この計算ツールでできること
「IoTセンサー バッテリー寿命計算ツール」は、電池駆動のデバイス——無線センサー、ビーコン、GPSトラッカー、各種の低消費電力マイコンノードなど——が、電池を使い切るまでにどのくらい稼働できるかを試算するツールです。必要な入力はわずか3つ。電池容量（ミリアンペア時：mAh）、デバイスの平均消費電流（ミリアンペア：mA）、そして使用可能容量のディレーティング率（%）です。電池は定格容量のすべてを実際に使えるわけではないため、この補正を加えることで現実的な値に近づけます。
使い方
まず電池容量を入力します（例：CR2032コイン電池はおよそ220mAh、単3アルカリ電池は約2000〜2500mAh）。次にデバイスの平均消費電流を入力します。これは1つのデューティサイクル全体にわたる時間加重平均で、ディープスリープ時の微小な電流と、無線送信やセンシング時の短い大電流のピークをならした値です。最後にディレーティング率を設定します（80〜90%が一般的）。これにより自己放電、温度、電圧カットオフによる目減りを織り込みます。計算結果は稼働時間を「時間・日・年」で表示します。
計算式の解説
基本となる関係はシンプルで、稼働時間（時間）＝使用可能容量（mAh）÷ 平均消費電流（mA）です。mAh ÷ mA は単位が打ち消し合って「時間」になります。使用可能容量は、定格容量にディレーティング率（小数）を掛けて求めます。求めた時間を24で割れば日数、8760で割れば年数になります。
$$\text{Life}_{hours} = \dfrac{\text{Capacity}_{mAh} \times (\text{Derating}/100)}{\text{Current}_{mA}}$$$$\text{Life}_{years} = \dfrac{\text{Life}_{hours}}{8760}$$
計算例
あるセンサーが2000mAhの電池を使用し、平均0.05mAを消費、使用可能容量が85%だとします。使用可能容量＝\(2000 \times 0.85 = 1700\) mAh。稼働時間＝$$1700 \div 0.05 = 34{,}000 \text{時間} \approx 1{,}416.7 \text{日} \approx 3.88 \text{年}$$となります。
一般的なバッテリー容量とセンサーの消費電流
バッテリーの持続時間は2つの数値に左右されます：バッテリーが保有する充電量（容量をmAh単位で表示）とデバイスが平均的に消費する電流（mAまたはµA）です。以下の表は、一般的なセルとIoTの動作モードの代表的な値を示しています。ピーク送信電流ではなく、送信間隔のスリープ期間を含めた平均電流を使用してください。
一般的なバッテリー容量
| バッテリー | 定格電圧 | 一般的な容量 |
|---|---|---|
| CR2032コイン型電池 | 3.0 V | 約220 mAh |
| AAA アルカリ電池 | 1.5 V | 約1000 mAh |
| AA アルカリ電池 | 1.5 V | 約2500 mAh |
| AA リチウム電池（Li-FeS₂） | 1.5 V | 約3000 mAh |
| 18650 Li-ion | 3.7 V | 約3000 mAh |
一般的なIoT消費電流
| 動作モード | 一般的な平均電流 |
|---|---|
| ディープスリープ（MCU + RTC） | 5～15 µA |
| BLEビーコン（平均） | 20～50 µA |
| LoRaWANセンサー（平均） | 30～100 µA |
| Wi-Fiセンサー（平均） | 1～5 mA |
これらの容量は公称値です。実際に使用可能な容量は、高電流、低温、または電圧カットオフの終了付近で低くなります。そのため、ランタイム計算式では減価係数が適用されます。
電流と容量の単位換算
データシートではアンペア、ミリアンペア、マイクロアンペアが混在しているため、除算を行う前にすべてを単一の単位に変換してください。このスケジューラは容量をmAh、電流をmAで期待します。
| 量 | 換算 |
|---|---|
| 電流 | 1 A = 1000 mA |
| 電流 | 1 mA = 1000 µA |
| 電流 | 1 A = 1,000,000 µA |
| 容量 | 1 Ah = 1000 mAh |
マイクロアンペアからミリアンペアへの変換例
| マイクロアンペア（µA） | ミリアンペア（mA） |
|---|---|
| 10 µA | 0.01 mA |
| 30 µA | 0.03 mA |
| 50 µA | 0.05 mA |
| 100 µA | 0.10 mA |
| 500 µA | 0.50 mA |
| 1000 µA | 1.00 mA |
マイクロアンペアをミリアンペアに変換するには、1000で除算します（小数点を左に3桁移動）。例えば、50 µAの平均消費電流は、電流フィールドに0.05として入力されます。
よくある質問
「平均消費電流」とは？ 1サイクル全体を通した平均の電流値です。たとえば、あるデバイスが10µAでスリープし、5分ごとに2秒間だけ20mAで起動する場合は、その5分間にわたる加重平均を計算する必要があります。
なぜディレーティング率が必要なのか？ 実際の電池は、自己放電や低温、完全に空になる前の実効的な電圧カットオフなどによって容量が目減りします。そのため、実際に使える容量は表記の定格よりも少なくなります。
結果は正確ですか？ いいえ、あくまで設計検討用の目安です。実際の寿命は温度、ピーク電流、レギュレータの効率、電池の化学組成によって変わります。必ず余裕（マージン）を見込んでください。
