中野島ロボット

小さなロボットの自作記事を書いています。

週間中ロボ219 電力問題解決! 秋月リチウムイオンキャパシタの実験

はじめに
中野島ロボットで作っているような小さなロボットでは、サーボモーターを動かすためのそれなりの容量の電源をどう確保するかが問題になります。先日秋月電子から購入したリチュームイオンキャパシタの実験で、小さいロボットの解決の目処がたったのでそのレポートです。

充電
充電はリチウムイオン電池の物がそのまま使えるとのことだったので、Amazonで購入したType-C充電ボードで充電します。
充電開始すると赤いLEDが点灯して充電開始です。

充電が完了するとLEDが青に変わります。

一旦2.4Vまで放電してからの充電時間は、時計読みで30分から40分といったところです。一回目は 14:34~15:14で後の2回、計三回実施しましたが、30分から40分という所です。2.4Vから3.8Vまで充電出来ました。
ちなみに秋月電子から送付された直後でも端子間電圧が3.6Vくらいあったので、ほぼ満充電された状態なので、端子をショートさせないように注意が必要です。購入時のパッケージではスポンジで端子が保護されているのも納得です。

確認
昇圧回路を使って5Vに昇圧して、開発中の「ちいさなロボット2号候補」に給電し、連続的な負荷をかけて放電をしてみました。サーボ-モーターSG902個を駆動できました。

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軽負荷ですが9〜10分程度サーボモーターをフル駆動できました。なお停止時の端子間電圧は2.4Vでした。つまり3.8Vから2.4Vまで駆動できたことになります。

結果
これで、ちいさいロボットの電力問題が解決出来、今より小さなロボットを製造することができるようになります。作成途中のカマキリ型ロボットも、妄想中の飛行機械も実現する目処が立ちました。
普通にリチウムイオン電池で良いのではと言われそうですが、ロボットは開発中に机から落ちたり、壁にぶつかったりするのが日常的なので、安全性を優先したかったんです。リチウムイオンキャパシタはリチウムイオン電池よりも安全で長寿命と言われています。

その他
サイズは径は単3電池とほとんど同じですが、長さは3/4程です。

重量はとても軽く、8.43グラムしかありませんでした。

ちなみに、ニッケル水素の単3電池は、25.3グラムもあるので、1/3になります。f:id:nakarobo:20220606184753j:image

おわりに
SG902個であれば、一本の大容量リチウムイオンキャパシタで10分間程連続駆動できることがわかりました。充電回路、昇圧回路、コントローラーを合わせても14.4グラムなので、機体重量を楽に100グラム以下に出来そうです。f:id:nakarobo:20220606184707j:image

おしまい

購入品情報
リチウムイオンキャパシタは秋月電子で購入しました。容量は250F、3.8V 一個680円です。

akizukidenshi.com

正極は電気二重層コンデンサの原理、負極はリチウムイオン充電池の原理で動作するコンデンサーです。電気二重層コンデンサーの正極とリチウムイオン充電池の負極を組み合わせた構造になっています。正極では電気二重層コンデンサの物理吸着、負極ではリチウムイオン電池の化学反応となります。電圧が高くなった分エネルギ密度が向上しています。 

だそうです。

充電モジュール 10個で699円
Amazonで購入しました。到着まで2週間ほどかかります。

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