バッテリー容量計算機とは？
このツールは、機器を希望の時間だけ動かすために必要なバッテリー容量をミリアンペア時（mAh）で見積もります。効率（実際に使える容量の割合）を考慮することで、単純な掛け算よりも現実的な目標値が得られます。容量を小さく見積もりすぎて、思ったより早くバッテリーが切れてしまう事態を防げます。
使い方
機器の平均消費電流をミリアンペア（mA）で、稼働させたい時間を時間（h）で、そして0〜1の効率係数を入力します。効率は、コンバーターでの損失、自己放電、温度の影響、さらに「電池を0%まで使い切ることはまずない」という現実を見込んだ係数です。余裕を持たせるなら0.8〜0.9あたりが一般的です。計算機は必要な容量をmAhとAhの両方で表示します。
計算式の解説
基本となる関係式は次のとおりです。
$$\text{容量 (mAh)} = \frac{\text{消費電流 (mA)} \times \text{稼働時間 (h)}}{\text{効率}}$$消費電流に稼働時間を掛けると、必要となる電荷量（mAh）が求まります。これを効率で割ることで数値を割り増しし、バッテリーの「実際に使える分」だけで目標の稼働時間をまかなえるようにします。結果を1000で割ればmAhからAhに換算できます。
計算例
消費電流500mAの機器を10時間動かしたいとし、効率を0.85とします。必要電荷量は \(500 \times 10 = 5{,}000\,\text{mAh}\)。これを0.85で割ると、
$$\frac{5{,}000}{0.85} \approx 5{,}882.35\,\text{mAh}$$つまり約5.88Ahです。したがって、6,000mAh以上のバッテリーを選ぶとよいでしょう。
バッテリーの選択とサイジング
計算機があなたに目標容量を与えたら、次のステップでその生データを実際のバッテリー選択に変換してください：
- 次の標準パックサイズに切り上げます。 セルとパックは固定容量で供給されます（たとえば単一の18650セルは約2000～3500 mAh、またはポーチ型LiPoパックは500、1000、2000 mAhなど）。計算要件よりも下のサイズではなく、常に次のサイズ以上を選択してください。
- 20～30%のヘッドルームを追加します。 使用可能容量はバッテリーの寿命にわたって低下し、低温で急激に低下します。また、セルを0%まで放電することはめったにありません。計算容量に約1.2～1.3を掛けると、実用的な安全マージンが得られます。上記の1129 mAhの例では、これはおよそ1350～1470 mAhを目標にすることを意味します。
- 放電C定格とピーク電流を照合します。 平均電流が容量を設定しますが、バッテリーは短時間のピーク（無線送信、モーター始動）も供給する必要があります。1000 mAhで定格1Cのセルは約1 Aを連続供給します。ピークがそれを超える場合は、より高いC定格またはより大きなパックを選択して、電圧がサグせず、ブラウンアウトリセットが起動しないようにしてください。
- 電圧が異なる場合はワット時間でエネルギーを比較します。 ミリアンペア時は同じ電圧でのみ公正に比較できます。3.7 Vセルを7.4 Vパックと比較するには、ワット時間に変換してください：2000 mAh、3.7 Vセルは7.4 Whを蓄蔵します。ワット時間により、化学薬品と電圧全体で、サイズ、重量、コストを同等の条件で比較できます。
- 化学薬品とカットオフに注意してください。 リチウムイオン/LiPo、NiMH、およびアルカリは異なる公称電圧と使用可能な放電深度を持っています。効率係数に放電深度制限を組み込んでください。印刷された容量の100%を使用できると仮定するのではなく。
負荷がミリアンペアではなくワットで指定されている場合は、代わりにエネルギーからパックをサイジングしてから、変換してください。これは見積もり目的のための一般的なエンジニアリングガイダンスであり、安全認定ではありません。バッテリー化学および充電器用の製造業者のデータシート定格および適切な保護回路に従ってください。
よくある質問
効率はどの値を使えばいい？ バッテリーを直結するシンプルな回路なら0.9〜0.95、電圧レギュレーターを使う設計や低温環境で動かす場合は0.7〜0.85にしておくと安心です。
電圧は考慮されますか？ いいえ。mAhはある公称電圧での電荷量を表す値です。バッテリーの電圧を変える場合は、ワット時（\(\text{Wh} = \text{Ah} \times \text{V}\)）も合わせて比較してください。
なぜ効率を掛けるのではなく割るの？ 損失分を補うために余分な電荷を蓄えておく必要があるため、必要容量は単純な電荷量より大きくなります。だから掛けるのではなく割るのです。
