ここ数年、マキタ互換バッテリーの検証をやっていないのですが……
当サイトVOLTECHNOでは、2018年にマキタ18V互換バッテリーの検証を始めて以来、容量の詐称や保護回路の不備、PSEへの適合性など、互換バッテリーの懸念点を取り上げてきました。ただ、ここ数年は、こうした検証をほとんど行っていません。
色々な事情があるのですが、互換バッテリーを検証する方が増え、当サイトが敢えて精力的に取り上げる必要が薄れたことや、危険性の周知や技術基準の見直しが進んだことによって、かつてのように明らかな問題を見つけやすい製品も減ってきたように感じます。
とは言え、事情はそれだけでなく、互換バッテリー検証を行う上で技術的により深い領域まで評価を行わなくなってしまったために、互換バッテリーの検証が後回しになってきている事情もあります。
今回は、最近の互換バッテリーをどう見ているのか、そして今後は何を調べていきたいのかについて、少し語ってみたいと思います。これまでの検証や筆者の見聞をもとにした所感なので、そのくらいの温度感でお読みください。
正直、マキタ18V互換バッテリーの基板の出来は良くなってきています
互換バッテリーは、電動工具に限らず、デジタルカメラやゲーム機・ロボット掃除機など、さまざまな製品に向けたものが販売されているのですが、マキタ14.4/18Vの互換バッテリーだけは安全性に懸念のあるものが流通してきました。
これは、筆者が確認した限りの情報なのですが、当時のマキタ互換バッテリーは、初期のマキタ14.4V純正バッテリーと基板の外観が酷似しており、まだリチウムイオンバッテリーの規制が緩い時代の保護基板が中国メーカーによってコピーされ、それが今日まで互換バッテリーに搭載され続けたためと想定しています。
そんな背景もあってか、最近のマキタ互換バッテリーでは「過充電保護」「過放電保護」「各ブロックの電圧監視」などをアピールするものが増えてきています。とは言え、電動工具バッテリーが電気用品安全法の対象になって以降、こうした保護は当然のように搭載されなければならないものであり、ようやくマキタ互換バッテリーも一般的なバッテリーパックと同等の機能を搭載できるように進歩した、と言えるレベルのものです。
それでも、以前に比べれば、互換バッテリーの保護基板は改善してきたと感じます。実際、保護機能の種類が揃っていても、作動する電圧や電流、温度、製造品質まで同じとは限りませんが、少なくとも、目立つ機能の欠落は無くなったことで、別の観点で評価しなければいけない部分まで進んだ、と言える状態になっています。
ようやく「高出力バッテリーパック」として評価に進める段階になった互換バッテリー
以前は、基板の回路や部品を調べたり、電子負荷装置で容量を測ったりするだけでも、保護機能の不足や大幅な容量詐称を見つけることによって、互換バッテリーの危険性や懸念点について指摘することができていました。
電気用品安全法の対象となる電動工具用バッテリーには、PSEの技術基準への適合が求められます。
電気用品安全法の対象となる電動工具用バッテリーには、PSEの技術基準への適合が求められます。この基準は保護回路だけでなく、セルやバッテリーパック自体の安全性も対象にしています。ただし、基準への適合だけで、工具が要求する大電流をどれだけ安定して供給できるかや、急速充電を繰り返したときの寿命まで分かるわけではありません。
同じリチウムイオンセルでも、容量を重視したもの、大電流の取り出しを重視したものなど、性能にはさまざまなものがあります。例えば、バッテリー容量が公称容量通りでマキタ純正バッテリと全く同じ保護基板を搭載していたとしても、バッテリーセルがマキタ純正充電器の12A充電に対応できなければ危険性は何も変わりません。
保護基板が充実したとしても、セルの性能や保護設定が工具の負荷に合っていなければ、実用的なバッテリーにはなりません。基板を見て1〜2回動かして終わりでは、実際の安全性や耐久性・寿命までは判断できないため、今後は、実際の使用に近い負荷をかける検証に進みたいと考えています。
純正充電器DC18RFと連動する、充放電サイクル測定用の切り替え機
バッテリーの性能の実態として「繰り返し使って、どれくらい持つのか」の寿命的な部分だと思います。これを調べるために行うのが、充放電サイクル試験です。
充放電サイクル試験とは、一定の条件で充放電を繰り返し、容量の減り方や発熱などを追うことで、その条件での劣化傾向を調べる測定方法です。手作業でも可能なのですが、一般的なリチウムイオンバッテリーの充放電サイクルは300～500とも言われており、それを手作業で行うのは大変なので、通常はバッテリーテストシステムや、直流電源と電子負荷装置を組み合わせて自動化します。
今回は、純正充電器との組み合わせでどう振る舞うかも見たいので、充電にはマキタのDC18RFを使う予定です。そのため、DC18RFでの充電と電子負荷装置での放電を自動で切り替え、繰り返し測定できる機器を、これから製作しようと考えています。
ちなみに、2023年にWaitleyのマキタ18V互換バッテリーを購入して検証した際には、充電にDC18RCを使って充放電を繰り返したところ、6回のサイクルを行った時点でセルが異常発熱し破損したことがありました。あくまで筆者が試した個体での出来事ですが、最初の容量測定だけでは見えてこない問題があると実感した経験です。
例えば、1個4,000円程度で買える安さは魅力でも、10回程度で使えなくなってしまえば1回の充放電当たりのコストは極めて悪くなってしまうため、この辺りの純正と格安互換バッテリーの充放電サイクルを含むコスト感の算出も行いたいと思っています。
3kW級の電子負荷装置によるハイレート放電測定
もう一つが、大電流を流すハイレート放電の測定です。ざっくりと言えば、実際の電動工具の仕様を想定した20Aや30Aでの放電を実際に行って、問題がないかを確認する評価です。
電子負荷装置と呼ばれる計測器を使うのですが、電動工具に近い負荷を再現するとなると、必要とする負荷容量も大きくなります。小電流の100W程度であれば小型の装置でも済みますが、電動工具を想定するのであれば18Vバッテリでは最低でも1kWは欲しいところです。
このクラスで最大負荷電力は350W。18Vバッテリーの場合は放電レート3Cまでは測定できる。一般的なバッテリーパックであれば十分だが、電動工具用途としては7～8Cくらいは欲しいところ。
例えば、マキタの18V充電式ブロワMUB184Dは、BL1860B（6.0Ah）使用時の連続使用時間が最大風量時で約12分とされています。仮に6.0Ahを12分で使い切ると考えると、平均電流は30A、放電レートは5Cに相当します。公称電圧の18Vを掛ければ、電力は540Wになります。
さらに、1セル4.2Vで満充電の5直列のパックなら、満充電時は21Vになります。この状態で30Aを流す電子負荷には630Wの負荷容量が必要なので、1kW級の電子負荷装置が必要になります。
また、今後のバッテリー検証も想定する場合、40Vmaxの高出力バッテリも測定対象にできるようにしたいところです。
とは言え、市販の電子負荷装置は扱える電力が大きくなるほど価格も上がります。3kWクラスのITECH IT8516C+の場合、販売価格で約60万円です。他社製品を検証するWeb記事のために、そこまでの測定器を買うかと言われるとなかなか悩ましいところです。このあたりは、負荷モジュールを組み合わせた装置を自作する方向で、のんびり進めたいと思っています。
具体的には、最大60V・60Aに対応する3kW級の電子負荷装置を今後の製作目標にしています。昨今は10インチラックが界隈で人気なので、ラックに入るモジュール式の電子負荷装置を自作して、その過程もWebコンテンツ化したいなと思っています。
ブロック電圧や容量だけで評価する検証にも、一つの区切り
こんなことを言ってしまうと少し暴論にも聞こえてしまうのですが、バッテリーパックの保護基板に関してはPSEが定める技術基準 JIS 62133-2に適合さえしていれば原則として問題ないと思っています。そして、今のマキタ互換バッテリーの基板のだいたいはそれに適合していると思っています。
では、その上で何が問題なのかと言えば、PSEが定めるものではない「マキタのバッテリパック仕様を満たせるリチウムイオンバッテリーを採用できているか」と言う点です。
具体的には、高負荷での充放電の挙動、実際の異常時の保護動作、繰り返し使用による劣化の進行、この辺りを評価することで、ようやく最低限のラインを満たす電動工具用互換バッテリーとしてようやくまともに紹介できるものになると思っています。
自分でひっそりと使う分には良いのかもしれませんが、記事としてコンテンツにし、さらにWebサイト運営としての収益なども考えなければならない以上、紹介する製品であればちゃんと使えるものを掲載していきたいと思うのが正直なところです。
筆者の心情として、価格の安いサードパーティ製品の存在は歓迎したいとは思っています。実際、デジタルカメラやゲーム機などでは互換バッテリーを組み込んで使う場合も多いです。
ただし、電動工具の場合においては、大電流放電や急速充電に対応する必要があり、求められるリチウムイオンバッテリーも高性能で高価なものに限られていると認識しているため、低価格な互換バッテリーに対してはサードパーティとしてのコストダウンを大きく逸脱しているものであり、明らかに安全性に懸念があるものだと認識しています。
実際「高性能セル搭載」「保護機能付き」と書かれていても、具体的なセルの型番や出所が分からなければ眉唾なものであり、また国内事業者による互換バッテリーであっても、中国メーカーの言うことをそのまま翻訳しているだけのところも少なくないと思っています。ちょっと少し話は飛んでバッテリー調達事情の話になるのですが、原則としてマキタやHiKOKIなどの有名電動工具メーカーが使用している純正バッテリーに使われている品番のバッテリーセルが互換バッテリー製造事業者に渡ることは滅多にないと考えて良いです。
色々懸念点は上げているものの、安い互換バッテリーがユーザーにとって嬉しい存在なのは確かです。
国内ではマキタの存在感が大きくなっており、筆者としては特定メーカーへの依存が強まるほど、値上げの際に選べる余地が狭くなることもユーザー視点で今後気になってくる点になるだろうと考えています。低価格で安全に使える互換バッテリーが適切な形で普及し選択肢が広がるのであれば、それは歓迎したいところです。だからこそ、検証についても次の段階へ進めていこうと考えています。
