電池での駆動時間

質問

前回に引き続き、電池での駆動時間について、質問です。

消費電流0.1mA(1.5V時)の回路を単三型電池で駆動した際の駆動時間の計算方法を知りたいです。
・電池容量 1000mAh
・回路の動作保障電圧は 1.2V - 1.5V
このような条件であった場合、駆動時間はどのように見積もればよいでしょうか。
それほど正確である必要はありませんが、電池の電圧が下がっていく中でどのように見積もればよいのか、苦慮しています。

よろしくお願いいたします。

回答No.4

Gletscher · ベストアンサー

7～6割というのは経験値です。
二次電池は充放電を繰り返すと、つまり何度か使用すると、徐々に蓄積できる電荷が下がってきます。充電しても使える時間が短くなっていきます。
そして、半分以下くらいになったら寿命です。
それらを考慮すると、最初は充電した分だけ使えますが、数百回の使用後は半分位になってしまいまうので、その曲線を平均すれば７～６割で見ておくのが良いという経験値です。
また、No.1の方へのお礼欄に疑問があるようですが、メーカーはその寿命までのんびりと試験はいたしません。
他社も同じと思いますが、当社の場合は加速試験をして1/10くらいの時間でテストします。
つまり、1/10の期間で寿命が来るように環境条件などをわざと過酷にして試験をするわけです。
さもないと、開発完了してから発売開始するまでに５年とか１０年後になってしまいますね。
そしてさらに、その期間を保証しなくてはならないので、安全係数を掛けて寿命年数などを計算します。
決してヤマ勘やいいかげんな数値ではないですよ。JIS、IEC、ISOなどで決められた信頼性試験方法で出しています。

http://www.ieice-hbkb.org/files/01/01gun_12hen_03.pdf

お礼

ありがとうございます。
非常に参考になりました。
確かに、昨今の技術のめまぐるしい変化を考えますと、律儀に商品寿命を計測できませんね。
加速試験を検討しようと思います。電池は負荷によって放電特性が大きく変化するようですので、環境条件の検討も難しそうです。
それにしても、信頼性検査は奥の深さ、よくわかりました。
ありがとうございました。

回答No.3

tadys

＞例えば火災報知器のように長期間(5年など)電池で駆動する回路

火災報知機の様に長期間の動作が必要なものでは、ほとんどがリチウム電池（リチウムイオン充電池では無く）が使われています。
リチウム電池は自己放電が少ないのでほぼ計算通りの寿命が望めます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AA%E3%83%81%E3%82%A6%E3%83%A0%E9%9B%BB%E6%B1%A0

駆動時間の保証が重要であるならば、リチウム電池の使用も考慮すると良いかもしれません。

お礼

カメラ用の CR-123A, CR-V3 など高電圧／高容量なので検討してみたいと思っています。
panasonic の CR-V3 は連続標準負荷が 200mA と大きいですが、低負荷時の放電特性について問い合わせてみようと思っております。
ありがとうございます。

回答No.2

tadys

電池の寿命予測は、まったくもって悩ましいものです。

此処にパナソニックの電池の放電特性が有りますが、終止電圧０．９Vで放電電流１０ｍA以上のデータしか有りません。
http://okwave.jp/answer/new?qid=7893352
つまり、１０ｍAより少ない場合には信頼できるデータが取得できないのでしょう。
単純に、使用する電流が０．１ｍAなので１０ｍAの１００倍とはいかないでしょう。

お使いの回路での終止電圧が１．２Vと言う事ですから、終止電圧が０．９Vでの電池容量もあてになりません。
電流が０．１ｍAと少ないので自己放電の影響や電池の個体差の影響も大きくなるでしょう。

こちらの資料には、定抵抗負荷と定電流負荷での放電時間のグラフと、定抵抗負荷での電圧変化のグラフが有ります。
http://www.madlabo.com/mad/gid/pdf/drycell_tdj_010531.pdf
電圧変化のグラフは間欠放電で、電流も０．１ｍAよりはかなり大きい値です。

と言う事で、ほとんど参考になるデータは有りません。実測するしかないでしょう。
動作時間を保証しようとするのであれば、大幅に係数を掛ける必要があるでしょう。

電池の負荷としては、定抵抗負荷と定電流負荷が想定されていますが、定電力負荷と言うものも出てきていて、より複雑な状況になっています。
定抵抗負荷では電圧が下がると消費電流が下がりますが、定電流負荷では電流が下がらないので寿命は短くなります。
定電力負荷では電圧が下がると電流が増えるので、より寿命が短くなります。

定電流負荷の例としてはリニアレギュレータを使用した回路が相当します。
定電力負荷の例はDC-DCコンバータを使用した回路が相当します。

お礼

詳細にどうもありがとうございます。難しさ、よくわかりました。
最終的には実測するしかないのですね。
ただ、例えば火災報知器のように長期間(5年など)電池で駆動する回路はやはり 5 年間のデータを実測した上でリリースしているのでしょうか。或はある程度サバを読んで短めに保証動作時間を設定しているのでしょうか。
正確には実測しかないでしょうが、おっしゃるように
> 大幅に係数を掛ける必要があるでしょう
係数である程度予測するとすると、はじめのご回答者のおっしゃるように 6～7 割掛けが経験的に導き出された値なのでしょうか。
今回は長期間のデータを実測する時間がありませんので、ある程度係数掛けして予測する必要があると思っております。

回答No.1

Gletscher

前回の質問が何だかは知りませんが、そのまま計算すれば良いのではないですか？
1000mAhなら、1000mAで使うと1h（1時間）ですよね？
ならば、0.1mAなら10000時間になりますね。
ただし、自然放電や電池の老化を考慮すると７割～６割と見れば良いと思います。

お礼

> ただし、自然放電や電池の老化を考慮すると７割～６割と見れば良いと思います。
ありがとうございます。放電や老化の考慮の仕方についておうかがいしたかったのです。７割～６割 とおっしゃる根拠などありましたら教えていただけませんでしょうか。あるいは経験上これで OK ということであれば求めていた回答になります。ありがとうございます。

前回の質問とは下記になります。失礼しました。
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/7822404.html