ほぼすべての民生用ドローンに使われるリチウムポリマー(LiPo)電池は温度に化学的に敏感で、パイロットが過小評価しがちな問題は低温です。
要点
- 寒さは電池セル内部の化学反応を遅くし、内部抵抗を高めます。その結果、実際に取り出せる容量と電圧が下がります。
- DJIの取扱説明書は、低温では電池容量が「大きく低下する」と説明し、機種ごとの温度範囲を示しています。ご自身の機体の説明書を確認してください。
- 飛行前に電池を温め、離陸後に短くホバリングし、暖かい時期より余裕を持って着陸します。
- よく言われる「2〜3割短くなる」という数字は、慎重な計画上の目安であり、以下で引用するメーカーが公表した値ではありません。
寒さがLiPo電池に悪い理由
電池の中では、化学反応によって電流が生まれます。この反応は、セルの温度が低いほど遅くなります。実際には内部抵抗が上がり、取り出せる容量が減り、モーターが電力を要求したときに電圧がより大きく落ち込みます。DJIが自社のエンタープライズ機向けに公開している冬季運用ガイドは、その目安を15°Cとしています。これを下回ると電池の内部抵抗が増えて放電容量が減り、セル1つの電圧が3Vを下回ると出力の問題が起きると警告しています。
メーカーが示す温度の限界
次の表の数値は、特定のDJI機種の説明書から引用したものであり、すべての機体に共通ではありません。他社や他のDJI機種では限界が異なります。
| 出典 | 内容 |
|---|---|
| DJI Mavic 3 ユーザーマニュアル | 製品の使用温度は-10°Cから40°Cです。-10°Cから5°Cで飛行すると電池容量が大きく低下し、DJIは電池を温めるためにしばらくその場でホバリングすることを勧めています。 |
| DJI Mini 4K ユーザーマニュアル | 使用温度は0°Cから40°Cです。0°Cから5°Cで飛行すると電池容量が大きく低下します。 |
| DJI Mavic Air バッテリー安全ガイドライン | -10°C未満で電池を使用すると、恒久的な損傷につながるおそれがあります。 |
| DJI Enterprise 冬季運用ガイド | 飛行前に電池を15°C超まで予熱し、離陸後は約1分間ホバリングして仕上げに温めます。 |
Mavic 3とMini 4Kの説明書は、充電器が5°Cから40°Cの範囲でしか充電しないとも述べています。飛行するには冷たすぎる電池は、充電するにも冷たすぎる場合があるため、まず暖かい場所で温度を戻してから充電器に接続してください。
飛行中にはこう現れます
低温の中で離陸時に100%と表示されていた電池が、予想よりずっと早く重大な低電圧警告や自動帰還を引き起こすことがあります。機体は画面上のパーセンテージだけでなく、負荷がかかったときにセルが実際に出せる電力に反応するためです。低温飛行の最後の1分で急に高度が落ちるのは、冷えて電圧が落ち込んだ電池の既知の症状です。穏やかな操縦も効果があります。DJIの冬季ガイドは、最大推力での高速飛行を長く続けないよう勧めています。これは冷えた電池が最も苦手とする負荷です。
飛行時間はどれくらい短くなるのか
ここで引用したメーカーの資料には、低下分をパーセントに換算した数値はありません。「大きく低下する」と書かれているだけで、残りはパイロットの判断に委ねられています。したがって、よく言われる2〜3割という数字は、慎重な計画上の目安として受け止めるのが適切です。機体の公称飛行時間より目に見えて短くなると想定して計画を立て、最初の短い飛行で実際の電池の挙動を確かめて計画を修正してください。実際の低下幅は、機種、電池の使用年数、風、離陸時に電池がどれだけ温まっていたかによって変わります。
低温時の電池運用の流れ
- 説明書でお使いの機種の使用温度範囲を確認し、その範囲外では飛行しません。
- 予備の電池は、使う直前まで断熱して保管します。たとえばジャケットの内ポケットです。
- 寒い車内やバッグで冷え切った電池ではなく、室温に近い電池で離陸します。
- 離陸後は低い高度で短くホバリングし、負荷の下で電池を温めます。DJIの資料が勧める方法です。電圧と残量を見守ってください。
- いつもより余裕を持って着陸します。低温では、表示された残量の最後の部分を当てにしないでください。
- 着陸後は電池が適度な温度に戻ってから充電し、許容された充電範囲内でのみ充電します。
よくある間違い
- パーセンテージ表示だけを信じること。冷えた電池は満充電に見えても、上昇したり向かい風を受けたりすると電圧が落ち込みます。
- 冷えた車やトランクから出したばかりの電池でそのまま飛ぶこと。
- 電池が温まる前の最初の1分に激しい操作をすること。
- 凍った電池や、寒い屋外から持ち込んだばかりの電池を充電すること。上記の説明書の充電範囲は5°Cからです。
- 自動帰還の高度や残量のしきい値を夏の設定のままにして、冬に見直さないこと。
他のトピックとの関係
寒さは単独ではやって来ません。雪、低いコントラスト、手袋はそれぞれ別の問題を生み、それらは雪と厳寒期のドローン飛行のコツで扱っています。冷えた機体を暖かい室内に入れると結露が起こることがあり、その点は「露点とドローンのレンズ曇り」の解説で取り上げています。出発前にFlyDroneMapダッシュボードで、飛行場所の気温と風を確認してください。
暑さも重要です
反対側の極端では、熱すぎる電池もメーカーの定める範囲を外れます。Mavic 3とMini 4Kの説明書は、使用と充電の上限を40°Cとしており、Mini 4Kの説明書は充電中に電池が50°Cを超えると充電が自動的に停止すると述べています。詳しい内容と注意点は猛暑時のドローン飛行:バッテリーと電子機器への注意点にあります。
よくある質問
寒い日は本当にドローンの飛行時間が短くなりますか?
はい。メーカーの説明書は、低温では電池容量が大きく低下すると述べており、寒さは負荷時の電圧降下も大きくします。低下の大きさは、機種、電池、開始時の温度によって異なります。
何度まで飛行できますか?
機体によって全く異なります。DJI Mavic 3の説明書は使用温度の下限を-10°C、Mini 4Kの説明書は0°Cとしています。一般的な数字に頼らず、お使いの機種の説明書を確認してください。
電池を温めるためのホバリングは有効ですか?
DJI Mavic 3の説明書は、低温時に電池を温めるためしばらくその場でホバリングすることを勧めており、エンタープライズ向けの冬季ガイドは離陸後約1分を挙げています。低い高度の安全な場所で行い、電池の警告が変わったらすぐに着陸できるようにしてください。
冷えた電池を充電してもよいですか?
説明書の充電範囲を確認してください。Mavic 3とMini 4Kの説明書は、充電器が5°Cから40°Cの範囲でしか電池を充電しないと述べているため、その範囲より低い電池は先に温度を戻す必要があります。