リチウムポリマー・バッテリーの耐寒性について

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1、平成19年12月16日(日) 曇り時々小雨 気温2℃

(1) 3Dなど最初からフルパワーで飛行をするためには、リポを暖めて使用する必要があるようです。

(2) リポ温度が0℃前後の状態でスロットルスティック最大を継続していると、リポが満充電状態(42V)でもオートカットの30V(3V/1セル)以下まで低下する危険性があります。

考察
ア、外気温が1℃において、5分間の軽負荷に近いホバリングを行ってリポの温度は16deg上昇して14℃になっている。
イ、零下2℃までリポの温度を下げてホバリングするが、通常と変わらない操作感覚である。

4、平成20年1月12日(土) 雪 気温−1℃
  ヘリを地上に固定、アンプ入力端子にテスターを接続して電圧を監視、クランプ式電流計をアンプ入力部配線に取り付けてリポ電流を監視して実施
  

※リポ合計電圧よりアンプ端子電圧が高く出ていますが、1個のテスターで測定箇所を変えて測定していますので測定誤差です。

リポバッテリを自宅で95%充電を行い、クーラーボックスに保冷材と一緒に入れて運搬、飛行テスト直前にヘリに取付けて実施
  

項  目 リポA電圧
[V]
リポB電圧
[V]
リポ電圧合計
[V]
アンプ
 端子電圧  [V]
電圧差
 [V]
リポ温度
(表面)
[℃]
記  事
飛行直前地上 20.3 20.3 40.6 40.8 0.2 -2 無負荷
ホバリング5分後 19.3 19.3 38.6 - - 14 無負荷

※リポ合計電圧よりアンプ端子電圧が高く出ていますが、1個のテスターで測定箇所を変えて測定していますので測定誤差です。

リポバッテリを自宅で95%充電を行い、クーラーボックスに保冷材と一緒に入れて運搬、−3℃のときに取付けて実施
  

項  目 リポA電圧
[V]
リポB電圧
[V]
リポ電圧合計
[V]
アンプ
 端子電圧  [V]
電圧差
 [V]
リポ温度
(表面)
[℃]
記  事
飛行直前地上 20.5 20.5 41.0 41.2 0.2 -3 無負荷
飛行開始直後 18.4 18.5 36.9 37.2 0.3 ホバリング中測定
ホバリング8分後 18.8 18.9 37.7 37.2 -0.5 15 無負荷
ホバリング中8分後 36.0 ホバリング中測定

考察
ア、外気温が2℃において、8分間の軽負荷に近いホバリングを行ってリポの温度は10deg上昇して14℃になっている。
イ、リポ温度が4℃程度におけるホバリング電流でのリポ内部抵抗による電圧降下は、40.8−37.6=3.2[V]である。

2、平成19年12月30日(日) 曇り時々小雨 気温5℃

※リポ合計電圧よりアンプ端子電圧が高く出ていますが、1個のテスターで測定箇所を変えて測定していますので測定誤差です。

項  目 リポA電圧
[V]
リポB電圧
[V]
リポ電圧合計
[V]
アンプ
 端子電圧  [V]
電圧差
 [V]
リポ温度
(表面)
[℃]
記  事
飛行開始直前 20.3 20.3 40.6 40.8 0.2 4 無負荷
ホバリング開始直後 18.6 18.7 37.3 37.6 0.3 ホバリング中測定
ホバリング8分後 19.0 19.0 38.0 37.8 -0.2 14 無負荷
ホバリング中8分後 17.8 18.0 35.8 35.5 -0.3 ホバリング中測定

 (2) リポバッテリーを95%充電を行い、外気に1時間程度放置して4℃(表面温度)に下がった時点で実施
  

項  目 リポA電圧
[V]
リポB電圧
[V]
リポ電圧合計
[V]
アンプ
 端子電圧  [V]
電圧差
 [V]
リポ温度
(表面)
[℃]
記  事
飛行開始直前 20.4 20.4 40.8 41.0 0.2 18 無負荷
ホバリング開始直後 19.1 19.2 38.3 38.4 0.1 ホバリング中測定
ホバリング8分後 19.0 19.0 38.0 38.3 0.3 15 無負荷
ホバリング中8分後 17.9 18.1 36.0 35.8 -0.2 ホバリング中測定

 (1) リポバッテリーを電気機器の仕様上の常温とされる20℃前後に暖めて飛行テスト
   リポバッテリを自宅で95%充電を行い、20℃に暖めてからクーラーボックスに暖めた保温材と一緒に入れて運搬、飛行テスト直前にヘリに取付けて実施する。

  

作成 2009.01.24

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 平成19年9月にエアースキッパ90の電動化完成、しばらく間は快適にフライトしていたのですが、
12月に入っての寒いに日にバッテリーは十分に充電されているにも関わらず突然にモーターのパワーがなくなる現象が発生しました。
 このとき、気温の低下がリポ・バッテリーの放電性能の低下が原因の一つと推定され、
耐寒性について調査したそのときのデータを紹介します。
なお、エアースキッパー90(電動)のトラブルの原因は別にありました。

エアースキッパー90(電動改造)の紹介


使用したバッテリー: サンダー・パワー製 TP−8000、18.5V(5セル)、8000mAh  2本


※リポ合計電圧よりアンプ端子電圧が高く出ていますが、1個のテスターで測定箇所を変えて測定していますので測定誤差です。

考察
ア、外気温が2℃において8分間の軽負荷に近いホバリングを行っても、リポの温度は3deg低下の15℃である。
 表面温度なので内部温度はこれより高いと思われる
イ、リポ温度が18℃程度におけるホバリング電流でのリポ内部抵抗による電圧降下は、41.0−38.4=2.6[V]である。

考察
ア、外気温が5℃において、8分間の軽負荷に近いホバリングを行ってリポの温度は18deg上昇して15℃になっている。
イ、リポ温度が−3℃程度におけるホバリング電流でのリポ内部抵抗による電圧降下は、41.2−37.2=4.0[V]である。
ウ、零下3℃までリポの温度を下げてホバリングするが、通常と変わらない操作感覚である。

3、平成20年1月1日(火) 晴れ 気温1℃
 

項  目 アンプ
 端子電圧 
 [V]
アンプ
入力電流
 [A]
リポ温度
(表面)
[℃]
記  事
運転開始前 41.0 0.0
0
運転開始直後(始動時) 40.9 0.3
スロットルスティック中立付近 37.4 13.5
4

(1) リポバッテリを95%充電を行い、外気温で0℃まで冷やしてテストを実施
  

(2) (1)に続けて、リポをクーラーボックスで−4℃まで冷やしてテストを実施
  

項  目 アンプ
 端子電圧 
 [V]
アンプ
入力電流
 [A]
リポ温度
(表面)
[℃]
記  事
運転開始前 39.5 0.0
-4
-
運転開始直後(始動時) 39.5
0.4 -
スロットスティック中立付近 36.5 8.0
- -
スロットルスティック最大 36.0 25.0
1 -
スロットルスティック最大(更に2〜3分後) 35.0 43.0 3 -

考察
ア、リポ温度が−4℃において、スロットルスティックが中立付近のときに電流は8.0[A]でアンプ端子電圧は36.5[A]である。
 リポ内部抵抗は、(39.5−36.5)÷8.0=0.38[Ω]になる。
イ、スロットルスティックを最大(瞬時)にした直後(リポ温度:1℃)の電流は25[A]であるが、中立で2〜3分後(リポ表面温度:3℃)のスティック最大(瞬時)の電流は43[A]に増えている。
 リポ内部抵抗は、(39.5−35.0)÷43=0.10[Ω]になる。

5、平成20年1月13日(日) 晴れ 気温−2℃
  ヘリを地上に固定、アンプ入力端子にテスターを接続して電圧を監視、クランプ式電流計をアンプ入力部配線に取り付けてリポ電流を監視して実施
  

考察
ア、スロットルスティックを最大にして10数秒後には電流は75[A]になる。端子電圧は28.5Vまで低下している。
 リポ内部抵抗は、(40.9−28.5)÷75=0.17[Ω]になる。
イ、2回目(リポ表面温度:5℃)のスロットルスティック最大継続では、電流は同じ75Aであるが端子電圧は29.8Vと高くなっている。

項  目 アンプ
 端子電圧 
 [V]
アンプ
入力電流
 [A]
電池温度
(表面)
[℃]
記  事
運転開始前 40.9 0
-5
スロットルスティック最大(1回目) 28.5 75 スロットルスティック最大で10秒以上継続
スロットルスティック最大(2回目) 29.8 75
5 スロットルスティック最大で10秒以上継続

  リポバッテリを95%充電を行い、クーラーボックスに入れて−5℃まで冷やしてテストを実施
  

リポ・バッテリーの耐寒性について分かった事

1、リポ・バッテリーの温度が0℃前後まで下がった状態で使用すると放電性能が大幅に低下するが使用は可能です。
(1) 最初からフルパワーでの飛行は不可能ですが、飛行ししているうちに負荷電流によってリポの温度が上昇し通常の飛行が可能になるようです。

(2) リポを零下で保存するとリポが死にます(使用不能?)とホームページで注意していたメーカーもありましたが、私の使用しているリポについては−5℃まで冷やし外気温−2℃で使用するなど過酷な飛行を何度も行いましたが問題ありませんでした。
2、リポ・バッテリーの温度が20〜30℃程度に暖めて使用すると、放電性能が向上して最初から素晴らしいパワーを発揮するようです。

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