本稿は戦術・軍用無線機に関するC02ノートのパートBであり、パートAの動作プロファイルをパック設計に落とし込む。何セル、どの容量、そして任務遂行にどの余裕が無線機に必要か。エンジニアが実際に使う順序に従う——任務とデューティ慣例を定義し、三つの動作状態を平均電流に変換し、必要電圧に合わせてセル構成を選び、低温と寿命末期のディレーティングを適用し、パルスと温度の限界を確認し、そのうえで野戦充電の構成を定める。5-5-90慣例の携帯無線機と、1:9慣例のパトロール無線機の二つの完全な計算例を示す。なかのすべての数値は明示的にイラスト扱いとし、公開データシートの範囲の電流から構築したもので、特定製品の仕様ではない。実プロジェクトの拘束値は無線機自身のデータシートと合意したパック図面である。
重要ポイント1。設計はmAh表示ではなく任務から始まる。入力は待機・受信・送信時の無線機電流、それらに重み付けするデューティ慣例、時間単位の必要稼働時間、そして動作温度である。現場には二つの慣例がある：5-5-90（送信5%、受信5%、待機90%）と1:9（送信1に対し受信9、独立した待機なし）。稼働時間の数値は慣例と温度が一致している場合にのみ比較できる。
重要ポイント2。平均電流は重み付き和であり、容量は平均電流に時間を掛けたものである。以下の携帯イラスト例では、待機0.08 A、受信0.3 A、送信1.6 Aの電流が5-5-90で平均0.167 Aとなり、10時間のシフトには1.67 Ahの電荷が必要である。送信状態は時間の5%に過ぎないが、平均電流の半分近くを占めるため、よく話す利用者の稼働時間は公表値からすぐに外れていく。
重要ポイント3。セル数は電圧で決まる。密閉ニッケルセルは各1.2 Vなので、6セルで7.2 V、8セルで9.6 V、10セルで12 V、12セルで14.4 Vとなる。業務用携帯パックは一般に7.2 Vか9.6 Vで、より大型の野戦・マンパックシステムは高い構成を使う。設計にどの構成が認められるかを決めるのは、充電器だけでなく無線機が受け入れる電池範囲である。
重要ポイント4。使用可能容量が小さくなるため、公称容量は任務値を上回る必要がある。低温は放電性能を下げ、パックは寿命を通じて容量を失うため、設計はディレーティング係数を適用し余裕を持たせる。計算例では、1.67 Ahの任務必要量を、低温と寿命末期それぞれ0.85のイラスト係数で割ると、標準セル選定前の必要公称容量は約2.31 Ahとなる。
重要ポイント5。パックはセルだけでなく機構・安全アセンブリである。電圧崩落なしに送信パルスを供給し、充放電時の温度を管理し、無線機の定められた形状内でPTCやリセッタブルヒューズなどの保護を備える必要がある。野戦充電も同時に定義し、28 V MIL-STD-1275バスからの車載充電や、電池を負荷経路から完全に外すバッテリーエリミネーターを含む。
最初の設計判断は、どのデューティ慣例が利用者を表すかである。5-5-90慣例は陸上移動通信の実務に由来し、長い待機と短い通話を前提とするため、シフト中に携帯する無線機に適する。1:9慣例はHFとパトロールの実務に由来し、無線機は継続的に聴き取り周期的に送信し、独立した待機状態はない。冷温測定が結果を変えるため温度も慣例とともに記録し、必要稼働時間は競合の見出しから推測せず任務から時間で示す。誤った慣例で設計したパックは、不要に大きいか実任務で不足するかのどちらかになる。
三つの状態電流と慣例が決まれば、平均電流は状態の重み付き和であり、任務電荷はその平均に時間を掛けたものである。携帯イラスト例は待機0.08 A、受信0.3 A、送信1.6 Aの電流を使い、すべて公開携帯無線機の範囲のイラスト値であり、一製品の測定ではない。5-5-90では、平均は送信0.05×1.6、受信0.05×0.3、待機0.90×0.08の合計で0.167 Aである。10時間シフトの必要電荷は0.167×10、すなわち1.67 Ahである。
重み付けは、なぜデューティの変化が重要かを説明する。送信区間は時間の5%に過ぎないが、平均0.167 Aのうち0.08 Aを占め、半分近い。シフト長と無線機が同じでも、送信を5%から10%にする利用者は平均を押し上げる。これが「公表稼働時間は慣例に依存する結果」という注意の仕組みであり、実際の通話パターンをデータシートから仮定せず設計前に収集する理由である。
電荷必要量が分かれば、直列数を電圧から選ぶ。密閉ニッケルセルは公称1.2 Vなので計算は直接的：6セル直列で7.2 V、8セルで9.6 V、10セルで12 V、12セルで14.4 V。並列ストリングは形状が許す範囲で容量を増やすが、電圧は常に直列数で決まる。電子回路が6〜9.6 V程度の範囲を受け入れる携帯無線機は通常6セル7.2 Vパックを中心に設計され、マンパックや野戦システムはより高い構成を必要とする場合がある。選んだセル数は、公称時だけでなく充電末期の低い電圧を含め、放電全体で無線機の入力範囲内になければならない。
| 直列セル数 | 公称電圧 | 代表的なパック用途 |
|---|---|---|
| 6 | 7.2 V | 業務用携帯無線機 |
| 8 | 9.6 V | 高電圧携帯パック |
| 10 | 12 V | 野戦・アクセサリシステム |
| 12 | 14.4 V | マンパックおよび上位パック |
任務値は使用可能電荷だが、パックが供給できる量を減らす二つの効果があるため公称容量は大きい。低温は電気化学反応を遅くし実効容量を下げ、寿命を通じてパックはサイクルと経年で容量を失う。設計は両方をカバーするディレーティング係数を適用し、ばらつきの余裕を持たせる。イラスト例では低温0.85と寿命末期0.85を適用し、使用可能割合は0.85×0.85、すなわち0.7225である。必要公称容量は1.67 Ahの任務必要量を0.7225で割った約2.31 Ahである。そのうえで必要形状内でその値以上の標準セルを選ぶ。
容量だけでは不十分である。パックは電圧を無線機の遮断点より上に保ったまま送信パルスを供給しなければならない。設計は最悪の充電状態における短い高電流パルスを含め、送信電流での放電曲線を確認し、繰り返しパルス下でパック温度が限界内にとどまることを確認する。保護はアセンブリに組み込まれる：PTCは故障や過温度で電流を制限し、リセッタブルヒューズは過電流をカバーし、パック形状と保持構造は衝撃と振動でセルと接点を固定する。保護は汎用ピークではなく無線機の実際のパルスに合わせて寸法設計し、筐体は無線機の定められた形状なので、バラのセルでパックを置き換えることはできない。
ニッケルパックは過充電がセルを熱するため、定められた充電レジームが必要である。充電器はニッケル化学に特有の負の電圧変化または温度上昇特性で終止し、野戦用途の充電レートを管理する。車載充電はMIL-STD-1275の28 V軍用バスから動作し、その過渡、スパイク、サージは充電器の前で処理される。バッテリーエリミネーターは無線機を車載電源から直接動作させ、搭載運用中に電池をサイクルさせない。航空プラットフォームは代わりにMIL-STD-704を使う。野戦で再充電できないパックは計算した稼働時間を供給できないため、充電器とエリミネーターは後付けではなくパック設計パッケージの一部である。
パトロール慣例で同じ手順をたどると、入力が結果をどう変えるかが分かる。イラストのパトロール無線機は送信で4 A、受信で0.5 Aを消費し、より高出力のマンパック無線機の範囲のイラスト値である。1:9では平均は0.1×4＋0.9×0.5、すなわち0.85 Aであり、8時間のパトロールには6.8 Ahが必要である。同じ0.7225のディレーティングを適用すると必要公称容量は約9.4 Ahで、携帯例と同じ計算だが、慣例に待機状態がなく送信電流が高いため容量ははるかに大きい。これは、ベンダーが1:9で約50時間と評価する13 Ah NiMHパックを提供する配備済みパトロールマンパックの公表例と対応し、計算を再確認せずに単一の標準容量を慣例間で再利用できない理由を示す。
| 設計入力 | 必要な理由 |
|---|---|
| 待機／受信／送信電流 | 三状態の平均電流を構築する |
| デューティ慣例と通話パターン | 状態に重み付け；5-5-90か1:9を選ぶ |
| 時間単位の稼働時間と温度 | 任務電荷と低温ディレーティングを設定する |
| 受け入れ電圧範囲と形状 | 直列数と筐体を固定する |
| パルス電流と充電構成 | 電圧崩落と野戦再充電を確認する |
設計手法は密閉ニッケルパックが本当に適合する場面で適用し、範囲は引き伸ばさず正直に示す。米軍の前線携帯無線機はリチウムパックを中心に設計されているため、Weijiangはこれらの計算を配備された戦闘無線機のリチウム代替として提示しない。現実的な用途は訓練と駐屯無線機、ベンダーがNiMHを提供するパトロールHF、業務・セキュリティパック、アクセサリ、そしてUN 3496とIATA A199の非制限輸送を重視する物流に敏感な購入者である。その範囲内で、同じセル数・容量・ディレーティングの手順が妥当なパックを生み出し、正確な値は別プロジェクトから流用せず常に無線機のデータシートに紐づく。
mAhは公称容量であり任務結果ではないからである。稼働時間はデューティ慣例、温度、ディレーティングに依存し、同じmAhの二つのパックでも電圧、形状、パルス能力は異なりうる。設計はラベルを合わせるのではなく、無線機の実際の入力から平均電流と必要公称容量を再構築する。
時間の割合が示すよりも大きく変わる。イラストの5-5-90例では、5%の送信区間は電流が待機と受信をはるかに上回るため平均電流の半分近くを占める。そのため同じパックでも通話時間を倍にすると平均が明らかに上がり、稼働時間が短くなる。
公称容量の一部しか使用できないからである。低温と寿命末期の要因で容量の0.7225が利用可能なら、公称容量は任務必要量を0.7225で割ったものでなければならず、掛け算では小さすぎるパックを設計してしまう。係数自体はセルとベンダーに依存し、仮定せず合意するものである。
バッテリーエリミネーターは、無線機を28 V車載バスから直接動作させ電池を負荷経路から外すことで置き換えられる。車載充電器は設置した電池を再充電するだけである。前者はMIL-STD-1275の過渡を処理し、後者はニッケルの充電終止に従う必要があるため、両者は別々に仕様を定める。
無線機の保持構造、接点、シールは一つのパック形状を前提に設計され、環境等級は正しい筐体を想定している。汎用セルや特大パックは保持と侵入保護の要件を満たせないため、電気容量を別の方法で達成できる場合でもパックは定められた形状で構築する。
デューティ慣例と5-5-90プロファイルはメーカーと業界資料に記録され、1:9慣例はパトロールとHFベンダーのデータシートに見られる。計算例で使う電流は公開無線機データシートの範囲のイラスト値であり、すべての計算数値は特定製品の測定ではなく計算として示す。パトロール例は1:9で13 Ah NiMHパックを提供する配備済みマンパックの公表資料と照合している。電圧構成は1.2 V密閉ニッケルセルに従い、充電終止の実務はニッケルセルの技術参考に従う。車載・航空電源はMIL-STD-1275とMIL-STD-704を参照し、ニッケルセルとパックはIEC 61951-2とIEC 62133-1に適合し、UN 3496に基づきIATA A199の非制限航空経路で輸送する。統計は一切創作していない。
Weijiang Powerは、訓練、駐屯、パトロール戦術無線機と業務用セキュリティパック向けの密閉NiMHセルと組立NiMHパックを供給し、無線機の電流、デューティ慣例、稼働時間、温度から設計し、その形状にPTCとリセッタブルヒューズ保護を組み込んで構築する。セルはIEC 61951-2とIEC 62133-1に適合し、パックはUN 3496で輸送する。無線機モデル、受け入れ電圧範囲、状態電流、デューティ慣例、稼働時間、温度、充電構成をお送りいただければ、平均電流、セル数、ディレーティング公称容量、パルス設計を検討し、評価の証拠を支援する。標準パック形式はWeijiang NiMH製品レンジをご覧いただくか、無線機仕様と負荷プロファイルを添えてOEMチームにお問い合わせください。
