ロボットおよびロボット設計用のバッテリーの種類

はじめに：

ロボットごとに必要なバッテリーの種類が異なるため、ロボットに適したバッテリーシステムを選択することが不可欠です。小さいサイズのものが必要なものもあれば、大きいものが必要なものもあります。次に、電池の種類について説明します。ロボット用のバッテリーシステムの種類に関する詳細なガイドは次のとおりです。

電池の種類：

私たちの主な焦点は充電式電池であり、おそらく頭に浮かぶ最初の名前は「リチウム電池」です。最も一般的に使用される充電式電池。予算内で何かを希望する場合は、鉛蓄電池が適しています。または、リチウムイオン電池またはリチウムポリマー電池を使用することもできます。 （非充電式バッテリーは、どちらの方法でも長期的にはかなり高価です。）

1。鉛蓄電池

鉛蓄電池は通常安価で、大容量もあります。それらは、途方もない電力を必要としないが、多くのエネルギー容量を必要とする、より大きなプラットフォームで見つけることができます。太陽光発電システムやUPSなどにあります。ただし、これらは6Vと12Vの増分でのみ利用可能で、非常に重く、重量単位あたりの容量が少なくなっています。また、充電に時間がかかり、ストレージに残しておくと容量が失われます。

2。ニッケル水素電池

鉛蓄電池よりも安価で軽量なオプションを選択したい場合は、ニッケル水素電池が最適です。内部抵抗が低く、パワーウェイトレシオが優れていることで非常に人気があり、リチウムベースのセルよりもはるかに安全です。それらはエアソフトガン、安価なおもちゃ、AA / AAAの代替品、デジタルカメラなどにあります。欠点には、自己放電が高い（NiCdよりも約50％高い）ことが含まれます。また、耐用年数が限られており、過充電を十分に吸収しません。

3。リチウムイオン電池

リチウムイオン電池は比較的安全でエネルギー密度が高いため、より多くの電力を消費しながら充電間隔が長くなる電子機器に適しています。それらの自己放電率も低く、非常に軽量です。これらは、携帯電話、ラップトップ、タブレットなどの電子機器に電力を供給するために使用されます。ただし、それらの大きな欠点の1つは、コストが非常に高くなる可能性があり、経年劣化にも悩まされることです。さらに、過充電や放電からの保護を強化する必要があります。

4。リチウムポリマー電池

リチウムポリマー電池は通常軽量で、バランスプラグと主電源プラグを備えた単一セルのコレクションであるパッケージ形式で提供されます。それらは、必要な使用法に応じて、幅広い電圧で利用できます。戦闘ロボット、ラジコン飛行機、ドローン、ラップトップ、電話にもあります。

ただし、注意して取り扱わないと非常に危険な場合があることに注意してください。それらは適切に保管および保守する必要があります。また、かなり高価になる可能性があります。

次に、知っておくべきバッテリーの仕様について説明します。

バッテリーの評価：

すべてのバッテリーには、アンペア時またはミリアンペア時の電圧定格と容量定格のリストが付属しています。一部には、放電電流定格（C定格）またはバースト電流定格も付属しています。

5。リチウムポリマー電池の定格

• 電圧/セル数：

LiPoバッテリーには、直列（S）セルと並列（P）セルが含まれます。基本的なものには1Sのラベルが付けられており、ラベルが付けられていない場合は、自動的に1S、つまり直列の単一のセルセットであると見なされます。 LiPoセルの公称電圧は3.7Vであるため、セルが「2S」の場合、つまり2つのセルが直列に接続されている場合、その電圧は7.4Vになります。同様に、5Sパックの場合は18.5Vになります。

• 容量とCの評価：

容量とは、バッテリーが保持できる電力量を指し、「C定格」とは、バッテリーに害を与えることなくバッテリーを安全に放電できる速度の尺度を指します。現在使用されているほとんどのバッテリーには、連続定格とバースト定格の2つのC定格があります（バースト定格は10秒のバーストでのみ適用され、連続ではありません）。

25C/40Cというラベルの付いた1000mAhバッテリーパックがあるとします。 25Aの連続または40Aのバースト（通常は数秒から最大10秒）を処理する能力があります。これらの評価は、容量が大きくなると低下する傾向があります。 50を超えるC定格は、1000mAh未満のバッテリーで一般的です。通常、500mAh 75C / 150Cバッテリーは、37.5Aの連続および75Aのバーストを処理できます。

どのような電圧、容量、電流が必要ですか？

バッテリーシステムの電圧を、モーターが動作する電圧に一致させる必要があります。容量は、単にバッテリーの寿命を決定するのに役立ちます。また、放電容量または電流は、基本的に、負荷がかかっているすべてのモーターによって引き出される電流の合計です。

固定プロジェクト用のバッテリー

プロジェクトが静止している場合でも、AC電流供給ではなくバッテリーを選択する必要がある理由はいくつかあります。

• 電気的ノイズ：

これは通常、クリーンな電力の供給では発生しませんが、DIYプロジェクトで作業している場合は、プロジェクトを妨害するバックグラウンドノイズに確実に遭遇します。一方、バッテリーは、クリーンで安定したDC電力の供給を提供します。さらに、調整されていない電圧降下に対処する必要もありません。

• 現在の容量

50Aモーター用に12VAC-DC電源を使用したい場合、50Aよりもはるかに大きな電源が必要になります。また、モーターがその5分の1でしか動作しない場合でも、75〜100アンペアを短時間で処理できるさらに大きな電源です。代わりに、110アンペアを超えるバースト定格のLiPoバッテリーと、より安価な電源を選択できます。

• 電力制限

電力制限は国によって異なります。たとえば米国では、120Vの電力で、ほとんどの壁のコンセントが15Aのブレーカーに接続されており、ソケットからのピーク電力を1800Wにします。一方、アプライアンスは通常、1500Wの連続電源に制限されています。