Battery Life Calculator

電池寿命計算ツールの仕組み

電池寿命計算ツールは、電池容量（mAh）を平均電流消費量（mA）で割ることで電池駆動電子機器プロジェクトの動作時間を推定します。一般的な電池タイプ（18650・LiPo・AA・AAA・コイン電池）とArduino・ESP32・nRF52840・Raspberry Pi向けデバイスプリセットに対応しており、電力予算を最適化するIoT製品設計者と屋外設置型センサーノードにとって必須のツールです。

動作時間（時間）= 電池容量（mAh）/ 平均電流（mA）。2,000 mAhのLiPoが50 mAのデバイスを駆動すると40時間持続します。ただしこれは理論上の最大値であり、実際の動作時間は電池の自己放電・高電流時の内部抵抗損失・ほとんどの電池を安全な最低電圧（Li-ionでは通常3.0 V）以下まで放電できないことから短くなります。

Li-ionとLiPoセルはサイクル寿命を保つため通常は定格容量の80%までの放電にとどめるべきです——これが放電深度（DoD）係数です。2,000 mAhのセルをDoD 80%で使うと実用容量は1,600 mAhになります。鉛蓄電池ではDoDを50%に制限することが多いです。計算ツールはDoDを定格容量に適用するため、推定動作時間は理論上の最大値ではなく実際の電池寿命を反映します。

電池駆動のIoTデバイスはデューティサイクリングで格段に長い寿命を達成できます。1秒間アクティブ（160 mA消費）で59秒ディープスリープ（10 µA消費）するESP32の平均電流はわずか(160×1 + 0.01×59)/60 = 2.68 mA——2,000 mAhのセルで750時間以上駆動できます。計算ツールのデューティサイクルモードはアクティブ時とスリープ時の電流とオン/オフ時間を受け付け、間欠動作デバイスの真の平均電流を計算します。

高放電率では、放電率と容量の非線形関係（Peukert効果）により電池は定格容量より少ない容量しか供給できません。C/10（10時間放電）で定格された電池はC/1（1時間放電）では定格容量の70%しか供給できない場合があります。鉛蓄電池のPeukert指数は1.2〜1.4で、Li-ionは1.0〜1.05に近い値です。計算ツールはモータードライバーなどの高電流アプリケーションにこの補正を適用します。