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. 新品バッテリーと使い込んでるバッテリーの違い カメヤRT 10/19火22:51[87]選択
. オームの法則から考えてみました ふぇら〜り伊藤 10/20水01:01[88]選択
. 専門ではないですが…(結構影響あり?) じゅた 10/20水03:09[89]選択
. タイム思い出した! じゅた 10/20水03:22[90]選択
. もうちょっと具体的には じゅた 10/20水15:24[94]選択
. あ、そうか ふぇら〜り伊藤 10/20水14:33[92]選択
. セル以外の抵抗分no じゅた 10/20水15:08[93]選択
. 消費電流の設定なんですが ふぇら〜り伊藤 10/20水16:27[95]選択
. となると540でも じゅた 10/20水16:59[96]選択
. レースに勝つには新品 RS-12 10/20水08:33[91]選択
. 新品バッテリーと使い込んでるバッテリーの違い カメヤRT 10/21木00:08[98]選択


上の選択記事
. 新品バッテリーと使い込んでるバッテリーの違い返信  
みなさんこんばんは。単純に新品と中古バッテリーのパンチ力、トップスピード等、どれくらいの差が出てくるものなのでしょうか?
カメヤRT 2004/10/19火22:51 [87]
. オームの法則から考えてみました返信  
バッテリーの電圧と出力の関係をオームの法則で考えてみました。

  オームの法則: 電流I=電圧V/抵抗R
 → 式を変形すると V=R×I でも同じ意味です。

バッテリーは劣化が進むと内部抵抗が増加します。
内部抵抗は、バッテリー内部に固定抵抗があるようなもので、
バッテリーの起電圧の一部を内部消費しています。
バッテリーが充電や放電で熱くなるのは、化学反応の反応熱に加えて
この内部抵抗による通電ロス(電気エネルギーが熱になって放散されてしまう)があるからです。

さて、ここで便宜的にバッテリーの放電電流(モーターが消費する電流)を一定と仮定すると
上記の式は結局、V=Rの関係だ、ということになります。
Vの単位はボルト(V)、Rの単位はオーム(Ω)です。

さて、タミヤの新品バッテリーパックの内部抵抗は、銘柄にもよりますが、
RC2400SP青パック(ノンザップ)・・・55mΩ前後、
RC2400SPザップド・・・・・・・・・・44mΩ前後、
3600HV(ザップド)・・・・・・・・・35mΩ前後
という値を計測しています(ターボ35にて気温25度、放電開始時点のセル温度40度、20A放電の場合)。
バッテリーの内部抵抗値はセルの温度によって変化するので注意してください。
暖かいほうが化学反応が活性化するので内部抵抗は下がる傾向があります。

以上は下ろしたてのパックの計測値ですが、充放電を繰り返していくとだんだん値が上がってきます。
50回程度充放電を繰り返すと、だいたい15〜20mΩくらいは増加するはずです。
ただしこの値はニッカドパックでの経験値です。
私はNi-MHセルになってからはきちんとした劣化試験をやったことがないので、
残念ながらNi-MHパックについての具体的なデータは持っていません。
私の所有パックは3300も3600も10サイクル未満のものばかりです。
今後30パック以上使ったところで調べようとは思っていますが・・・。
ただ、一般にはNi-MHの劣化は早いと言いますから、
内部抵抗の増加はもっと急ピッチなのかも知れません。
それでも35mΩのものがいきなり30パックで85mΩとかにはならないと思います。

---<04/10/20 管理人注:以下の記述には一部誤った認識がありますので注意してください。誤解を招く計算結果の一部を削除しています。正しい考え方は続くレスでフォローされています>----

さて、上記の式V=Rなんですが、Rが20mΩ、つまり20/1000Ω=0.02Ωとすると、Vは0.02Vと算出されます。
また、Rが50mΩならVは0.05Vです。

<管理人注:Iの値を掛けてやらないと正しいVの値が得られません。
 I=20Aとすると、正しくは、R=20mΩならV=20A×0.02Ω=0.4V、R=50mΩならV=20A×0.05Ω=1.0Vになります。
 かなりというか、実に大きな影響ですね。>

どういうことかというと、内部抵抗が20mΩ増えると、その部分で電圧が0.02V食われちゃう、
つまりモーターにかかる電圧がその分下がっちゃう、ということなんです。50mΩなら0.05Vのドロップですね。

流している電流量にもよりますが、例えばモーターとRCメカが合計で20Aを消費しているとします。
20Aの放電レートにおける新品バッテリーの電圧を計測器で測ると、
銘柄にもよりますが、3600HVで7V前後、3300HVで6.8V前後、ノンザップ2400SPで6.5V程度です。
この電圧には、バッテリーの内部抵抗の影響が既に反映されています。
つまり、バッテリーが劣化してきて、内部抵抗が20mΩ増加すると
放電電圧が0.02V下がるわけです。
<管理人注:上の注のとおり、電流20Aとすると正しい放電電圧のドロップ量は20倍の「0.4V」です。>


このようにじっくり考えてみたのは今回が初めてです。
何か計算違いや認識違いがありましたら、専門家の皆様からのご指摘よろしくお願いします。
ふぇら〜り伊藤 メール 2004/10/20水01:01 [88]
. 専門ではないですが…(結構影響あり?)返信  
こんばんは。

電圧降下分の検討ですが、仮にセルを使い倒して、
内部抵抗が 20mΩ 増加した場合を考えてみます。
540モーターのタミグラギヤ比の車なら、恐らく平均消費
電流は5A 程度(3300mAhのセルで40分=0.66h走れたので、
3.3Ah÷0.66h=5A)、23T を 3300 のバッテリーで 8分で
走り切る場合は 25A 程度になりますよね…。

だとすると、純粋な直流抵抗分として扱った場合は、
内部抵抗成分はセルに直列で入るので、走行時の電流が
そのまま流れます。だから電圧ドロップは E=IR として
電流と抵抗の積を算出しますと、

540のケース: 5A×20mΩ = 0.1V
23Tのケース: 25A×20mΩ = 0.5V

になります。なので 0.1V はもちろん、23Tの 0.5Vなんて
致命的な電圧ドロップですね…。


自分の手持ちのバッテリーの場合、1年半ばかり使い倒した
GP3300のセル(過充電、過放電、過熱いっぱいやっちゃった…)
ですと6セル合計の内部抵抗が37mΩだったのに対して、
新品で入手したばかりの個人マッチドのセルが6セルで
20mΩでしたので、扱い方が悪いと 15〜20mΩ 程度の内部抵抗
増加は生じるみたいです。確かにお古の方は23Tでも27Tでも
走るとモケモケかな…。(ラップタイムまでは比較してません
ので、定量的なデータでなくてスミマセン)


ただ、GP3300の場合ですが、20回程度は充放電を繰り返した
セルなんですが、レコブで過充電はしないように確実にカットして、
放電もはやりの「単セル深い放電」で転極だけはしないように
扱った物を測定したところ、内部抵抗は増加してませんでした。
逆に 1-2mΩ くらい「深い放電」の効果で低減してるみたい…。
じゅた 2004/10/20水03:09 [89]
. タイム思い出した!返信  
度々です。自己レスですが…

前述の使い倒したセルと、比較的新しいセミマッチドの比較です。
モーター 540、ギヤ比 6.5、車 04R 、屋外アスファルトの
比較的高速型コース(一周 180m位?)でタイムを計ったところ、
新しいセルで18秒だったのが、古いセルだと+1秒程度遅くなった
とおもいます。
じゅた URL 2004/10/20水03:22 [90]
. もうちょっと具体的には返信  
さらに自己レス。

このタイム差(+1秒)って、コースのストレートが40m近く
あって、その後大きく回るコーナーなんですが、ストレート
入り口で前車の後ろにつけて、エンドでコーナー入るときには
大外から被せて抜いちゃう、って状況でした。
じゅた 2004/10/20水15:24 [94]
. あ、そうか返信  
「E=IR」?
あ、そうか、一般的には「電圧」をVじゃなくてEと表現しているんですね。私が書いてた「V=IR」と同じ意味ですね。

>電圧ドロップは E=IR として電流と抵抗の積を算出しますと、

>540のケース: 5A×20mΩ = 0.1V
>23Tのケース: 25A×20mΩ = 0.5V

>になります。なので 0.1V はもちろん、23Tの 0.5Vなんて
>致命的な電圧ドロップですね…。

・・・と計算してみていただいて気が付きましたが、
私はI(電流)を「一定」としてしまった際に、「1」と置き換えてしまったのが間違いのモトでしたね。

実際には私の計算では20Aを想定してたので、
Eの値が20倍に増幅されてしまうんですよね。それなら分かります。

放電レート20Aの状況で20mΩ内部抵抗が増加したら、20A×20mΩ=0.4Vの電圧ドロップになると。
7.0Vから6.6Vにドロップするというのは5.7%のパワーダウンです。
これはかなり大きいです。
7.2Vで90W出力の普通のスポチュンモーターが95W出力の当たりスポチュンになるような感じですね。
あるいは、3300HVから3600HVに交換したくらいの電圧差ですよね。
まぁこのくらいの数字が実際の走行フィーリングとも整合しますよね。

おかげさまでスッキリしました。ありがとうございます。
と同時に上の私のレスに一部認識の誤りがありましたことをここで訂正しておきます。

じゅたさんの場合はGPセル+ハンダ+無酸素銅シャンテ接続のザップドバラセル、
私の場合はサンヨーセル+スポット溶接+ニッケルメッキシャンテ接続+タミヤコネクタ、ということで
セルタイプ配線やシャンテ、接合方法含めてかなり内部抵抗に差があることを改めて認識しました。
このスレをお読みになる第三者の方はその違いにくれぐれも留意してください。同じ土俵で考えないように・・・。


それと、「E=IR」って?とサクッと調べた際に、
こんな素晴らしく勉強になるサイトを発見しましたのでご紹介しておきます。
文系の方が書いているので分かりやすく、RCの電気系にも役立つ知識が満載です。

「私のアンプ設計マニュアル」(オーディオ系です)
http://home.highway.ne.jp/teddy/tubes/tips/tips0.htm
ふぇら〜り伊藤 メール 2004/10/20水14:33 [92]
. セル以外の抵抗分no返信  
ふぇら〜りさん、レスどうもです。
ちょっと本題から外れちゃってすみませんが…

RC3600HVの(見かけ)内部抵抗が 35mΩ っていう測定結果、
多分バッテリー研での3600HVの解析結果ですよねー。

私も自分の手持ちのヨコモセルですが 3600HVの バラセル
シャンテ組みで放電ついでに数値見てみましたところ、
まだ3回位しか使ってないセルだったんですが、内部抵抗
27mΩという値が得られてます。

…となると、セル固有の内部抵抗以外の接続要素
(ニッケルメッキプレート、スポット溶接、田宮コネクター等)
で生じた抵抗分が5〜7mΩ位、結構あるもんですねー(驚)。
540で5A、23Tで20Aなら、この成分での電圧ドロップ
20mV〜100mV強、、これなら実走行の性能、例え540であったと
しても効いてきそうですね。数値見て納得。

※測定器の違い(こっちはフォートレスです)、温度管理
(ふぇら〜りさんみたく厳密にはやってません…)等々あるとは
思いますが、以上の検討は多分ざっくりには合っている
感じですねよ。
じゅた 2004/10/20水15:08 [93]
. 消費電流の設定なんですが返信  
レスに加筆しようと思ったら先にじゅたさんからレスついてしまったので改めて書きます。

じゅたさんが試算のベースとされているモーター別の消費電流なんですが、
これってちょっと誤解があります。
23Tで25A、540で5A、というのはあくまで「平均値」です。
実際には負荷のかかり方でおおきく変動します。

では実際にはどうなのか? というと、
「モーター研究室」本編の「はじめに」の最後のあたりに書いておいたロビロトニックのESCでの実測データがあります。
http://www.rct.jp/contents/lab/motor/lab-intro.html

あくまでもタミヤパックでのデータなんですが、
2400バッテリーとスポーツチューンモーターでおおよそ40Aが最大値でした。
3300だと45Aくらいになりますし、逆に1400以下だと35Aくらいになってしまいます。
モーターを交換すれば、内部抵抗やマグネットの磁界強度(=最大負荷)が変わりますからこの数値も変わります。
23Tストックを使うと、おおよそ2〜3Aくらいずつ増えるでしょうし、
13ターン程度を使うと、3300HVとの組み合わせで50〜55Aくらいまでいくのではないかと思われます。

バラセルマッチドの場合は、バッテリーが供給できる電圧が高くなる分、5〜10Aくらいずつ増えると思います。
また、計測の際には多少のキャパシタを付けていたはずですが、
キャパシタ容量によってもこの値は多少変動する可能性があります。
(あくまで「多少」です。計即できるかできないか程度の。1Aも変わわらないでしょ。キャパシタの容量からしてムリ)

いずれにせよ、「パンチ」というのは負荷の高い領域、すなわち
30A以上を食っている局面で問われる問題です。
確かに、大電流で放電すればするほど、
シャンテ等の抵抗も含めたバッテリーパックの内部抵抗の差による電圧ドロップの差が大きくなるわけですが、
540で5Aを算定の基準にするのは妥当ではないです。
540だってゼロ発進時には立派に40A食うんですからね!
ひるがえって23Tでも45Aくらいです。意外に最大消費電流には差がありません。

どうしてかというと、これがバッテリーの給電能力の「限界」だからです。
バッテリーには「容量」に限度があります。容量無制限の理想電源ではありません。
なので、メいっぱいの放電をしてしまうと電圧が大幅にドロップして放電できる電流が減り、そこで均衡してしまいます。
ただ普通は、加速に伴ってモーターの負荷が減るので、
その間に起電力が回復→さらに加速して負荷が減る、というサイクルが続いて持続的に加速できるわけですが。

というわけで、実は「パンチ」という尺度で考える場合には
バッテリーの最大負荷で考えるべきなので、そうなるとモーターの差は意外に少ないんです、
ということが言いたかったわけです。お分かり?


それと、内部抵抗の計測値ですが、機材が違うとたぶん一定の公差があるはずです。
フォートレスを持ってないのでターボ35とどのくらいの差異があるのか分かりませんが、
一応、お互いのデータが異なる機材によるものだということを認識しておいて、安易に互換性は信じないほうがいいでしょう。
私もフォートレス欲しいんですけどね〜。CDR5000が先だな(笑)。
ふぇら〜り伊藤 メール 2004/10/20水16:27 [95]
. となると540でも返信  
ふぇら〜りさん、度々ありがとうございます。

試算の電流値設定の話、理解しました。
となると、540でも加速時の数10Aの電流を喰う領域では、
内部抵抗差による電圧ドロップはえらい量になるもんですね。
まったくおろそかにはできない…。

あと計測器間の測定公差は、それなりにありそうです。
先ず内部抵抗の計測シーケンスが異なるでしょうし、
一例ですがターボで3350mAh位流せるセルがフォートレス
だと3100mAh、なんて事を平気で示してくれるもんですから、
ちと怪しいです。

まあ、今度RC2400SPかRC3600HVの新品を入手する事があれば、
前の書き込みのふぇら〜りさんの新品パックのデータと
比較(換算)できるデータが取れそうです。

じゅた 2004/10/20水16:59 [96]
. レースに勝つには新品返信  
>どれくらいの差が

単純に目で見て解るスピード差があります。
RS-12 2004/10/20水08:33 [91]
. 新品バッテリーと使い込んでるバッテリーの違い返信  
伊藤さん>
じゅたさん>
RS−12さん>
ありがとうございます。
タミヤF−1GPinお台場ではバッテリー新品で頑張りたいと思います
私三年半以上ぶりの復帰戦なものでまずは完走を目指しベストを尽くしたい一心で投稿させていただきました。ちなみにF−1GPクラスに出場予定です。みなさんの邪魔にならないようちゃんとは知らせたいと思いますので宜しくです。
カメヤRT 2004/10/21木00:08 [98]



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