ミニ四駆作ってみた

ミニ四駆に復帰していろいろと。

ミニ四駆作ってみた〜その455「電池管理 〜ThunderとC4を使って〜」

Thunderを購入したので、本格的な電池管理をしてみましょう。

 

最近行っている電池管理方法をまとめておきます。

使用する充電器は2つ

 

ISDT C4X4などでも可能)

今はC4 Evoしかほとんど売ってないみたいです。

 

ThunderReakterなど106B互換の充放電機)

※単3電池用ソケットは別売りですので注意!

 

 

 

 

慣らし:その1

購入直後の電池は本格的な慣らしをいきなりできないので、初期慣らしを行います。

 

1.ISDT C4でアクティベーション

  • 充電0.5A、放電0.5A
  • かかる時間:約910時間

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アクティベーション放電>充電を3回行う機能で、買った直後の電池はこの機能を使用して初期化します。

最初の慣らしなので、0.5Aづつでゆっくり初期化してください。

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終わるとこんな感じです。

内部抵抗は低いですが、放電容量は995mAhとまだまだ低いです。

 

2.ISDT C4のサイクルモードで30回サイクル

  • 充電1.0A、放電1.0A
  • かかる時間:約60時間

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大体3日くらいかかります。

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13サイクルくらいのグラフですが、山の形がだんだん変わってますよね。

充電が早くなり放電の波が緩やかになる。

放電が緩やかな波になる、ということはある一定の放電流量を保ったまま放電できている、つまり安定した速度で長く走れるようになります。

この波が安定するまでに2030サイクルくらいかかるのです。

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30サイクル終了でこれくらいになりました。

放電電流量が増えているのがわかるかと思います。

 

ここまで行うことで、初期慣らし(基礎充電)は完了です。

 

今まではここまでな感じでした。

追加で1.5A放電で20回サイクルくらいして合わせて50サイクル、普通に使う場合これくらいで十分です。

ここからは、C4のアナライズ機能を使って管理していく感じで。

 

では、ここから本格的に慣らしていきます。

 

実はここまでの慣らしも全部Thunderで同じようにできます。

なぜC4でやってるかというと、4本同時に慣らせるからで。

単セル4本で1本づつやったらこの4倍の時間かかります。

1本づつだと時間もかかるし、放電の仕様?があるのでThunderでは2本づつ慣らしていきます。(仕様の詳細は別途記載)

 

慣らし:その2

Thunderを使ってサイクルモード:DCHG>CHGで20回サイクル

  • かかる時間:約40時間

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大体2日かかります。

DCHGがDischarge(放電)、CHGがCharge(充電)です。

(以下、放電=D、充電=Cと略)

各種設定を下で説明していきます。

 

充電:マニュアル充電で1.0A

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Aut(Auto)とMan(Manual)があるのですが、電池の状態を見て自動で変動してくれるAutoが便利です。

が、デルタピーク検知に問題あるかも?なのでリニアに動作するManualがいいと思います。

充電は普通にできてくれればいいので、慣らし中は1.0Aで。

負荷を下げたいならさらに低い電流で充電もありです。(もちろん時間がかかります)

 

放電:5.0A、終了電圧:1.9V

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終了電圧1.9Vは2本同時に慣らしているからで、単セル慣らしなら0.9Vです。
※0.9V以下まで放電すると「過放電」となり、電池が使い物にならなくなるので注意!

2本で1.8Vでは?となるんですが、2本同時だとバランス取れない場合があるのでマージン取ってます。

より安全にやるなら2.0Vくらいでもいいです。

Thunderにはバランス充電機能はあるのですが、ニッケル水素電池は未対応です。

(そもそもバランス充電には別途機材が必要です)

あと単セルって書きましたが、単セルではたぶんダメです。

2本同時じゃないと5.0Aでの放電はできないみたいです。

理由は絞り放電の機能が効いてしまって、放電が5.0Aになる前に絞り始めてしまうようです。

放電するとき、0.0Aからだんだん5.0Aに上げていくのですが、その最中に電圧が0.9Vまで落ちてしまい、絞りが始まってしまうみたいです。

 

トリクル充電:OFF

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トリクル充電は充電完了後、勝手に継ぎ足し充電して電圧を保つ機能なのですが、慣らしでは基本OFF推奨です。

 

デルタピーク検知:3mV

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充電していくと満充電過ぎたあたりで電圧が落ちるのですが、この落ち幅を確認して充電を止める機能です。

パンパンまで入れたい場合は10mVとか使いますが、サイクル充電中は3mVくらいにしてください。電池が持ちません。

 

絞り放電:20

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絞り放電は終了電圧まで放電してから、電圧を維持したまま徐々に電流値を絞り、ギリギリまで放電する機能です。

これがあると、放電後の「電圧の戻り」という現象が発生しなくなり、しっかりと最後まで放電できます。

Thunderではパーセンテージで指定でき、最後1.0Aの何%まで絞るか、を指定できます。

20%だと0.2Aまで絞って放電してくれます。

※デフォルト設定がOFFなので必ずONにしてください。

 

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この放電「5.0A」がキモになります。

ミニ四駆の慣らしたダッシュ系モーター3A以上の電流を使用(放電)します。

なので、1.0A程度で放電、慣らをしても、モーターと釣り合う電池にはならないんです。

少なくともモーターが使う電流以上は放電できるクセ付けが必要である、ということになります。

プラズマダッシュで4A以上らしいので、余裕を持って5.0A、と設定していますが、フラットマシン用電池でもこのセッティングが多いと聞きますので、大丈夫かと思います。

また、このサイクルモードで充放電を行うと、電池がめちゃくちゃ熱くなりますので、扇風機などで電池を冷やしながら行ってください。

 

ここまで電池2本、同時に慣らしています。

厳密にやる場合は電池1本づつ、単セルで行うべきですが、上記通り絞り放電の問題があり、2本同時に行う必要があるみたいです。

 

 

ペアリング

慣らしが終わったので、ここからはペアリングを行います。

近い特性の電池を組み合わせることで、電池の性能をフルに発揮できるようになります。

C4アナライズモードを使い確認します。

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  • 設定:充電1.0A、放電1.0A
  • かかる時間:約2時間

 

1.放電容量

充放電する2セルのうち、容量が少ない方に性能が引っ張られるので、できるだけ容量が同じものでそろえたほうがいいです。

 

2.内部抵抗

内部抵抗が低い電池ほど、ミニ四駆を1つの回路としてみた場合の抵抗値も下がるので、電流が多く流れることになります。

(オームの法則:電流=電圧÷抵抗、なので分母(抵抗=接点抵抗+内部抵抗)が小さければ小さいほど電流は大きくなる)

なので、内部抵抗が低い電池=1軍、のような考え方で、低い電池から2本づつ組み合わせて行きます。

 

この1.2.をあわせて最適な組み合わせを作っていきます。

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また、内部抵抗のみを計測するのであれば、Thunderでも測れます。

運用始めたらThunderの内部抵抗計測のみでペアリングをしていくのもありかと思います。

 

今回、4本慣らしていますが、下記結果でした。

  1. 1055mAh,50mΩ
  2. 1056mAh,44mΩ
  3. 1050mAh,38mΩ
  4. 1044mAh,62mΩ

 

放電性能はほぼ同じくらいなので、内部抵抗で見て1と4,2と3でペアリングして慣らします。

 

 

慣らし:その3

作ったペアでサイクルします。

 

Thunderを使ってサイクルモード:D>Cで10回サイクル

  • 充電1.0A、放電5.0A、終了電圧1.9V、トリクルOFF、デルタピーク3mv
    絞り放電20

  • かかる時間:約20時間

 

2段階慣らしと同じ設定で10サイクル回します。

 

これで慣らしは完了となります。

この状態の電池をコースなどに持っていき、走らせるときは通常の充電器で充電をして使って大丈夫です。

 

 

走行後

走り終えたらアナライズをかけて電池の状態を確認し、ペアを組み直してからサイクルで充放電を行い保管してください。

 

1.ISDT C4 を使ってアナライズ

  • 充電1.0A、放電1.0A

 

アナライズすることで電池の状態を確認してください。

何度アナライズしても内部抵抗が100mΩを超えている電池は寿命だと思います。

ただミニ四駆以外の用途では普通に使えますので、捨てる必要はないかと思います。

更に劣化すると、放電容量も少なくなり、1000mAを大きく下回ったら完全に寿命かな。

 

2.Thunderを使ってサイクルモード:D>Cで10回サイクル

  • 充電1.0A、放電5.0A、終了電圧1.9V、トリクルOFF、デルタピーク3mv
    絞り放電20%

 

この状態で保存しておいてください。

期間が空いた場合は、D>Cを1回行って電池を起こしてから使用しましょう。

アナライズに2時間、1回のD>Cで2時間なので電池管理ってなかなか大変です。

 

 

 

 

いかがでしたでしょうか。

だいたい4本慣らすのに200時間くらいかかってます。

これを新規で電池を買うたびに行うのですね・・・すごいなぁ。

きっともっといろんな方法があって、やっぱり時間かけていろいろするものなのだと思います。

(本格的にペアリングする場合は、波形取って比べて、とか行うようです)

とりあえずはこのやり方でしばらくやってみます。

 

今までの電池とどれくらい違うか、を少し試してきました。

 

お宝@町田のフラットコース

だいたい15秒切るくらいの速度で走れるコースです。

 

このコースを飛龍で試してみます。

はハイパー、飛龍はマッハです。

 

旧電池:14:21

新電池:13:56

 

飛龍

旧電池:13:83

新電池:13:49

 

どちらも明らかに速くなっています

1秒以内の差、となりますが、短いフラットコースなのでタイム差をあまり感じないので。

実際は、目で見てわかるレベルで速度が違いました。

 

また機会を見て全部の電池をサイクルしてから、結果を見てみますかね。

ではでは。

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(c)ODN - 画像素材 PIXTA -




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