に表します。アンペア時にバッテリーの公称電圧を掛けるとワット時になります。12ボルト、10アンペア時のバッテリーの公称蓄電量は120 Whです。1ワットは毎秒1ジュール、1時間は3,600秒なので、ワット時に3,600を掛けるとジュールに換算できます。この計算機は一定電流、必要な稼働時間、電圧からこれら4つの値を求めます。 計算結果は理想的な最小容量です。実際のバッテリーは、どの条件でも定格アンペア時をすべて供給できるわけではありません。容量は放電率、温度、経年、電池の化学系、終止電圧で変わります。鉛蓄電池は大電流時のポイカート効果が特に大きく、リチウム電池は一般に定格容量を保ちやすいものの、内部抵抗や保護制限で利用可能なエネルギーが減ります。電力変換器、配線、レギュレーターもエネルギーを消費します。設計では通常、理想容量を求めた後に余裕を加えます。 電圧には必ずしも満充電時の端子電圧ではなく、パックの公称電圧を使います。リチウムイオンセルは満充電で4.2ボルトに達しても、公称電圧は一般に3.6または3.7ボルトです。直列接続ではAh容量を保ったまま電圧が加算されます。並列接続では電圧を保ったままAh容量が加算されます。同じセルを組み合わせる場合、どちらでもワット時は加算されるため、Whは異なる電圧のパックを比較するのに便利です。 電流には対象期間の平均負荷を使ってください。動作デューティが変わる機器は、各状態の電流にその状態の時間割合を掛けて合計する加重平均でモデル化できます。起動時の突入電流は平均エネルギーへの影響が小さくても、そのピークを安全に供給できるバッテリーと配線が必要です。 結果は初期の容量選定、比較、エネルギー予算に利用してください。その後、想定する放電率と温度で候補バッテリーのデータシートを確認し、変換効率、必要な残量の余裕、経年劣化を考慮します。バッテリーは危険な大電流を供給できるため、適切な保護、充電、ヒューズ、熱設計、化学系に応じた取り扱いが必要です。