そうかー、006P電池の容量って、こんなに小さかったんだ!

製作した電子オルゴールの駆動電源にボタン電池の「CR2032」を使うにあたり、電池容量と電池の持続時間を調べようとしたら、電池の奥深さに感じ入ってしまった、ってのが前回

電池の持続時間は「またその内に」って思ってたんだけど、調べた内容を忘れてしまいそうなので、前回に続いて書き記しておこうと思います。

CR2032の標準容量は、カタログ値で220mAh -- これは大きい? 小さい?

さて、各社から発売されているボタン電池「CR2032」の仕様は共通して以下の通り。
  • 公証電圧:3V
  • 標準容量:220mAh
  • 標準放電電流:0.2mA
CR2032ボタン電池
この電池容量から稼動時間を計算してみましょう。計算式はシンプルで、

電池寿命 = 時間当たりの電池容量(mAh)÷負荷電流(mA)× 0.70

「0.7」は、電池寿命に影響する外部要因(温度とかかな?)を考慮した係数です。

電池容量を負荷電流で割ると、それが電池の稼働時間になるというシンプルなお話

ここで問題になるのは、使用機器の負荷電流。これって測定するのが結構難しいんじゃないでしょうか(ってのは、私の素人考えですけど)。

今回、eBayから購入した可変電圧・電流表示可能なDC-DCコンバータを組み込んで改造したACアダプタのお陰で、ボタン電池と同じ3Vの電源供給と、機器の負荷電流を見ることができます。

3v電源と電流

電流の最少表示桁数が10mA単位なので、上の表示では0.00Aになっていますが、機器を稼動させると時おり0.01Aになることがあるので、10mAの負荷電流と想定してみましょう。

これと、CR2032の電池容量を先の計算式に代入すると、

電池寿命 = 220mAh ÷ 10mA × 0.70 = 15.4時間

となります。なるほど。長いといえば長いし、短いといえば短いかも。ま、使い方次第だけど。

機器をコントロールしているマイコンATtiny13のスリープ時(パワーダウンモード)の消費電流は、大体 0.2μA(動作電圧3V時)くらいなので、これで計算するとざっくり32,000日(!)。

えーっと、本当かな? 計算間違ってない? 88年間も持つの?

パワーダウンモード時のカタログ値の見方を間違えてる? でも、0.2μAってことは0.0002mAなので、10mAの1/5万になり、15.4時間の5万倍は77万時間だから、間違ってないよね?

うーむ、どこかで間違えているかもしれないし、現実的には使ってない電池でも寿命があるだろうから、実際とは大きく異なるとは思うけど、それにしてもかなりの時間待機することが出来そう。

乾電池の使用状況によっては、その持続時間の変動幅は楽に2倍くらいはありそう

ところで、他の電池の容量ってのはどうなんだろって調べてみたら、ニッケル水素電池には電池の容量が記載されてるけど、乾電池には記載されていないんですね。

色々と探してみると、「乾電池は使用する条件(流す電流やオン・オフ条件、使用温度等)によって、使用できる電池容量(持続時間)が著しく変化するから」ってことらしい。

そんな中、PanasonicのHPに電池容量を推し量る手掛かりとなるような記事がありました。それによると、(詳細な様々なデータがあるけれど)ざっくりした話は以下の通り。

20mAの定電流を連続放電させた時、アルカリ乾電池の単3形で約140時間、単2形で約58時間(終止電圧0.9Vまでの目安)持続時間になる、と。

これを先の電池寿命の計算式に当てはめると、

電池容量(mAh) = 負荷電流(mA)× 持続時間

となるので、

単3形の電池容量=20mA×140時間=2800mAh
単4形の電池容量=20mA× 58時間=1160mAh

これが、100mAの定電流を連続放電させたとすると、単3形の電池容量は2000mAh、単4形の電池容量は820mAhと、20mAの時の約3割減という計算値になります。

なるほど使用条件によって持続時間が “著しく” 変動するのが分かりますね。

先の電池寿命の計算式で「外部要因を考慮した」係数0.7を掛けたように、単3電池:2000mAh、単4電池:850mAhくらいの数値を(最低ラインとして)想定しておくのが現実的なのかな。

ずーっと持ち続けていたイメージは全くの間違いだった?

ところで、前回も最後に触れた006P電池について、触れておきましょう。

006P電池

まあ、電池なんて当然子供の頃から出会うわけで、私が006P電池の存在を知ったのも子供の頃。その頃は、電圧が高いということがどういうことか理解していなくて、イメージとしては優秀な電池。

年をとっても、その頃のイメージは私の中に残っていて、006P電池って電圧は9Vで容量も単3電池とかと比べても遥かに大きいんだろうなって思ってたんです。

で、少し前に実際に調べる機会があって、その時、その容量の少なさに愕然とした記憶があります。いま、その数値が見つけられないんだけど、「こんなに少ないんだ!」って印象だけが残ってます。

改めて006P電池の容量を調べてみたけど、見つけられません。006P電池って、前回も書いた通り単6電池が6本詰め込まれている電池です。

なので、辛うじて見つけた単5電池の容量から推測すると、多分アルカリ電池で500mAhくらいの容量ではないかと。あくまで私の推定に過ぎませんが。

いずれにせよ、006P電池ってのは出力電圧は高いけど、電池容量としては単4電池よりもかなり少ないってことは間違いないと思います。


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