電池の駆動時間を見積もる

質問

過去質問は検索しましたが、もしかしたら既出かもしれません。その際はご容赦ください。

電池で駆動する機器を作っています。機器の電池での駆動時間を見積もりたいと思っています。

2つの質問をさせていただきます。
1. 様々なデバイスのデータシートには消費電流の単位が mA, uA などで記載されていますが、これは単位時間(1h)あたりという意味で理解したらよいのでしょうか。
2. そうすると、上記の質問、駆動時間は、
* 全てのデバイスの使用頻度と単位時間当たりの消費電流から機器の1時間あたりの消費電流を見積もる
* 見積もった消費電流で電池容量を除算する
ことで大まかに見積もることができるのでしょうか。

具体的な機器は次のようなものです。
マイコンでモーターを駆動します。
マイコンは1時間のうち 99% sleep しており、1% の時間に連続してモーターを駆動します。
単三電池2本を DC コンバータで 3.3V に昇圧して使用します。
この場合、単三電池2本で終止電圧(1.6V)までどれくらいの時間駆動できるか、というのが見積もりたいことです。

参考までに大まかなパラメータです。
各デバイスの消費電流は
* マイコン(スリープ状態) 18uA
* マイコン(起動状態) 180uA
* モーター(300Ω) 11mA
* DCコンバータ 80% の効率(最低電圧は1.2V)
単三電池容量は 2200mAh x 2 = 4400mAh

よろしくお願いいたします。

回答No.1

86tarou · ベストアンサー

１：時間辺りではなく瞬間値になります。電池の容量はＡｈの単位で、文字通り電流と時間の積で表します。例えば10Ａｈなら１Ａで10時間の容量ということになります。

２：↑のことからも、１時間当たりの消費電流ではなく消費電流量という方が正解でしょう（電流と電圧の積なら電力で、時間も勘案するなら電力量）。

２次側の消費電流は、18μＡ×0.99＋（11ｍＡ＋180μＡ）×0.01＝129.62μＡが平均となります。これに電圧を掛ければ427.746μＷの消費電力。効率が80％のため１次側では534.6825μＷ消費することになります。これを電圧で割れば消費電流が出るのですが電圧が不明です。仮に2.4Ｖ（1.2Ｖの２直列）とすれば222.784375μＡとなり、2200ｍＡｈから割れば9,875時間となります。または３Ｖ（1.5Ｖの２直列）なら12,344時間となるでしょう。ただし、電流による電池の容量変化と放電による電圧降下は計算に入れてないので（コンバータの最低消費電力もあるので更に…）、あくまで目安でありこれよりも短くなると考えた方が良いでしょうね。
（計算間違いがあればすみません <m(_ _)m>）

単三電池容量は 2200mAh x 2 = 4400mAh＞
直列なら2200ｍＡｈのまま電流容量は増えません。増えるのは電圧だけであり、並列なら電圧はそのままで電流容量が２倍になります。

お礼

なるほど、非常に分かりやすくご説明いただき、ありがとうございます。
大雑把な計算を求めていましたので、この方法がまさに目的に合致しています。
「電流による電池の容量変化と放電による電圧降下」を考慮すれば、またまた大雑把なのですが、求めた駆動時間 x 0.5 としておけば足が出ることはなさそうでしょうか？
そこらへんのさじ加減は経験によるのでしょうが。。
ともかく、ありがとうございました。