200 kWバッテリーソリューションについての主張はどのように考えられますか？

Aviation：SEに投稿されたこの質問に続いて：

• ARCAホバーボードは、小径扇風機の既知の制限に違反していますか？

ベンダーサイトに記載されているホバリングボードに関連しています。

^{（ソース）}

このデバイスが実際に存在するという主張を評価したいと思います。特に、主張されているように、バッテリーを使用して200 kWを供給できるかどうかは疑問です。私は空力の側面を評価しようとしているのではありません。

リチウムイオン電池以外にどんな技術が使えるかわかりません。これが真実であると仮定すると、このソリューションは主張されている特性と互換性がありますか？

• 供給電力：200 kW、
• 実行時間：110 kgユーザーの場合は3分、82 kgユーザーの場合は6分
• 充電時間：6時間、ドッキングステーションを使用して35分に短縮。

電気技師の知識を持つLi-ion特性を考慮すると、このソリューションが機能するのを妨げるような側面はありますか、例えば：

• バッテリーの重量、容量（ボードのサイズは145×76×15 cm）、
• ワイヤーサイズ（箱に利用できるスペースがほとんどありません）、
• 充電電流（これは35分で充電可能）
• 放電時間（3〜6分でセルを放電できる場合）、
• コスト（バッテリーの交換は6,840ドルで提供されます）。

憶測はありませんが、解決策の可能性と明確に矛盾またはサポートする既知の事実。たとえば、これらの控除は正しいと思います。

• 200 kWの3分間のホバリングでは、約10 kWhが使用されます。
• リチウムイオンの特定のエネルギーと密度により、これは、バッテリーで40 kgと14 dm3を意味します。
• バッテリーの価格：楽観的な0.40 $ / Whの場合、これは$ 4,000になります。
• 30分で10 kWhを充電するには、20 kWの充電器が必要です。
• cosφ= 1と仮定すると、これは220Vで91 A（通常、家庭で見られるものをはるかに超える）を意味し、Li-ionセル電圧で5,000 Aを意味します（写真には見えない大きなワイヤーが必要になります）。

203kW / 36ファン=ファンあたり5.6kW。

38Vの動作電圧は、10S Lipo（セルあたり3.8V）を意味します。

5.6kW / 38V = 150A。全力で3分欲しいです。半分の電力で6分間75Aを消費します（最大持続時間）。150 *（3/60）または75 *（6/60）を超えるバッテリー容量=ファンあたり7.5Ahが必要になります。

できますか？

提供されたスペースに直径120mmのファンが収まるように見えます。これは1kgの重量で12Sで7.5kgの推力を生み出す120mmファンです：-

120mm 11ブレード合金EDF 700kv-7000ワット

10Sでは、消費電力が約30％減少し、推力が約15％減少するため、5kWと6.5kgとしましょう（使用しているファンには異なるモーターが搭載されている場合がありますが、同じ電力レベルでも同様のパフォーマンスが期待できます）。

そして、これは905gの重量の10S 4Ahバッテリーです：-

ZIPPYコンパクト4000mAh 10S 25C Lipoパック

ボードは合計72個のバッテリー（ファンごとに2個のバッテリー）を使用しているようです。2 x 4Ah = 8Ah、必要な容量に近い。最大放電率は、4 x 25C =バッテリーあたり100Aまたは並列ペアあたり200Aです（必要なのは150Aだけです）。最大充電レートは5Cで、35分の充電に必要な2Cレートをはるかに上回ります。パックあたり$ 67で、バッテリーの総コストは$ 4824です。

72個のバッテリーの重量は905g x 72 = 65kgです。36個のファンの重量は36kgです。ESC、配線、サポート構造にさらに10％を追加すると、ボードの総重量は約110kgになります。このボードは、6.5kg x 36 = 234kgの推力を自由空気で生成するはずです。半分のパワーでの推力は約75％に減少しますが、地面効果によってブーストされる可能性があります。ボードの重量を取り除くと、100kgの可搬質量があります。

可能に見えます！

このデバイスが実際に存在するという主張を評価したいと思います。特に、主張されているように、バッテリーを使用して200 kWを供給できるかどうかは疑問です。

1） ArcaBoardに2.4分間電力を供給するのに必要なバッテリーパックの重量は現実的です。たとえば、Tattu 22.2V、22Ah、488.4Wh、25Cのタイプのバッテリーを使用する場合、重量= 5.8ポンドで、60分間272 hpを生成するために必要なパックの総質量は43.7 kg / 25 = 2.4分（ ARCAが主張する3分に近い）：

2 x 5.8ポンドx 272 hp /（22 A x 44.4 V x 25）= 43.7 kg

44.4 Vではなく38 Vを考慮した場合でも、パックの総質量は43.7 kgから51 kgに増加し、ボード、ダクテッドファン、およびその他のアクセサリの重量（ArcaBoardの重量は82 kg）にさらに31 kg残ります。主な問題は、バッテリーの重量ではなく、ARCAで使用されているダクテッドファンの非常に非効率な点です。（2）で説明したように、これらは完全にアルカボードには適していません。

2）電動ファンで得られる最大理論静推力：直径= 120 mm、出力= 272 hp / 36 = 5.63 kW：

（1.2 kg / m ^ 3 x（5.63 kW）^ 2 x pi x（120 mm）^ 2/2）^（1/3）= 9.7 kgf

（私は、電力とプロペラの直径の関数として最大静推力を与える式を使用しました。全体の効率は100％と見なされます。現実的な効率、1未満の場合、電力は5.63 kWではなく5.63 x効率です）

ご覧のように、合計272 hpを消費する36基のファンは、理論上は9.7 kg x 36 = 349 kgで、192 kgのアルカボード（パイロットの重量を含む）をはるかに上回ります。制限に違反していません。

ただし、直径36、120 mmのローターの構成は不適切です。上で使用したのと同じ式で、5.63 kWモーターを動力源とする26インチのプロペラが1つ発生するため、

（1.2 kg / m ^ 3 x（5.63 kW）^ 2 x pi x（26インチ）^ 2/2）^（1/3）= 30 kgf

結果として、26インチのプロペラを回す8個の5.63 kWモーターは、45 kW（60.4 hp）しか消費せず、飛行中のアルカボードの最大質量を超える240 kgを持ち上げます。

小径のプロペラは、静的推力を生成するために単に非効率的です。これがヘリコプターに大きなローターがある理由です。ArcaBoardのようなホバリングボードも完全に実現可能であり、膨大な電力を浪費するため、未来はありません。

3）適切に設計および構築された電気ホバーボードはCA Duruによって作成されました。それはアルカボードよりもかなり少ない電力を必要とし、はるかによく飛ぶ。

Catalin Alexandru Duruのホバーボード（参照：ビデオ）と、ARCAのDumitru Popescuによるホバーボードの比較。

ビデオ：https : //www.youtube.com/watch?v=Bfa9HrieUyQ

カタリンアレクサンドルデュルのホバーボード

• ローター8個、各4.5 kW
• 総出力：36 kW = 48.3 hp
• ペイロード：1人

Dumitru Popescuのホバーボード

• 36のローター、それぞれ5.63 kW
• 総出力：203 kW = 272 hp
• ペイロード：1人

結論として、CA Duruによって実証されたように、ArcaBoardは、人間を運ぶために272 hpの巨大なパワーを必要とする設計の悪いホバーボードに他なりません。

出典：人を運ぶ36のプロペラを持つマルチコプター