最近マツダアテンザに搭載されたと話題(もう古い？)の電気二重層コンデンサで、ラジコンのバッテリーを代替え出来るか検証してみました。

1.ラジコンのバッテリーの電荷

私の使っているラジコンのバッテリーの容量から電荷(J)を計算してみます。

７.2V×3900mA・h=28.1W・h=101kW・s=101kJ

単位の説明

時間t(s) : セシウム・・・≒地球が太陽に向かって一回転する1/(24×60×60)の間隔

長さL(m) : 真空中で1秒の299792458分の1の時間に光が進む行程の長さ

電流I(A) : 1秒間に6.24×10^18個の荷電粒子が導体中を流れる状態

仕事(J) : 1G(9.8m/s^2)下で102.0gを1m持ち上げる仕事、0,239cal、C・V

電力P(W) : J/s、A^2*Ω

抵抗R(Ω): V/A

電圧V(V) : W/A

電気量C(C) : A・s

静電容量F(F) : C/V

電荷Q(J) : 1/2・F・V^2 ※単位は仕事(J)と同じ・・・①式

2.必要なコンデンサの静電容量

電気二重層キャパシタ(1セル、2.5V/セル)で101kJの電荷に相当する静電容量(F)

101kJ×2÷(2.5^2V)=32.3kF

入手可能な電気二重層コンデンサで、32.3kF用意するには、

秋月電子に売っている筒状(Φ51×135mm)の、2.5V、2300F、18,500円であれば、13.9≒14本(25万9千円)ラジコンに載せれば数秒で充電し、20～30分遊ぶと言う理想のラジコンライフが送れます。

ラジコンのバッテリーは瞬間的に7.2V×100A=720W程度の出力があります。コンデンサは2.5～0V迄残電荷量に比例して電圧が降下する為、2.5V以下の電圧(もちろんコンマ数ボルト)から安定して7.2Vに昇圧し、なおかつ100A出力するDCDCコンバータ(市販品であるか不明)が必要です。

また仮に28.1W・hを1秒で充電する為には、28.1W・h÷2.5V×3600s/h=40,464A・s≒40kC出力可能な充電器も必要です。(一般な急速充電器は1C位で充電します)

この電気二重層キャパシタの直列抵抗は、僅かですが5mΩ有るので40,464A流す為には0.005Ω×40,464A=202.32V必要で、発熱が40,464C×202.32V=8.2MJ=1.96Mcalと、常温(25℃)の水26.1Lを1秒で沸騰させる熱の一部が出ますのでご注意下さい。

アテンザでも25kJを7秒(3.57kJ/s=3.57kW)で充電しているのに。101kJを1秒(101kJ/s=101kW)で充電するのには無理がありました。発熱も上で書いている通り結構出そうです。多分コンデンサが燃えるでしょう。

アテンザを基準に考えると101kW/3.57kW=28.3倍なので、大体30秒位掛けて充電が良いところなのではないでしょうか。

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