ドローンを操縦していて、とてもイライラすることがあります。調子が出てきたと思ったら、バッテリー切れで着陸しなければならないのです。ここ数年、バッテリーの技術が飛躍的に進歩していることは間違いありません。しかし、バッテリー技術に関してはまだ何かが欠けていて、平均的な飛行時間は3分から30分の間となっています。これは、購入するドローンの種類にもよりますが、安価なドローンほど飛行時間は短くなります。
ドローンの飛行時間がこれほど短いのは、ドローンのパワーと重量の比率の絶妙なバランスが必要だからです。
ドローンの飛行時間が短いのは、ドローンのパワーと重量の比率の複雑なバランスが必要だからです。大部分のドローンを空中に置いているリチウムポリマー電池技術は、リチウムイオン電池よりもはるかに優れていますが（はるかに軽いので）、特別な注意と配慮が必要です。ドローンはエネルギーを消費する機器であり、速い放電率のバッテリーを必要としますが、私たちがドローンを使用したいと思う方法に技術がまだ追いついていません。
この記事では、ドローンの飛行時間が短い理由と、ドローンの飛行時間を長くするためにできることをご紹介します。ドローンのバッテリーに次の発見があるかどうかはまだわかりませんが、それまでの間、ドローンをより長く飛行させるために採用できるいくつかのヒントやコツがあります。
では、早速実践してみましょう！
短い飛行時間。
ドローンの飛行時間を短くする
ドローンの飛行時間が著しく短い場合は、バッテリーが使用中に劣化しているか、あるいはあなたの飛行スタイルがアグレッシブすぎることを示しているかもしれません。しかし、バッテリーの出力比を左右するドローンの重さなど、自分ではコントロールできないこともあります。自分でドローンを作る場合は、バッテリーを大容量のものに交換することができますが、その分、重量が増えます。商用ドローンの所有者であれば、おそらくバッテリーを交換することはできず、バッテリーの寿命を延ばすためには他の技術に頼らなければなりません。
重量・出力比
リチウムポリマーバッテリーは、ドローンのバッテリー技術の重要な進歩でした。それ以前は、コンピュータのラップトップに搭載されているようなリチウム鉄バッテリーに限られていましたが、これらはリチウムポリマーバッテリーよりもはるかに重く、パワーウェイトレシオもはるかに低いものでした。
リチウムポリマー電池は、重量とエネルギー密度の最適な組み合わせです。リチウムポリマー電池は1つ1つのセルで構成されています。あなたのドローンに搭載されているものは、1個から8個まであります。それぞれの販売定格は3.7Vで、4.2Vで満充電になります。
このリチウムポリマー電池を使用するには以下のような条件があります。
リチウムポリマー電池は非常に特別な扱いが必要で、3.7V以下にしてしまうと電池に永久的なダメージを与えてしまいます。これは、多くのドローン愛好家が、気づかないうちにドローンを損傷していることを意味します。数ヶ月間ドローンの充電を忘れていただけで、バッテリーが修復可能なほどのダメージを受けてしまうのです。
電力を消費する部品
ドローンは非常に電力を必要とする獣です。
高度なソフトウェア・プログラミングや、空中で動作しているハードウェアのことを考えると、ドローンが離陸すること自体が驚きです。
ドローンには以下のようなコンポーネントが搭載されています。
- 慣性計測ユニット
- モーター
- GPSユニット
- 電子コンパス
- 気圧計
- ライト
- カメラ
- 加速度計
- ジンバル
- 、そして人工知能アルゴリズムを実行するための膨大な計算能力
また、ドローンに電気が流れると、回路が電気を最も必要とするコンポーネントに素早く伝導するため、熱が発生して電力効率が低下します。
スマートフォンのバッテリーが保管中に放電する
ドローンの飛行時間が短いもう1つの理由は、メーカーがスマートバッテリーをプログラムする方法にあります。
リチウムポリマー電池は保管方法が非常に気まぐれなので、メーカーは保管中の放電についてある程度の判断をできるようにしています。
リチウムポリマー電池は100％充電した状態で保管してはいけません。
リチウムポリマー電池は100％充電した状態で保管するのではなく、最大充電量の30％から50％の間で充電してください。
リチウムポリマー電池は、100％充電した状態で保管するのではなく、最大充電量の30％から50％の間で充電することで、保管中の電池をできるだけ長持ちさせます。
スマートバッテリーは、蓄電容量の約30％に達するまで自己放電します。
スマートバッテリーは、蓄電容量の約30％に達するまで自己放電します。つまり、ドローンの飛行前に新たに充電していない場合、最後の充電からの経過時間に応じて、バッテリーは少しから大量に放電していることになります。つまり、輸送や保管中にバッテリーが自己放電していた場合、ドローンが完全な飛行時間を達成できない可能性があるのです。
この問題を回避する簡単な方法は、ドローンのバッテリーをフライトごとに新しく充電することです。
これを回避する簡単な方法は、ドローンのバッテリーを毎回新鮮な状態で充電することです。これにより、ドローンの飛行時間が長くなります。
バッテリーのメンテナンスが悪い
また、バッテリーが長持ちしないように、不注意でバッテリーにダメージを与えている可能性もあります。リチウムポリマー電池は、清潔で乾燥した状態に保ち、充電前には完全に冷却する必要があります。
そして、そのエネルギーがドローンに伝達されると、ドローンとバッテリーが著しく加熱されます。最大限の効率を維持するために、充電前には必ずバッテリーを冷やしておく必要があります。
また、ドローンにエネルギーを移すことで、ドローンやバッテリーが大きく発熱します。
また、リチウムポリマー電池の初回使用時のサイクリングについても触れられています。
また、リチウムポリマー電池を最初に使用する際のサイクルについても議論されています。新しい電池を購入した場合、電池の寿命を延ばすために2、3回サイクルさせることができます。
これは、「バッテリーメモリー」と呼ばれるもので、バッテリーが最後にどれだけ放電したかを記憶し、人為的に容量を縮小させてしまうというものです。
アグレッシブな飛行
最後に、あなたの飛行スタイルのために、ドローンが思うように空中で長持ちしないことがあります。積極的な飛行スタイルは、方向転換や減速の際に、ドローンが自らの勢いに打ち勝つために多くのエネルギーを使用することを意味します。
これに加えて、ドローンにスポーツモードを使用すると、ジョイスティックを動かしたときにドローンが最大の加速度で動くことになります。
もしあなたが、ドローンのバッテリーがなぜこんなに早く切れるのかを知りたいのであれば、私の別の記事をチェックしてみてください。そこでは、リチウムポリマーバッテリーを見る際に知っておくべきことや、より長いフライトのためのガイドを紹介しています。
また、以下のYouTubeビデオもご覧ください。
ドローンの平均飛行時間はどのくらいですか？
ドローンの平均飛行時間は、バッテリーの容量によって非常に大きく変わります。以下の表では、現在販売されている最も人気のあるドローンと、それぞれのドローンの飛行時間を示しています。なお、これらの飛行時間はメーカーの仕様書に記載されているものです。
一般的なドローンの一覧表です。
一般的なドローンとその飛行時間の表
一般的なドローンとその飛行時間の表
これらのドローンの平均飛行時間は 31分です。
明らかに、この平均飛行時間は、ドローンの飛行時間に大きな影響を与えるさまざまな変数に依存しています。
ドローンの最大飛行時間とは
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これまでのドローンの最長飛行時間は4時間40分です。一般的なドローンのホバリング時間が30分程度であることを考えると、これはかなりすごいことです。この記録を出したのは、スペインのドローンメーカー「Quaternium」です。このドローンは、電気エンジンと燃焼エンジンのハイブリッド燃料を使用しています。
Quaternium社のミッションは、電気エンジンと燃焼エンジンのハイブリッド燃料を使用し、飛行中はバッテリーを充電し続けることです。
同社のミッションは以下の通りです。
Quaterniumのミッションは、市場で最も先進的なマルチローターUAVを設計することです。私たちは経験とハイテクを組み合わせて、マルチコプターの分野に革命を起こすことを目的とした破壊的な製品を開発しています。この究極のイノベーションにより、飛行時間は既存の代替品と比較して6倍に増加しました。
これはかなりすごいことです。
それはかなり印象的で、彼らが実現したことのように思えます。現在のドローンのモデルの1つには、95オクタン＋4％のオイル混合を必要とする2ストロークの燃焼エンジンが含まれています。また、リチウムポリマーバッテリーも搭載されています。最大10kgの荷物を搭載でき、満タン時には約2時間空を飛ぶことができます。巡航速度は50km/h、最高速度は80km/hです。
リチウムポリマー電池だけでは対応できない、さまざまな可能性を秘めた素晴らしいドローンですね。
ドローンを長く飛ばすには？
ドローンをより長く飛行させたい場合、飛行時間を延長するためにできることがいくつかあります。そのうちのいくつかは最初のビデオで説明しましたが、ここでは飛行時間を延長するために検討すべき要素を紹介します。
重量を減らす
お手持ちのドローンを見て、余分な重量がないか確認してください。
軽量化
ドローンを見て、余分な重量がないか確認してください。
もしかしたら、釣りやその他の運搬目的でドローンを使用しているかもしれませんが、運搬する重量を最小限にすることで、ドローンの寿命を大幅に延ばすことができます。物を運ぶことができるドローンについてもっと知りたい方は、物を運ぶために特別に設計された革新的なドローンを紹介した別の記事をご覧ください – ここをクリックすると記事が表示されます。
バッテリーの健康とメンテナンス
バッテリーを大切にし、適切な方法で保管することで、フライトの際にドローンが最高の状態で飛行時間を延ばすことができます。
ドローンのバッテリーを健全に保つための簡単なヒントをいくつかご紹介します：
- バッテリーを保つ。
- 清潔で乾燥した状態を保つ – 湿気や埃のない清潔で乾燥した場所にバッテリーを保管してください。バッテリーが水分と接触すると、電気接点が腐食します。
- 30～50%の充電状態で保管する – 長期間保管する場合は、ドローンのバッテリーを完全に充電した状態で放置しないでください。短期間の保管では、バッテリーは60～80％まで放電させる必要があります。また、長期保管（10日以上）の場合は、バッテリーを40～60％の間で保管してください。
- 涼しげな場所に保管する – 涼しげな場所にバッテリーを保管することで、窓辺などに置いておいた場合のような極端な暑さから逃れることができます。
- Freshly charged batteries – 飛行する直前に、ドローンのバッテリーが飛行のために新鮮に充電されていることを確認してください。これは、ドローンのバッテリーがフライトのために最大量の充電をしていることを確認する一つの方法です。
より多くのバッテリーを持ち歩く
当たり前のことですが、フライトミッションのために多めのバッテリーを持ち歩くことで、より多くの時間を空で過ごすことができるようになります。これは一般的な問題に対するシンプルな解決策であり、必要なのは2つ目、またはそれ以上のバッテリーを買うためのちょっとした予算だけです。
バッテリーをもう1つ持っていれば、予備のバッテリーを充電しながら飛行することも可能です。
また、もう1つバッテリーを持っていれば、充電しながら飛行することも可能です。ただし、充電する際は、ドローンのバッテリーが完全に冷えてから行ってください。
穏やかな日に飛行する
飛行時間を長くするもう一つの方法は、ドローンが対抗しなければならない風やその他の環境要因があまりない日を選ぶことです。時間との勝負になるようなフライトミッションの場合、冬の寒さが和らぐのを1日待つことが、計画通りのフライトを確実に行うための最善の方法となるでしょう。
私は少なくとも15%のバッテリー残量がある状態で着陸したいと思っています。これは、直前に何か問題が発生しても、安全に着陸地点に戻ることができ、短距離着陸にならないことを意味します。時には風向きが変わり、ドローンが着陸地点に戻るために風に逆らって頑張らなければならないこともあります。15%のバッテリーがあれば、エラーバーが表示されるので安心です。
フライトの計画を立てる
最後に、しっかりとしたフライト計画を立ててください。多くの飛行時間は、必要のない距離をカバーするために使われています。また、最近ドローンを動かしていないのであれば、家でドローンの電源を入れて、フライト前に貴重なバッテリー時間を消費する可能性のあるアップデートをチェックできるようにしておきましょう。
バッテリーを最も効率的に使用するフライトプランを立てることで、貴重なバッテリーの寿命をより有効に使うことができます。
バッテリーの研究 – ドローンの未来
ドローンのバッテリーの未来はどうなるのでしょうか？最近のリチウムポリマーバッテリー技術の進歩を考えると、次のステージがどのようなものになるのか想像がつきません。もしかしたら、バッテリーの革新かもしれませんし、他のものかもしれません。例えば、この記事のビデオのように、混合型の燃料電池が市場を席巻することも考えられます。
現在、科学的な文献では、ワイヤレスのドローン充電ステーションが話題になっています。これは、バッテリー技術が変わるのではなく、飛行中にドローンを充電する方法が大きく変わることを意味します。
無線式ドローン充電ステーション
2016年に発表された研究では、この技術がどのようなものかを知ることができます。この研究チームは、Quadro to drone wireless charging stationを製造しました。このステーションは、超音波センサーでドローンを検出し、その中心座標を決定するために一対のレーザーでスキャンします。
ワイヤレス充電では、受信機から供給される電流は30mA、電圧は5Vで、これは有線での充電の約65%にあたります。平均充電時間は75分で、有線充電の50分とは対照的でした。
この技術は、有線での充電に代わる実用的な技術になるまでには、多大な研究と投資が必要ですが、無線エネルギー伝送を利用して、空中にいるドローンを充電することが検討されています。
今後の展開を見守るしかありません。
最後に
ドローンの飛行時間が非常に短いのは、リチウムポリマー電池の限界と、この電池が達成できるパワーウェイトレシオのためです。平均的なコンシューマーレベルのドローンの飛行時間は約30分で、これは5年ほど前に比べて大幅に改善されています。
また、フライトプランやドローンの重量を考慮しながら、積極的な操縦を減らすことで、飛行時間を延ばすこともできます。
未来にワクワクするようなテクノロジーがあることは間違いありませんが、それがどのようなものであるかを知るには待つしかありません。