最終更新: 2026-07-02

バッテリー駆動時間

バッテリーは決まった量の電荷をため、機器はそれをある速さで消費します。片方をもう片方で割れば駆動時間が出ますが、この整った計算の下には、たった一つの効率係数が抑え込んでいる現実の損失が積み重なっています。

駆動時間の式

バッテリー容量はミリアンペア時（mAh）で表されます。3,000mAhのセルは、原理上は3,000mAを1時間、あるいは300mAを10時間、150mAなら20時間供給できます。機器が消費する電流はミリアンペア（mA）で表されます。容量を電流で割ると理想的な駆動時間が得られます。

ここで $Q$ は容量（mAh）、$I$ は平均消費電流（mA）です。単位はきれいに約分され、ミリアンペア時をミリアンペアで割ると時間が残るため、換算は不要です。

実際のバッテリーは公称値をそのまま出しきることはないので、この見積もりでは理想駆動時間に0〜1の効率係数 $k$ を掛けます。

係数0.85（85%）はよくある出発点で、負荷が大きいときや古いセルではより低い値が妥当です。

計算例

3,000mAhのバッテリーが平均150mAの機器を、効率85%で駆動する場合を考えます。

まず理想駆動時間です。

次に補正を適用します。

つまりバッテリーは実際には約17時間持ち、理論上の上限20時間に対して下回ります。負荷を300mAに上げると理想駆動時間は半分の10時間になり、補正後はおよそ8.5時間です。

なぜ現実は届かないのか

理想の式は、セルがラベル通りのミリアンペア時すべてを一定電圧で無駄なく供給することを前提にしています。実際にはいくつもの要因がこれを削ります。

• レギュレータ損失。 機器がバッテリーの生の電圧のまま動くことはまれで、電圧を昇降させると数%が熱として失われます。
• 自己放電。 セルは待機中でも電荷を失い、温度が高いほど顕著です。
• 温度。 低温では化学反応が使える容量が減り、高温では劣化が早まります。
• 公称容量の楽観性。 ラベルの値は緩やかで標準化された放電条件で測定されており、多くの実際の動作サイクルより優しい条件です。

効率係数はこれらをまとめて一つの数値にします。よく整合したレギュレータで軽く一定の負荷なら85〜90%に届くこともありますが、断続的で大きな負荷を疲れたセルにかけると70%以下まで落ちることもあります。

ピーカート効果

効率係数が近似的にしか扱えない損失が一つあります。放電電流が大きくなるほど使える容量が減る現象です。ピーカートの法則がこれを表し、電流を2倍にすると駆動時間は半分よりかなり短くなることが多くあります。速い放電ほど蓄えた電荷が取り残されるためです。この効果は鉛蓄電池と大電流の負荷で顕著で、スマートフォンやノートPCのリチウムイオンセルでは穏やかです。負荷がほぼ一定なら効率係数を低めに設定して取り込めば十分ですが、大きく変動する、あるいは非常に大きい消費では、専用のピーカートモデルがより近い答えを与えます。

平均電流の見積もり

この式は現実的な電流値でこそ役立ちます。多くの機器はほとんどの時間を待機状態で過ごし、短時間だけ起きて動作するため、ピーク電流の値では消費を大きく見積もりすぎます。可能なら動作サイクル全体の平均を使ってください。たとえば1分ごとに1秒だけ50mA、それ以外は1mAを消費するセンサーの平均は50mAではなく2mA弱です。データシートには最大定格よりも実用的な平均に近い、標準時や待機時の電流が記載されていることがよくあります。

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