電池寿命計算ツール
単一の平均電流でmAhを割るだけでなく、繰り返し動作する実際の消費電流パターンをモデル化します。4つの動作モードとタイミング図を調整し、ピーク電流による電圧低下のリスクを確認します。
サイクル中の電流と動作モードの時間軸
階段状の線は安定化された電源レールの電流を示します。プローブをドラッグすると、動作サイクル中の各時点のモードと入力電力を確認できます。
どちらかのグラフをクリックまたはドラッグするとプローブを移動できます。 下の図では実際の動作時間帯を拡大し、上の図ではサイクル全体の時間関係を維持しています。
残りの時間は自動的にスリープに割り当てます
この動作条件での電池寿命
どのモードが最も電池を消費するか？
各棒は電流だけではなく、1サイクル中に各モードで使う実際のエネルギーを示します。短い無線送信でも長いスリープ期間より消費が大きくなる場合があります。
目標電池寿命を達成する
目標の電池寿命と制限する消費の大きいモードを設定します。実用的な動作時間の上限と、動作サイクル間に必要な最短間隔を計算します。
バッテリー駆動時間ガイド
使用状況から現実的なバッテリー駆動時間を見積もる
製品の動作時間は、電池容量mAhを単一の電流値で割るだけでは求められません。スリープ、検出、処理、無線通信、ピーク負荷の各状態に費やす時間に加え、実際に使える容量とシステムの最低動作電圧に左右されます。
計算方法と前提条件
計算ツールは動作サイクルを調整可能な消費モードに分けます。各モードの電流に継続時間を掛け、サイクル当たりの消費電荷を合計して平均電流に換算します。公称容量から設定した損失を差し引き、その消費量と比較します。タイムラインでは、平均電流への影響は小さくても、電圧低下で動作停止を招き得るピークを確認できます。
確認すべき入力値
動作プロファイル
スリープ、検出、処理、送信など、製品を表す少なくとも四つの状態を設定します。短いセルラー通信や無線送信でも、数分間のスリープと同じほどのエネルギーを消費することがあります。
実際に利用できる容量
想定する温度、放電レート、劣化状態での容量を入力し、終止電圧、自己放電、レギュレータの損失に備える余裕を残してください。電池セルに表示された定格容量をすべて使えることはまれです。
ピークと動作しきい値
ピーク電流による電圧低下を、電池セルの内部抵抗、蓄電用コンデンサ、コンバータやマイコンの最低動作電圧と照らして確認してください。平均電流が低くても、瞬間的な電圧低下は防げません。
推奨手順
- 1起動から再びスリープするまでの実際のサイクルを一つ定義し、タイムライン上で各モードの時間と電流を調整します。
- 2各モードの消費電荷を総予算と比較します。瞬間電流が最も大きい状態だけでなく、総エネルギーを支配する状態から最適化してください。
- 3容量に余裕を見込み、問題となるピーク電流を確認したうえで、代表的な試作機の測定値と推定結果を比較します。
意思決定例
スリープ中に10 µA、測定時に200 ms・4 mA、処理時に50 ms・8 mA、送信時に2 s・80 mAを15分ごとに消費するセンサーでは、送信が消費エネルギーの大部分を占めます。スリープ電流を半減しても効果は小さく、送信時間を短縮したり送信間隔を延ばしたりすると駆動時間を大きく改善できます。
使用上の注意
この概算はメーカーの放電特性曲線や温度環境試験の代わりにはなりません。容量は電池の種類、温度、経年劣化、パルス電流、終止電圧によって変わります。充電式パックでは充電の安全性と保護回路も検証してください。
よくある質問
2,400 mAhの電池セルを1 mAで使っても、常に2,400時間動作しないのはなぜですか？
容量は所定の条件で測定されます。低温、経年劣化、電力変換損失、自己放電、待機電流、早めの終止電圧設定によって、取り出せるエネルギーは減ります。電流ピークによって、公称容量を使い切る前に終止電圧へ達することもあります。
最初に最適化するモードは?
電流値だけでなく、1サイクルの消費電荷（電流 × 持続時間）を見てください。短時間の状態は電流が最大でも駆動時間への影響が小さい場合があり、逆に小さなスリープ電流でも常時流れれば支配的になり得ます。
参考資料
- 参照資料：目標温度での電池セルの放電曲線とインピーダンス曲線、レギュレータの効率と静止電流、製品の実際の動作サイクルにおける電流測定。
独自の学習資料です。2026年8月20日に技術的な明確さを確認しました。通電や製作の前には、データシート、適用規格、設計内容を必ず確認してください。