以前サイトを更新していた時、LF2200mAhの記事を書こうとしてやめました。
このバッテリーは、いままでの感覚で使用すると、確実にバッテリーが壊れます。
では、壊さないようにするにはどうするのを、僕なりに追及した結果、次の使用方法にしています。
はじめに言ってしまいますが、壊さないように上手に使用するコツは、
「最後まで使い切らない、そして満充電以降の過充電は行わない」に限ります。
まずはバッテリー関連の基礎知識。
定格容量2200mAhとは、2.2Aの電流を１時間流せることになります。RCカーの場合mAh(ミリアンペアアワー)
として、2200mAhと表記されます。LFの電圧は、6.6Vです。
さて、既存のRC2400やRC3400などは、チューブ内に見えるとおり、単2サイズのセルが6本で構成されてます。
1本が1.2V、これかせ6本の直列つなぎになっていて、合計で7.2Vです。
セル1本の定格容量は2400/3700mAh。LFに比べると容量が多く、電圧も直列7.2Vです。
電圧は直列にすると倍になりますが、定格容量は同じになります。
続いて、タミヤのパックバッテリーLF2200mAhの中身
Li-Feリチウムフェライト、通称リフェですが、商標登録の関係で、タミヤではエルエフと言うそうです。
セル自体は、A123社が製造するセルで、内部構造にナノフォスフェイトを使用しています。
これは、ニッケル、ニッカドより細かい粒子の液体で、ミクロ以下のナノサイズにちなんで、
付けられた名前だと僕は想像しています。実際にナノかどうかは、わかりません。
ナノフォスフェイト自体の抵抗が低く、充電で電流を流した時の抵抗値の関係が良い方向に
作用しているようです。
抵抗が少なければ、充電時の熱も発生しにくいことになります。
いままでのニッケルやニッカドより大電流での充電に向いていて、
5A～8Aくらいでも、ニッカド/ニッケルの充電時の熱より低くなります。
電流値が大きければ、それだけ早く充電も完了します。
という基礎知識を踏まえて、以下は参考程度に読んでみてください。
決してこの限りではなく、あくまでも僕が調べた状況を書いています。
★さてさて、電池の内部に触れていきます。
タミヤLF2200mAhは、このA123社製のセルを4本使用してパックされています。
その構成されるセルの配置と、つなぎ方を僕なりに判断してみます。
現時点でわかっている構成は、セルは4本。1本当たりの定格容量は1100mAh、電圧は1本で3.3Vです。
バックの構造は、2本のセルを直列でつなぎ、その2本組の直列を並列でつなぐ。
こんがらがってきますが、整理すると、3.3V直列2本で=6.6V。定格容量1100mAh
この構成の2本を、並列でつなぐと電圧そのままの6.6Vで、容量が2倍の2200mAhとなります。
2セルを2グループ。つまり電圧は直列で2倍の6.6V。容量は1100mAh×2倍で2200mAhです。
ついてきていますか?(笑)
この状態の電池を使用すると、どうしても直列でつないでいるセル2本は、それぞれの個体電圧差により、徐々に
バランスが崩れてきます。抵抗値が低い構造のナノフォスフェイトなので、その電圧差からくる、
走行中の「容量の消費違い」により、充電時に入る容量も偏ってきます。
一定の電流値をかける充電方法では、使用する回数に比例して、容量バランスが崩れます。
満充電と思っても、実際に使用すると定格容量以下になるケースがあります。
これを防止するために、LF専用充電器にはバランスコネクターを併用する、
バランス充電というモードが必ず付いています。
LFバッテリー発売当時、GTビクトリー仕様のTRF416で走行してテストしてみました。
徹底的にLF2200mAhを使用してトライ＆エラーをした結果、今回の記事にしています。
さて、話を続けます。直列された2セルの容量バランスの差は、セルに影響を与えます。
影響の内容は、充電時や走行時の、容量の減り方に関係しています。
直列の2本のセルは、互いに電圧をかけあって合計6.6Vにしていますので、
パランスの崩れたセルは、互いに抵抗になり、もしくは一方のセルがカラになっても、
もう一方が元気なので、２セル直列の中で、不バランスで、搾り取るように消費していきます。
1本が3.1Vの時、片方が3.5Vかもしれません。この電圧差は、充電時に電流を流した時に、それぞれ入る
容量にも差が発生します。この電圧差による不バランスを調整するのが、バランス充電です。
バランスコネクターの3本の端子は、直並列の構造をもつセルに、それぞれつながっています。
直並列のセルの2本が満充電になる電圧に達すると、もう片側の直並列のセルに充電します。
難しくなってきましたね～。配線の回路図はあえてふれませんが、4本のセルにバランス良く
充電していく仕組みのはずです。(たぶん)
しかし、僕が思うに理想的な配線は、この限りではなく、ホビーとしての妥協をしている
部分もあるかもしれません。
その理由は、各セルのバランスを、個々に認識してバランス充電しているわけではない証拠が、
ハイペリオンなどの高性能充電器で判明してきます。下の写真は、バランス充電完了の表示中。
2セルが2パーツ。直列セルが2パーツで構成されている状態で、並列部分の片側3.3V～3.5Vとしか、
認識していません。つまり、直列2本のうち、組になっているセルの片側を表示しています。
この表示が別パーツの直列の1本と、1本、それぞれ表示しているのか?・・・かなり謎です。
タミヤのLF2200mAhは、パックから出ているバランス用のコードが3本。－アースと他2本です。
メイン充電電流のコード＋と－の2本と上手に相成って、充電器がスイッチングしているのか、電圧を監視して
いるのかは知りません。
充電プログラムとアルゴリズム解析ができれば、この辺がスッキリしますが、たぶん今後も難しいでしょう。
ハイペリオンの表示で判断できるのは、直列セルの電圧ではなく、並列状態の1本の電圧で、
直列したセルの半分、つまり、バランスでは並列としてのセルしか判断表示していません。
本来ならば4セルの電圧を表示したい
ところですが、そこまでしなくても良い使用環境ということでしょうか。
もう少し電気と構造を理解したら、またヒモといてみたいと思っています。
で、肝心の使用方法のコツですが、いくつかあげてみます。
●最後まで走り切らないで、極端に遅いスピードになる前に、
走行をやめる。
●満充電したバッテリーの追い充電は絶対に避ける。
●さらに、温度が高くなるような状況の充電は行わない。
特に夏場の直射日光は避けて、軽いそよ風程度のファンの上で充電すると良い。
●充電する際には、完全に自然に冷えたバッテリーにしてから充電を開始しましょう。
●半分使用した状態から、追い充電するのは良いのですが、その時も冷えたらにしましょう。
●満充電したのに、走行時間が極端に短くなったらセルのバランスが、すごく崩れています。
低電流2Aでのバランス充電をして様子をみましょう。復活しない場合は、セルがダメージを受けています。
最後まで走行してし過ぎで、これは発生するようです。
●満充電時の注意。過充電は絶対にダメです。確実にセルがダメージを受けます。特に充電完了時に
極度の熱を持っていた場合、ダメージが少なからず発生しています。
LF用の充電器ならば、カットボルトの設定がデェフォルトで安全対策はされているはずですが、
充電器によって微妙なカットボルト設定のバラツキはあります。
●電流値は、1セル1A程度と単純に考えてみましょう。LF2200mAhは4セルですが、2セルの2パーツなので、
電池にやさしい電流値は２A程度です。しかし内部抵抗が低いので理論値で倍の4AまでOKとメーカーが、
提唱しています。結果的に4A程度が適度に遊べて、過激では無いと思われます。
●最後に、バランス充電は、なるべく行いましょう。5回に1回とありますが、2回に1回でもOKです。
ただ、カットボルトに達するまでの充電時間は長くなります。
ハイペリオンのバランス後のセルの電圧を見る限り、トータル直列で7.1V程度。このピークで、
ハイペリオンはカットされるようです。平均して1800～1900mAhの間で、充電が完了します。
あくまでも理論値の容量なので、安全対策上のゆるめの設定がLF用にされているみたい。
走行し過ぎないで使用すれば、充電時に入る容量はこんな感じでしょう。
☆中途半端に残っているバッテリーを、レースライクに充電する場合
バランス充電前提に、充電直前にトータル5.3Vまで1A以内の電流値で、放電してから、
すぐ充電を開始する方法だと、容量が期待できます。
(これはレースライクな使用方法なので、バッテリーには過酷です) あくまでも、ちゃんと使用して管理しましょう。
過充電にならないように充電完了(充電器によるが・・・)。そして、走行し過ぎないように、
スローダウンしてタレたら即走行中止。こんな使用方法が、上手に使用するコツです。
某誌面に書いてあった、何度もすぐに充電して1日途切れなしで遊べる! なんてのはダメだと僕は思います。
LF2200mAhを2本壊した経験の僕が、勝手にそう思います。1日楽しんで、末長く使用する場合、4本くらいが
必要だと思ってます。そして、充電電流値によって、パワーのかかり具合や、走行中のスピードが違ってきます。
さらに言えば、充電器によってカットボルトのデェフォルト設定の違いがあります。
これにより、レースライクな使用を望む方は、使用するアイテムやレギュにあった充電方法や充電器を模索する
ことになると、僕は思っています。僕がハイペリオンを好むのは、このへんの設定に自由度があるからです。
ちなみに、現状のLF2200mAhでタミグラレギュのビクトリーに使用した僕の場合、ビクトリーで指定された
23TモーターのBZを、LF2200mAhに適した負荷と出力に見合った、効率の良いコミュ径φにして、
今年の全日本選手権に挑みました。ギヤ比と最適なコミュ径と、ESCの周波数帯、LFの電圧推移の
バランスがとれた状態があるようです。参考までに、BZのコミュ径は7.1φにしました。ESCは高周波よりに
して、回転数側にふったパワーソース類のセッティングが、効率良く感じました。
なんだか難しいですなw。
GTチューンやライトチューンなどの消費が低いモーターのは場合、そこまで考えなくても
パワーとトルクバランスは、LF側のソースが勝っているので、あまり深く考えないようにお願いします。
あくまでも、23Tやブラシレスなどの消費が高いモーターの場合に、ギヤ比とモーター、電圧、ESC周波数
など、密接に関係してくるようです。
オマケ。すこし邪道な方法ですが、簡易的に個体差がわかります。
マシンを走行状態にして、ピニオンとモーターだけを外します。
モーターマスターで適当な別のモーターを回します。モーターマスターセンサー部に、
ブラシレスモーターの軸にセンサーの部品をつけて、プロポのスロットルを引いて、
物理的に回転を計測しています。バッテリーを交換して、バッテリーの状態をみるのも良し、
ブラシレスモーターだけを取り換えて、回転数を計測するのも良し。
この方法では、ブラシレスの消費はわかりません。
タミヤのブラシレスモーターは、意外に個体差があります。KV値で平均前後150rpm～も違いますから、
ギヤ比固定のレースでは、直線のスピードが違います。ただ、ブラシレスだけに、まったくさわれません。
アタリの個体があったら、大事にしておきましょう(苦笑
さらに衝撃的な部分ですが、ESCにも出力に個体差があります。もう、あらゆる点で新しいアイテムは、
苦労が多いと僕は思っています。これもレースライクな考え方がいけないんですけど。
ブログ内容は突っ込んだこと書いてます。あくまでも参考にしてください。お願いします。
