モバイルバッテリー充電の電気代計算について

質問

バッテリーの電力量の計算式として下記が挙げられています。
※バッテリーはリチウムイオン電池

式：バッテリー電力量(wh) = バッテリー容量(mAh)÷1000 ｘ 定格電圧(v)

例として、バッテリー容量：3000mAh、定格電圧：3.7v の
バッテリー電力量 は 11.1wh になります。
（ 11.1wh = 3000mAh÷1000 ｘ 3.7v ）

つまり、容量3000mAhの電池に3.7vで充電すれば 11.1wh 使用しますということですね。
この電力量に電気代単価(円/kwh)を掛ければ電気代が算出できます。

≪ そこで質問です ≫
モバイルバッテリーは 入力 も 出力 もUSB接続のものが多いです。
ということは、モバイルバッテリー自体への入力電圧は 5v のはずです。
が、パッケージされているリチウムイオン電池の電極へは減圧された3.7vが
供給されます。

電気料金を算出するにはモバイルバッテリーへの入力電圧5vではなく
減圧(ロスはない？)された3.7vを使用していますが入力電圧5v は、
なぜ おもて に出てこないのでしょうか。

宜しくお願い致します。

回答No.4

m_and_dmp · ベストアンサー

NO.3です。
充電に要する電力量は、電池の入口でみた場合、貴ご質問で11.1wh( 3000mAh÷1000 ｘ 3.7v)とされている値を前提とすると、充電回路を含めた電力量は、充電回路の効率を90%(0.9)とすると、11.1Wh/0.9=12.3Whになります。
リチウムイオン電池の放電終止電圧は2.5V～2.7Vとされています。
仮に2.7Vとして、放電終止電圧まで放電した電池を充電するのに3.7Vの電圧をかけると、過大電流が流れます。充電回路は、過大電流が流れないように、0.2C程度の定電流で充電するように制御します。
0.2Cは、3000mAhの電池なら、600mA です。
充電を開始すると、電池の電圧は急速に3.7Vちかくまで回復しますが、その後は緩やかに上昇し、電池の容量を回復すると、急速に4.2Vまで電圧が上昇します。充電回路はこの電圧上昇を検出して、満充電とみなし、充電を終了します。
このように充電中は電圧が変化しますので、充電に要する電力量を計算するとき、単純に3000mAh÷1000 ｘ 3.7v = 11.1Wh とすることは正確ではないのですが、一応の目安にはなります。
正確な電力量を知りたいなら、モバイルバッテリ充電用USBチャージャーの入口にWhモニターを取り付けて直接Whを測定するといいです。

お礼

『11.1Wh/0.9=12.3Whになります。』 アバウトであることを意識しておきます。 また色々と奥のあることを教えて頂き ありがとうございました。

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回答No.3

m_and_dmp

No.1です。
モバイルバッテリの充電回路の効率は公表されていないので、想定するしかありません。90%と想定したら大きな違いはないと思います。

補足

効率を90%とした場合の計算式はどうなるのでしょう。
下記が一般的な式ですが、バッテリー容量100%充電した場合、効率90%はどの様にして 式 に反映すればよいのでしょうか？
式：バッテリー電力量(wh) = バッテリー容量(mAh)÷1000 ｘ 定格電圧(v)

よろしくお願いします。

回答No.2

ohkawa3

今回のご質問は、充放電のエネルギー効率を考える際に、充電に関わる回路部分の効率を考慮する必要があるかという主旨と思います。これに対しては、回答(1)さんから回答が得られました。

もう少々踏み込んで考えると、回路部分を除いたとしても、電池自体の特性として考慮することが望ましい事柄があります。電池の電圧は3.7V一定ではなく、充電の際の電圧と、放電の際の電圧に差異があります。この電圧差に基づくエネルギーの効率が低下ありますので、興味があれば、次のURLのような資料を読んでみてください。
https://www.daiwa-can-ens.com/info/technology/column_0005

補足

ありがとうございます。
実は気になっているのは電気代でして、電力量が分かれば電気代も分かると思っています。
そこで、ネットで調べていたら定格電圧は3.7vを乗じるとなっていました。ですがUSB経由で充電するので筐体自体の入力は5vです。
電力量を求める計算式に5vが現れてこないことに疑問をもちました。
USB経由で充電するモバイルバッテリーの電気代を知りたいということがそもそもの始まりです。

容量の残り具合にもよると思いますので、アバウトに3.7vで計算しておけばよいのか、そこらへんの考えを知りたいです。
よろしくお願いします。

回答No.1

m_and_dmp

USB充電タイプのモバイルバッテリの充電回路は、入力電圧を5Vとし、内蔵電池に対して適切な電流で充電し、電池の電圧がが終止電圧に達すると充電を停止する機能を持っています。充電回路はデジタル的に電圧を加減しますので、抵抗で電圧を調整するのと違って、電力損失が小さいです。原理的には無損失ですが、回路を構成する部品の熱損失がありますので、現実には多少の損失があります。よくできた充電回路の効率は90%を超えると思います。一方、入力の5Vを抵抗で3.7Vに低減する場合は、1.3V分の抵抗損がありますので、効率は3.7/5=74% になります。
モバイルバッテリの充電に要する電力量を計算するには単純に3.7V で計算するのではなく、充電回路の効率を考慮する必要があると思います。

補足

>電力量を計算するには単純に3.7V で計算するのではなく、
>充電回路の効率を考慮する必要があると思います。
⇒ありがとうございます。
効率を考慮した電力量を求める計算式がわかりません。

よろしくお願いします。