「RCラジコンバッテリーの安全な充電方法」についてご紹介｜RCラジコン入門

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今回は、RCラジコン「ESC関連用語」についてご紹介します。

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RCラジコン「ESC関連用語」についてご紹介します。

このページでは「ESC」という用語を使っていますが、これは「Electric Speed Controller」の略になります。一般に使われることの多い「アンプ」も同じ機器を指します。アンプは30数年前にESCが登場した時にこう呼ばれていたもので、エレキギターなどで使われるアンプが語源のようです。

その仕組み上R/C用ESCをアンプと呼ぶのは正確ではないのですが、すでに慣習化しています。「スピコン」は「スピードコントローラー」の略で、ESCもスピコンの一種ですが、現在では機械式のスピードコントローラーをこう呼ぶことが多いです。

基本的にはコンデンサーと同じもので、電気を一時的に蓄える電子部品のことです。

キャパシターの役割は、急激なスロットル操作を行った際に低下してしまうバッテリー電圧をあらかじめ蓄えておいた電力で補うことです。

まずは基本的なところから。ESCの内部回路はスピードを変化させるための電子的な作動によってそれ自体が発熱します。この発熱は電気抵抗を増加させるため、内部回路にも負担がかかってしまいます。

そこで、熱伝導率の高いアルミ製パーツをFET(半導体)の近くに取り付けて放熱を行っています。これが「ヒートシンク」で、多くのESCに装備されています。

ヒートシンクでも拡散しきれないほどの熱を発生しているESCは、ファンを使って強制的に冷却しています。特に最近のハイパワーバッテリー&モーターは発熱も大きく、ヒートシンクでは足りないことが多いのです。

ファンを回すための電源は走行用バッテリーから供給するので、そのぶん走行時間にも影響してしまいますが、ESCを冷やすことのほうがメリットは大きいのです。

センサーワイヤー(ケーブル)は、ESCとブラシレスモーターの間に接続されるコネクター付きワイヤーのことです。

センサー付きブラシレスモーターでは、内部のセンサーがローター(磁極)の位置を感知して、その情報を元にESCが回転方向やスピードを決定します。

そのため、センサーワイヤーがないとモーターを正しく回転させることができなくなります。磁極の位置以外にも、モーターの回転数や温度など、重要な情報をESCに送っているのがセンサーワイヤーです。

現在のESCには、スロットル操作に対するスピードの変化(=出力特性)を任意に変更できるタイプが多いですが、その出力特性を変更するためのアイテムがプログラムボックスです。

ESC本体に液晶ディスプレイを装着するのはサイズ上難しいため、外付けのプログラムボックスを使ってスロットル特性やブレーキの強弱、その他の設定をボックスから表示操作することができます。

ESC用のワイヤー(コード)に書かれている数字は、ワイヤーの太さを表します。通常、ESC用ワイヤーの太さは「AWG」という規格で示されていますが、これは「American Wire Gage」の略で、数字が小さくなるほどワイヤーは太くなります。

ハイパワーなモーターほど要求する電流量が多いため、瞬間、または連続最大電流値の大きいESCが必要になります。

最大電流値はそのESCに使われているFETのグレードと数で決まるので、結果的に高級なESCほど流せる電流値も大きくなります。

しかし、電流値が大きいからといってそのESCがパワフルだということではなく、どこまで許容可能かということになります。ESC購入の際には、使用可能なモーターのターン数とこの電流値を考えて選んで下さい。

FETは、ESCの回路に使われているトランジスタであり、正式名称は「Filed Effect Transistor」。日本語では「電界効果トランジスタ」となります。

FETの役割はモーターに供給する電流をコントロールすることで、FETの性能(グレード)によってESC性能のかなりの部分が決まってしまうほど。

ESCを分解してFETの数と型番を調べれば、正確なESCの性能がわかります。電子工作の技術を取得できれば、壊れたFETの交換もできるようになります。

英語で「高さが低い」という意味になり、ツーリングカーではあまり気になりませんが、ボディ高が低い1/12オンロードカーなどでは、ハイト(高さ)のあるESCが搭載できないこともあり、そのような時に活躍するのがロハイトタイプのESCです。

大型ヒートシンクがないので放熱面で不利ですが、使用電圧の低い1/12では特に大きな問題にはンありません。

ON抵抗値とは、ESCの内部回路がもっている抵抗の数値です。抵抗が大きいとロスが生じ、最終的にはマシンのスピード低下にもつながります。つまり、この「ON抵抗値」が小さいほど高性能なESCということになります。

特にハイパワーモーター&バッテリーを使用する場合は、ON抵抗値の小さいESCが有利になります。この抵抗値はESC全体の数値であり、基本的にはFETの性能によって決定されます。

ESCのスペックに最大電流値がありますが、マシンのスピードや電流消費を抑えることを目的に、最大電流値をあえて制限するのが「カレントリミッター」です。

ESCのスペック表によく記載されているい用語のひとつ。「BEC」の正式名称は「Battery Eliminator Circuitry」で、その機能は走行用バッテリーの電力を受信機に分配することです。

走行するにしたがってバッテリー電圧は低下し、マシンの速度が下がりますが、同時にBEC電圧も下がってしまいます。これではコントロール不能（ノーコン）などの危険もあり、さらにリチウム系のバッテリーではバッテリー自体が過放電で損傷する可能性も高くなります。

ESCがモーターのスピードを調整する原理は、モーターに供給する電圧をアナログ的に変化させるのではなく、極短時間にオンとオフを繰り返し、このオン/オフ時間の比率をコントロールするというものです。

一定時間内にオンの割合が多ければスピードが高く、逆にオフの時間が長い場合は低スピードになります。このオン/オフの切り換えサイクルが「ドライブ周波数」です。

モーターの回転力は電磁石の極性を切り換えることで生み出されていますが、この切り換え「タイミング」がモーターのスピード(回転数)に影響します。

タイミングは「進角」とも呼ばれ、簡単にいうと、進角を「進める」とモーターのスピードがアップします。

ESCのメーカーによって内容に多少の違いはありますが、「スロットル開度、またはモーター回転数に応じて進角を段階的に変化させる(進める)機能」のことです。

低速(低回転域)では進角をあまりつけず、回転が上がるとともに進角を増進させるため、パワーが増幅されたような効果をもたらします。最近のハイエンドESCでは、進角を進めるポイントやその量を任意に変更できるタイプ商品も発売されています。

本来はエンジン(内燃機関)用語で、ESCで使われる場合は少し意味が異なっています。ESCの「ターボ」はフルスロットル時の進角を増加させる機能であり、最高速度の向上に効果を発揮します。

ブーストは主にコーナ脱出時などの加速感を高めるのに有効で、ターボ機能はスロットル全開区間の長い高速サーキットで武器になります。

過度のスピードアップ抑制や、レースのイコールコンディション化を目的としてESCのブースト機能を解除した状態が「ゼロブースト」です。

ゼロブースト機能をもつほとんどのESCでは、本体のLEDが点滅してゼロブースト状態であることを確認可能にしています。

ドラッグブレーキと混同しやすい機能ですが、これはスロットルをブレーキ側に操作した時に、最初にかかるブレーキの強さのことです。

つまり、積極的にブレーキ操作を行う場合に重要となる機能であり、ドラッグブレーキ同様に多くのESCでその強弱は調整可能となっています。

ブラシモーターは、停止状態においてナチュラルなブレーキがかかっていますが、ブラシレスモーターでは、その構造上ニュートラル状態でのブレーキ効果はほとんど見込めません。

そこでESC側からモーターに送る電流を制御し、スロットルをオンからオフに戻した際に自動的にブレーキがかかるようにしています。これが「ドラッグブレーキ」、または「ニュートラルブレーキ」です。

ESCは電子機器の塊なので、当然ながら熱には弱いのです。そのためヒートシンクや冷却ファンを装着しますが、これでも対処しきれないほど温度が上昇した際にESCを保護する目的で強制的にモーターへの送電を停止する機能がヒートプロテクションです。

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