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ドローンの動力源Lipoは危ないのか!?

ドローンにかぎらず、ラジコンのバッテリーは
リチウムポリマーバッテリー、
すなわちLipoバッテリーが主流になってきています。

なぜ、今、Lipoなのか

大容量、大電流なのにコンパクトなLipoバッテリー。
だからこそ、使われるんです。
その持てる性能を
安全に使いこなすための情報を紹介します!

実は安全で使いやすい!Lipoバッテリーの実情を徹底検証!

Lipoバッテリーはまたたく間に、普及しました。

そこにはどんなワケがあるのか!?

Lipoの実情をあらゆる側面から見ていきます!

Lipoバッテリーを使う3つのメリットとは!?

Lipoバッテリーが従来のニッカドやニッケル水素に対して
もっとも大きなアドバンテージは!?

それはずばり大容量化です。

ニッケル水素のラジコンカー用バッテリーは最大で4000mAh程度
Lipoはほぼ同サイズで8000mAh程度までが市場に流通しています。

もうひとつのメリットは

「高い電流を供給できること」です。

放電レートが高く数百アンペアの電流を供給できます。
例えば、4000mAhで50Cであれば200Aの電流を供給できるわけです。
対応したアンプがあれば、
モーターのパワーはニッケル水素などに比べて非常に大きくなります。

ちなみに上の写真の下のバッテリーは

6000mAh・70Cなので、最大で420Aの電流を発生します。

この恩恵は空飛ぶカメラ・ドローンも受けています。
マイクロドローンでは小型軽量でも、
大電流を供給できるので
高性能モーターによって
高い飛行能力を持ったモデルが沢山あります。

DJIファントムシリーズやParrotのBebopシリーズでは

大容量化
⇒飛行時間を長く出来る

大パワー化
⇒モータースペックを高めることでドローン本体の機動力アップ

というメリットを享受しています。

DJI Phantomシリーズの上位モデルInspire2は
3.8VのLi-HV6セル22.8V・4280mAhのバッテリーを2本使い
カメラ付きで4キロになる機体を
0-80km/h加速5秒という驚異的なパワーを発揮します。

大きな電流に加え、サイズをあまり大きくせずに
セルを容易に増やし、

「バッテリー電圧を高く出来る」のもLipoのメリットです。

Lipoがここまで普及しているのは、3つのメリットは以下のとおり!

◯大容量化
ラジコンカーなら走行時間、ドローンは飛行時間が飛躍的に伸びる

◯大電流供給できる
高性能モーターを難なく駆動させることで、機動力が向上!

◯バッテリー電圧を高くしやすい
さらに大きな電力を供給できるので、ハイパワーのモーターを使える!

Lipoバッテリーが世界的にラジコン用バッテリーとして普及し
ドローン用としても広く使われているワケは、
大きなメリットがあるからです。

Lipoバッテリーが危険になる3つの要素とは!?

Lipoバッテリーは使い方を間違えると、「燃える」よ!

という話、聞いたことがある方も多いでしょう。

では実際にどうなのか!?

色々なデータを調べてみました。

本当はLipoバッテリーは安全なのか!?

平成26年5月に発表された
東京消防庁の報道発表資料によると

平成22年から平成25年の3年間でLipoバッテリーによる火災は7件。

流通量が伸びてきた平成25年は4件発生しています。

そのうち1件が家屋半焼の大きな火事で、負傷者も出てしまいました。

ちなみに東京消防庁管内での平成25年度火災件数は5,191件でした。

これまた参考ですが、
平成25年度の日本国内の民間飛行機事故は11件。

数字だけ見れば、頭ごなしにLipoは危険とは言い切れないことはおわかりと思います。

ようは取り扱い方。特に充電時に注意が必要です。
実際、東京都のLipoバッテリーの火災は
すべて充電時に起きています。

取り扱いに注意すれば、
発熱したとしても大きな火事は
避けられた可能性が高いわけです。

Lipoバッテリーを危険にしないために

先述のように、Lipoバッテリーの火災事故は
充電時に起きています。
しかし、ここで注意するのはそれだけではありません。

充電時に異常発熱する⇒火災にいたる前ぶれがあるんです!

Lipoが火災にいたる3つの要因

●過充電

充電しすぎると発熱が主な要因となって、
可燃性ガスが発生します。
さらに電池内部が不安定になり、
電極がプラス極、マイナス極ともに
内部短絡状態になることで火災になると言われています。

つまり、ショートしてしまうということです。

このような現象が起きている場合、まずLipoは膨らみます。
Lipoの危険度を見るのに、膨らみは重要なポイント。
過充電によって内部変化が起こると、膨らみますが

それは、「もう充電してはいけない」というサインです。

Lipo対応以外の充電器を使った場合や
対応充電器でもLipoバッテリーではなく、
ニッカド電池モードなどで
充電してしまったときに起きるケースです。

ちなみに、DJIのインテリジェントバッテリーシリーズは
Li-HVといわれる、従前のLipo高電圧バージョンで

1セルあたり3.8V。

Li-HVに対応した充電器を使わなければ
何らかのトラブル起こることがあるので
必ず専用の充電器を使って下さい。

●過放電

Lipoバッテリーは過放電でも、
電池内部に反応がおこり発熱します。

結果、最悪の場合、内部ショートによって
さらに発熱し、電池内部の燃えやすい部分に着火してしまうわけです。

また使用時に過放電状態になって電圧を下げすぎると

Lipoは膨らみます。

標準のLipoは1セル3.0V。
理想的には1セル3.2Vを下回らないようにします。

Li-HVの場合は3.3V以下にはしないこと!

エンジンラジコンカーで私もLipoを使用していますが
バッテリーチェッカーを使って1セルでも3.2Vになったら
交換するようにしていますが
今のところ使えなくなったバッテリーはありません。

3.0Vを目安にしていたときは、
バッテリーが膨らんでしまい
さらに衝撃が加わってボヤ騒ぎをおこしてしまったことも(笑)

●衝撃に気をつける

過放電、あるいは過充電によってセルが劣化しているバッテリーは
その状態でも発熱の恐れがあり、
衝撃によりバッテリー内部に刺激が加わり

最悪の場合、火が出る。ワケです。

私がやってしまったのは、コレ。

ここから言えるのは、
劣化したLipoバッテリーは「絶対に使わない」ということです。

Lipoバッテリーを危険にしないためにまとめ

Lipoバッテリーは正しい方法で使えば、
事故を防ぐことができます。

そのためにやることは

●使用前・使用後に必ずバッテリーチェッカーでセルフチェックを行うこと

セル間の電圧差が0.1Vになったら、危険信号です。
(最近のメーカーなどの推奨値は0.03Vという話もあります)

わたしのボヤ事件のときは。
0.12Vほど差があり、若干膨れていました。

もし、セル間の電圧差が0.1Vになったら
すぐに処理業者やラジコンショップに処分を依頼して下さい。

家電量販店などでも回収を受け付けていますので
相談してみると良いでしょう。

●過放電防止のスイッチなどを活用する

いま、ハイエンドプロポ(送信機)にはテレメトリーシステムが導入され
使っているバッテリーの残量や電圧を確認できるモデルがあります。

先述の1セル3.2Vといった情報を取れるシステムを使っているなら
バッテリー電圧がセル×3.2Vを切ったら

迷わず使用を中止して下さい。

あるいは、過放電防止機能のついたスイッチには
自動的に設定した電圧になると
電流をカットする機能が付いているモノもあります。

いわゆるLipoカット機能といわれているわけですが
設定が3.0Vになっている製品がありますのでご注意下さい。

その場合は、LED表示等がある場合があるので
イエローゾーンに入ったら、「交換」の習慣をつけたほうが良いですね。

DJIのドローンアプリDJI GOではバッテリー残量の警告数値を
あらかじめ設定できます。

私の経験上、30%が安全です。

これはバッテリー保護という観点と
飛行の安全のためです。

私はこの設定を低くしてしまい、危うく墜落しかけました(笑)

●充電器はLipoあるいはLiHV対応充電器を!

対応充電器を使い、必ず設定をLipoにすることは必須です。

火災事故の事例にあるのが
Lipoをニッカド電池の設定で充電をしてしまった例があります。

また充電は時間がかかりますが
毎回、バランス充電をすることを、オススメします。

充電電流は1Cがバッテリー長持ちの秘訣です。

例 4000mAhのLipoの場合⇒4Aの電流に設定して充電する

本当に急ぐとき以外は、1C以上の充電対応バッテリーでも
1C充電がバッテリーのためです。

●セル間電圧差0.1Vになったら充電も使用もしない

劣化の目安の一つ、セル間電圧差。

膨らんでいなくても、使用を中止してください。

バッテリーは決して安くはないです。

ですが、事故を起こすよりもずっといいです。
もっと高くついてしまいます。

Lipoバッテリーを正しく使って楽しいラジコン&ドローンライフを!

暗い話ばかりしてしまいましたが
前述のように
正しく使えばLipoバッテリーほど、
これまでのバッテリーと比べて
これほど使えるバッテリーはありません!

●パワーがある!
●大容量
●コンパクト

三拍子揃った、ラジコンライフやドローンライフを楽しくしてくれます!

しかし注意点が!?

低温環境下でのバッテリー残量に注意!

Lipoバッテリーは低温環境にあまり強くありません。
わたしはマイナス2度のときに
Phantom3で飛行・空撮をしていたときに
バッテリー残量30%を切り

自動でゴーホーム機能が働きました。

まだ大丈夫だろうと思い
ゴーホームをキャンセルをして
「あともう少し」と飛ばして、撮影していました。

そうすると、急にバッテリー残量が10%台に!

なんと、その場で緊急着陸機能が発動!

降下をはじめました!!

ドローンの下は森の中(汗)
このままでは回収もままならないと

焦りまくりました(汗)(汗)!

なんとか、緊急着陸を解除して
ホームポイントへ戻せましたが。

低温環境下を甘く見ていました(笑)

みなさんも、気をつけて下さい(笑)

バッテリー残量30%になったら
ホームポイントへ戻す! コレ必須です!

ちなみに、Phantom3スタンダードの
飛行時間は25分とされていますが

気温マイナス5度で
特段温めていない満充電のバッテリーを使用して
飛行時間テストをしました。

空撮で動画撮影をしながらだと
10分程度になってしまいました!

空撮なしで15分程度でローバッテリーに。

いずれも数本チェックしたので
今後は低温環境下では、残量に関係なく
10分でホームポイントへ
戻すことにしました(笑)!

今度、バッテリーヒーター買います!!

最新のインテリジェントバッテリーのスゴさを検証!

DJIのドローン用バッテリーとして採用されているのが
Lipoインテリジェントバッテリーです。

DJIではPhantom2 Vision+以降のモデルで使われています。
最近ではセルフィードローンDobbyもインテリジェントバッテリーですね。

インテリジェント? その理由は!?

「インテリジェントバッテリー」には

残量チェック機能がついています。

バッテリーにあるボタンを押すと
現在の残量を事前にチェックできます。

飛行前に、十分に残量があるか確認できるので
充電が必要なバッテリーを誤って使うことを防ぐことが出来るわけです。

この機能があるがゆえ、インテリジェントといわれるんですね。

バッテリー残量はDJIの場合DJI GOアプリで
DobbyはDo.Funでも確認できます。

機体と接続後、飛行させる前、
飛行中にバッテリー残量を正確に把握できるのも特徴ですね。

DJIインテリジェントバッテリーのスゴ技機能

Lipoバッテリーを劣化させる
もうひとつの方法があります(笑)

それは満充電状態で長期間使用しないこと。

これをやるとLipoは確実に寿命が短くなります。

また性能が十分に発揮されず
電圧は十分にあるのに、駆動時間が短くなると言われています。

DJIインテリジェントバッテリーの自己放電機能

バッテリーを満充電して、飛行や空撮をしようと思っていた!

急な予定でキャンセル。

予定していたバッテリー本数を使わなかったので
満充電のままのバッテリーが残った。

そんな場合に、バッテリー寿命を伸ばし
性能をできるだけ発揮するための機能として
DJIインテリジェントバッテリーには

自己放電機能がついています!

自己放電が始まるのは初期設定では10日になっています。

この期間はDJI GOアプリで設定可能ですので
機体に装着した状態でアプリで期間をかえることができます。
最大10日ですが、1日単位で設定が可能。

よほどのことがない限り、初期設定の10日で良いと思いますが
自己放電が始まると65%まで自動で放電を続けるので
いざ使おうと思ったらバッテリー残量が!?
ということがありますので
長期間使わなかったときは、

必ず残量チェックと充電をおすすめします。

Inspire2用バッテリーの自己発熱機能とは!?

これまでのDJIインテリジェントバッテリーは
動作環境温度として0~40度でした。

最新最強の空撮ドローンInspire2のバッテリーは
-20~40度になっています。

自己発熱機能によって
寒冷地、高地などの低温環境でも空撮が出来るようになったんです!

この機能でバッテリー残量は減ってしまうのですが
大容量4280mAh×2なので
飛行時間は27分(X4S搭載時)と
旧モデルInspire1の15分より
遥かに長くなっています。

まさにInspire2は、「環境や季節を選ばない空撮ドローン」です!

ハードケース+バッテリー筐体があるメリット

インテリジェントバッテリーは
Lipoをハードケースかつ
機体に取り付けるための筐体に収められています。

 

バッテリーの外部損傷を防ぎ
起きてほしくない外部損傷が原因の事故を予防できる

バッテリーの極性のつけ間違えは100%防げる

というメリットがあります。

使っていると「当たり前」と思われるかもしれませんが
事故を予防する観点からも、

インテリジェントバッテリーのあり方は素晴らしいと思います。

初めて使う人でも、ヒューマンエラーを起こさないのですから。

バランス機能内蔵!?

Lipoバッテリーはセル数が増えれば
必ず、セル間の電圧バランスを取る必要があります。

先述もしましたが、この電圧バランスのズレがあると
最悪、事故がおきることもあるわけです。

Phantom3およびPhantom4シリーズのバッテリーは4セル
Inspireシリーズは6セルです。
Dobbyも2セル。

このセルの電圧バランスが崩れることは
飛行中に!? ということになりかねなにのですが
少なくともDJI製品でバッテリー火災という話は聞きません。
(あるかもしれませんが。。)

ということは専用充電器ではセル間電圧調整も行われている
バランス充電で充電されていると推測できます。

DJI GOアプリ上で各セルの電圧を確認できるので
バランスコネクタの替わりとなる端子が存在するということですね!

Lipoの良さをいかすために
安全面にも最大限、配慮する。

DJIを含め
インテリジェントバッテリーを採用している
メーカーの信念とこだわりをこんなところにも感じます。

Lipoバッテリーまとめ

正しく使うことで
大容量・高出力・コンパクトの
恩恵を受けられるのがLipoバッテリーです。

今後ますます、大容量化と高出力化が進むでしょう。
Lipoは大きな「くくり」ではリチウムイオンバッテリー。

リチウムイオンといえば
スマホ、タブレット、パソコン、ハイブリッドカーなどで
生活の中にたくさんの製品が使われています。

ギャラクシーの発火問題などもありましたが
実のところ、バッテリーが原因ではなく
充電システムや温度管理システムに問題があったという
報道も出ています。

機器の発火=リチウムイオンバッテリーが原因 と
考えてしまいがちな風潮にありますが

使い方と管理に問題がある場合が多いことを
あらためてお伝えします。

Lipoバッテリーやリチウムイオンバッテリーが出てきたからこそ
わたしたちは生活の中に、
ホビーの中に
あるいは仕事の中に、大きな恩恵を受けています。

正しい使い方で、ホビーライフ、ビジネスに
Lipoのメリットを最大限に享受できますように!

 

 

 

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