ドローン空撮［技術解説］　－　バッテリー初期不良の原因特定

DJI Phantom2の純正バッテリー。
40日の自己放電テストにより初期不良の原因が特定出来ました。

◆テストの目的
アマゾンにて、2セットのDJI Phantom2を購入。
その同梱バッテリー2個が初期不良でした。
そこから、DJIの製品管理体制を確かめるために、最終的に5セットをテスト購入し様々な考察を重ねました。
その際に出てきた推測が・・・

DJI純正バッテリーは自己放電が高いのでは無いか?

この様な推測です。
仮に自己放電が高いことが確認出来ると、DJIバッテリーの初期不良の高さを説明出来ます。
工場出荷時に適切な50%容量とされていても、流通過程で過放電になる・・・

なお、当初はドローン撮影業務にPhantom2を導入する予定はありませんでしたが、方向性が変わってきました。
最初の内部の解析により、2年間で大きな進歩があったと確認。
また、国土交通省への許可申請の関係から、「非改造市販品を機体のラインナップに加える事はメリットが多い」と感じ始めています。
そこで、0 [Zero]初となる完全非改造機体の実務導入検討を兼ねてテストを重ねています。

実務で用いるには、あらゆる不安要素を洗い出す必要があります。
バッテリーのトラブルは即時墜落に繋がることから最重要課題。
社内の管理ポリシーを定めるための自己放電テストを公開します。

テスト結果から

結論からお伝えします。

DJI Phantom2純正バッテリーは、自己放電量が異常に多い。

この様な結果となりました。
詳しくは、以下で述べていきますが、「安全運用には、リチウムポリマーバッテリーに関しての十分な専門知識が必要」です。
電動ラジコンの未経験者などでは、初期不良が多い事から非推奨。
プロが用いるに場合でも、運用には注意が必要であることがわかってきました。
今までは、DJI製品を初心者を中心に推奨していましたが、それを改めます。
0 [Zero]としては、すべてのDJI製品の購入をおすすめしません。
※リチウムポリマーバッテリーを正しく理解している方は可

業務妨害と取られかねない過激な物言いです。
ここまで書くからには、具体的なテスト結果を交えながら以下で詳しく解説します。

満充電からの自己放電テスト

2016年4月に購入(初期不良交換含む)された、5本の純正新品のバッテリーを用いました。
左端がフルセットに含まれていた正常なバッテリー(アマゾンにて購入)
残りが初期不良対応により届いたバッテリー(アマゾン発送のショップ)
全てのバッテリーは、新品から満充電されて1～2回のテストフライトを実施しています。
この中から4本を満充電し40日の自然放電テストを行いました。

テスト開始:2016/05/11
テスト終了:2016/06/30

・充電は5/10に純正充電器にて実施
・室温は不在時もエアコンを用い一定管理
・容量計測は非改造の同一の機体を用い短時間に実施
・容量開始日は2016/5/11
・容量30日経過は2016/6/10
・容量40日経過は2016/6/20
・容量50日経過は2016/6/30

テスト結果
30日経過の段階で、全てのバッテリーにて4割程度の容量減を確認。
Phantom3に搭載されている自動放電の機能が最新のPhatom2バッテリーにも搭載されているという可能性を考慮しテスト継続。
40日経過の段階で、さらに3%前後の自己放電を確認。
この段階で自動放電の可能性は残りますが、自己放電が高いという事は確定。
自動放電に関してはテストの主題では無い事から、今回はスルーします。

50%残量からの自己放電テスト

リチウムポリマーバッテリーの保管時のベストな容量は50%とされています。
高温下でも破損せず長期間の在庫となっても自己放電によりダメージが入らない容量が50%と言えると思います。
多くの汎用充電器の、「ストレージモード」もデフォルト設定は50%です。
汎用バッテリーは、工場出荷時に50～60%の充電量に調整されて流通経路に乗り手元に届きます。
※工場出荷時の充電率は、過去の購入経験からの推測

ここでは、フライト完了後に保管にベストな50%に調整されたバッテリーを想定してテストを実施しました。
用いるのは、通電待機電力のテストの際に51%容量にてテストが完了したバッテリーです。

テスト開始:2015/05/10
テスト終了:2015/06/30

テスト結果
1日平均で0.5%前後の自己放電を確認。

テスト結果の考察

満充電から30日で40%の減少。
これは多すぎると感じた事から、Phantom3などに搭載されている放電管理の機構が入っているのかという疑いがありました。
そこで、さらに10日のテスト延長。
ここでも異常レベル(10日で3%前後)の自己放電が確認されたことからひとつの答えは見つかりました。
「Phantom2のバッテリーは異常に自己放電する」
これで、アマゾンから購入した4セット全てのバッテリーが初期不良であったことの説明が付きます。
工場出荷後からユーザーまでの時間が一定期間を過ぎると過放電によりバッテリーは不良となる。
テストを継続しますが、仮に10日で3%の自己放電(回路消費)があると仮定します。
工場出荷時に50%容量とされているバッテリーは、150日後に5%の残量。
工場出荷から半年以上経過すると、この様なリスクが出てくると推測されます。

加筆:2016/06/30
スタート時に50%残量のバッテリーを用いた追加テストにより、1日平均0.5%程度の自己放電がある事を確認。
工場出荷時に50%残量と仮定すると、100日で過放電領域に入る可能性があると推測されます。
この特性から出荷時残量が75%と多めと仮定しても、出荷時から6ヶ月を持つとは思えません。
なお、この問題は、DJI Phantom2(後期モデル)の純正バッテリーに発生する事柄です。
バッテリー容量が多い最新モデルでは、この猶予期間は長くなると推測されます。

注意:
リチウムポリマーバッテリーの自己放電は少ない
リチウムポリマーバッテリーも少ないと言っても自己放電があります。
ただし、非常に微量です。
他の二次電池と比較すると無いに等しいと言っても良いレベルです。

←事務所内のテストバッテリー置き場。
ここには、完全や新品やテスト後に残量50%に調整された長期保管のバッテリーが山積みとなっています。
その日付けの古い物は4年以上前に遡ります。
この大量のバッテリーですが、1年で5%の容量が自己放電することはありません。
保管の間に突然死というパターンは少なからずあります。
しかし・・・40日では、1%以下の自然放電が普通です。

DJI製品を推奨しません

今回の検証から、「一般の方はDJI製品を購入すべきでは無い」という立場を取らさせていただきます。
注意していただきたいのは、検証が出来てトラブルの発生原因を解明出来る技術レベルの方は除外です。
対象とするのは、一般の方なのでご注意ください。

◆問題１:アマゾンにて購入した、ほとんどのバッテリーが初期不良
今回テスト購入を行った5セットの中で4セットの同梱バッテリーが初期不良でした。
このページの自己放電テストにより原因は異常な自己放電特性と解明されました。
ある一定期間の在庫となると流通過程でバッテリーが過放電となり初期不良となります。
アマゾンで販売して、これだけの初期不良率であることは問題と言って良いでしょう。
ドローンの初心者が販売店と交渉するのは困難な事でしょう。
初めての機体なら、別メーカーから選ぶべきと思います。

◆問題２:初期不良の多さを放置するDJIの姿勢
相当量のバッテリーが初期不良としてDJIに返品されていると推測されます。
当然その原因も理解しているハズです。
デビューから2年が経過している大量生産品で、この問題を放置しているのはメーカーの姿勢としては問題でしょう。

◆問題３:突然の墜落の原因のひとつ
購入したバッテリーが、初期不良ギリギリの過放電で手元に届いた場合は危険です。
それは、新品にもかかわらず重大なダメージが入った可能性があるバッテリーです。
この様な潜在的なリスクが潜んだバッテリーは、扱いが非常に困難になります。
上空での最大負荷の放電により想定よりも早く寿命を迎えるという事は想定出来ます。
新品購入から僅かな期間で突然の墜落。
この原因のひとつして指摘出来ます。
問題２にも絡みますが、この様な重大事故に繋がる原因の放置は大きな問題です。

補足します。
仮に、PAHNTOM2のバッテリーを満充電で20分飛行可能とします。
購入から1ヶ月で10フライト行い、全て18分程度安全に飛べたとします。
いつも通り満充電し、離陸前の残量表示も適正。
いつも通りフライトを開始して5分後に突然垂直落下。
墜落後にバッテリー残量を計測すると、「50%以上が表示される」
この様な事が起こることが想定されます。
プロを自称する方々に問題を出します。
墜落後のバッテリーが50%以上の値を示すことが説明出来ますか?
これが説明出来る技術レベルの方が業界には少ないのが実態です。
ずるいようですが、この場所では答えは出しません。
ご自分でベンチを制作し、実証テストを行い、この答えをご自身で確認してみたください。
コストも時間も必要としますが、このテストを実施すればバッテリー起因の墜落原因の多くをなくすことが可能になります。
また、手持ちのバッテリーの僅かなコンディション変化にも気がつける事になるでしょう。

◆問題４:この問題を誰も指摘してない
Phantom2は、ドローンを一般化した歴史的な機体です。
世界中で販売されて、初心者からプロまでが運用している機体です。
そのようなドローンを代表する機体なのに、今回のバッテリー自己放電に関する指摘が無いのです。
初期不良によりバッテリー交換という事例は多く見つかります。
しかし、その原因を掘り下げる方は見つかりません。
もちろん一般の方が気がつかないのは当然のところです。
でもプロを自認されている方々が動かないのは問題でしょう。
※ショップなども含めて気がついている方は相当数存在すると思いたい
DJI起因ではありませんが、未熟なドローン界隈その物が危険と感じ指摘します。

まとめ

今回の検証結果は予想通りと言える物でした。
インテリジェントウンヌンとされる機構は、顧客の囲い込みが主な目的であると言えると思います。
総合的な信頼性という観点からは、問題の基盤がない汎用バッテリーの方が好ましいと言えます。
また、世代交代毎に容量を増しているDJI純正バッテリーは自己放電対策という裏の一面が見えてきました。

今後も検証は継続されます。
特に残量50%以下の状態の猶予期間を検証します。
本来なら、この検証結果も公開すべきところですが、これ以降の追証は基本的には公開しません。
このページで、DJIのバッテリーの瑕疵に関しては世間に示しました。
基本的には、このページのテスト内容を自身で再現出来ない方は、ドローンを飛ばす資質が無いと思います。
つまり、必要ならば、自身の責任の元で必要なテストをする必要があるのです。
この様な観点から、以降の検証結果は非公開とさせていただきます。

ドローン空撮［技術解説］　関連リンク

142)　【特願D】宅配ドローンヘリポート
141)　宅配ドローン着陸姿勢と特願A
140)　宅配ドローン理想重心機と特願A
139)　ドローンのデザインとは?
138)　バッテリー初期不良の原因特定
137)　DJI純正バッテリーの自己放電確認テスト
136)　5機目のDJI PHANTOM2
135)　DJIは信用出来るのか?
134)　2016年のDJIクオリティの確認
133)　宅配ドローン実証機制作　その３ 特許と許可申請
132)　宅配ドローン実証機制作　その２
131)　宅配ドローン実証機制作　その1
130)　航空法改正
129)　【特願A】実フライトテストNo1
128)　「ドローンから落下させる」機構制作とテスト
127)　ドローンの飛行時間について
126)　ゲインとは?
125)　首相官邸屋上のドローン落下事故に関して
124)　リポバッテリーの検査方法
123)　GoProのNDフィルタに関して
122)　ホワイトハウス無人機墜落に関する推測
121)　特許出願機の実体化
120)　墜落原因の報告義務について
119)　危険な業者の判断方法
118)　注文者責任のとらえ方の変化に関して
117)　マルチコプターが旅客機を墜落させる
116)　マルチコプター全面禁止というシナリオ
115)　マルチコプター墜落原因の解析について
114)　GPSハッキング
113)　管理責任者の表示
112)　フライト総重量の明示
111)　湘南国際マラソン墜落事故を考える
110)　雨とリチウムポリマーバッテリー
109)　DJI lightbridge テスト開始
108)　DJI Phantomd純正プロペラの評価
107)　T-MOTOR Antigravity MN2214の評価 その2
106)　SUNNYSKY Xシリーズの評価 その2
105)　大型機とFPVの解禁
104)　「螺旋下ろし」で安全な機体回収
103)　固定ピッチのメリットとデメリット　おすすめ
102)　3Dプリンタ打ち出し部品を信じるな！
101)　3Dプリンタとマルチコプター
100)　技術解説100ページの区切
99)　マルチコプターとPL法
98)　スチール撮影用マルチコプター入門
97)　リポバッテリー内部検査の理由
96)　T-MOTOR Antigravity MN2214の評価
95)　SUNNYSKY Xシリーズの評価
94)　フルスクラッチマルチコプターのススメ
93)　SONY SEL1018は、マルチコプター空撮に使えるか？
92)　Amazon Prime Air
91)　α7とα7R
90)　動画撮影前提のマルチコプターフライトテクニック
89)　航空法第二条
88)　リポバッテリー充電ステーション設計中
87)　マルチコプタージャマーについて
86)　空撮屋必修の書籍 ：「一般気象学」　おすすめ
85)　電波障害の再検証
84)　空撮会社のノートパソコン
83)　マルチコプター空撮機材車
82)　選別落ちリチウムポリマーバッテリーの例
81)　プロペラバランスを極める
80)　機材車増車
79)　受注制限に関して
78)　ブラシレスジンバル【1.0kgクラス】　業務投入開始
77)　ブラシレスジンバル・最初の2週間
76)　1.0kgクラスのジンバル交換
75)　「GoPro HERO3 + ブラシレスジンバル」初フライト
74)　ブラシレスジンバル組み付け中
73)　パソコンの高性能化により、機体を軽量化？
72)　モーターを使い切るノウハウの公開　おすすめ
71)　黎明期から成長期に入ったマルチコプター空撮
70)　夏場の駐車車内の温度上昇対策
69)　「社員パイロット」の責任範囲
68)　「幽かな彼女」ワーク解説
67)　マンション眺望撮影専用機体の開発開始
66)　コンパクトデジカメの可能性
65)　「フライト重量」は重要な技術スペック
64)　1.0kgクラス・最初の1ヶ月
63)　AR.Drone 【屋内ハル】の流用
62)　1.0kgクラス4モーター フレーム再設計
61)　1.0kgクラス4モーター開発経過
60)　屋内限定業務用クアッドコプター開発開始
59)　ハンディーカムCX430V導入
58)　DJI Wookong-MのGPSアンテナ
57)　DJIの品質は大丈夫なのか？
56)　フタバ14SGは空撮送信機の定番と成り得るか？
55)　サイバーショットDSC-WX200発表
54)　リチウムポリマーバッテリーの短絡テスト　おすすめ
53)　「科捜研の女」2時間スペシャル撮影例
52)　軽量マルチコプターにベストなカメラは？
51)　GTOスペシャルのワーク解説
50)　リチウムポリマーバッテリー考察
49)　変電所付近での電波障害
48)　ノーファインダー撮影が基本
47)　DJI Wookong-Mの暴走原因の特定完了
46)　墜落テスト［2.0kgクラス　6モーター　2012年12月編］
45)　DJI Wookong-Mの最新ファームに関して
44)　AR.Drone 2.0はブロの撮影に使えるか？
43)　プロペラ接触危険率　おすすめ
42)　2.0kgクラス高機動タイプ [Ver2]　開発中
41)　2012年夏のマルチコプター墜落の解説　【このページにて原因の特定説明】
40)　「受注見合わせ」と、「フライト制限」に関して
39)　重量級テスト機体の処分
38)　マルチコプターに関する特許出願の内容
37)　オクトコプター初フライト
36)　「人物接写空撮」とは？
35)　「2.0kgクラス　6モーター」第一期大規模改修完了
34)　「引きのカット」のカメラ角度について
33)　軽量マルチコプターだから出来ること
32)　0 [Zero]の機体が軽く精度が高い理由
31)　マグネシウム合金が理想的なマルチコプターフレーム材
30)　6モーターは危険？安全？
29)　8モーターが安全な理由
28)　4モーターが危険な理由
27)　DSLR搭載機開発の一時凍結
26)　初のマルチコプター空撮業務の解説
25)　マルチコプターの事故と注文者責任　おすすめ
24)　降雪時のマルチコプター空撮サンプルとは？
23)　エクストリーム空撮
22)　プロペラバランス
21)　リチウムポリマーバッテリー
20)　マルチコプターの防振対策
19)　JR XG8 本採用
18)　モーターテスト用ベンチ制作
17)　GoPro HE HERO2 専用ジンバルの試作例
16)　機体設計の方向性
15)　ラピド工房
14)　DJI Wookong-Mは最新ファームによりトラブル解決
13)　αゲルとジンバル
12)　空撮ムービー撮影にフルサイズ一眼は必要なのか？
11)　バルーン空撮屋の都合
10)　DJI WooKong MとJR・DMSS2.4GHzとの相性？
9)　DJI WooKong Mの初期不良確定
8)　犯人はコントローラー？受信機？
7)　DJI WooKong Mのトリムズレ
6)　上空フライトテスト
5)　離陸から撮影までの所要時間
4)　実務を想定した弱風条件の動画撮影
3)　1号機にカメラ搭載
2)　最初の一週間
1)　マルチコプターの導入