バッテリー

　バッテリーに何を使うかも重要だ。最近はその容量/重量比の大きさからリチウムポリマー(Lipo)を使う人が多い。Lipoはニッケル水素(NiMH)に比べて内部インピーダンスが小さく、大電流を取れるのも大きな利点だ。これまで鉄人１号ではニッカドNiCd、鉄人２号ではＮｉＭＨを使ってきた。鉄人３号では軽くて大容量が取れるLipoを使用している。

バッテリーの特性比較
電圧 長所 短所
ＮｉＣｄ 1.2Vの整数倍 取り扱いが簡単
安い		 容量/重量比がもっとも小さい
メモリー効果がある
ＮｉＭＨ 1.2Vの整数倍 ＮｉＣｄより容量/重量比が大きい
安い
簡単に手に入る		 LiPoより容量/重量比が小さい
内部抵抗が大きい
メモリー効果がある
ＬｉＰｏ 3.7Vの整数倍 容量/重量比がもっとも大きい
内部抵抗が小さい
メモリー効果が起こりにくい		 取り扱いが難しい/危険
　
鉄人シリーズの電力源
モータ電源 ＣＰＵ電源
鉄人１号
NiCd　6V 600mAh
鉄人２号
NiMH 6V(1.2V×5) 2400mAh
アルカリ乾電池　6V
鉄人３号
LiPo 7.4V 1250mAh　15C
合計　４個並列で5000mAhで使用
LiPo 7.4V 400mAh


　LipoはNiMHに比べて内部インピーダンスが小さく、大電流を取れるのも大きな利点だ。しかしながらLiPoは3.7Vの倍数しか取れないため、NiMH（1.2Vの整数倍）で少しでも電圧を稼いだ方が良いことも考えられる。そこで、実際鉄人３号を使ってLipoとNiMHのどちらがより電流がたくさん取れるか（瞬間的電圧降下が少ないか）を調べてみた。DSR8801の場合は、4-9Vがメーカー保障の電圧。Lipoの場合、7,4Vの上は11.1Vになるため、保障電圧をかなり超えてしまう。実際どこまで耐えられるか試したところ、15VでFETが破裂した。しかし、12V程度でも数分動かしているとモータがかなり加熱し壊れた。11.1VのLipoの場合満充電時は12Vを超えるのでちょっと怖い。NiMHの場合は、8.4VまでOKということになる。
  • Lipo(7.4V 2500mAh　15C)
  • NiMH(8.4V　2400mAh)
以下2V/div.。GNDは１目盛り目。
直立時 高負荷時
安定化電源(出力電圧8.4V)
ロボットのコネクタ部で計測
　
直立時 高負荷時
Lipo(7.4V)　満充電数分後
バッテリ出力端子で計測
　
直立時 高負荷時
NiMH(8.4V)　満充電数分後
バッテリ出力端子で計測
　
　安定化電源8.4Vに比べ、Lipo(7.4V)とNiMH(8.4V)では明らかにトルクが落ちた。Lipoでは6V以下まで電圧が落ちている。NiMHの場合さらに電圧降下が大きいが、元の電圧が高いので最低でも6.2V程度であった。
電圧の変動はロボットの不安定さを引き起こす。そこで、鉄人３号ではLiPoを使い、並列接続で5000mAhにすることにより電圧降下を小さくすることとした。