エンドフィールド 【簡単・無停電】武陵バッテリー節約図面の最終解 Ver1.1対応

目標

消費電力より多く発電すると、余剰電力は無駄になってしまいます。
バッテリーは地域取引券と交換できる貴重な資源なので、できるだけ無駄なく使いたいですよね。

そこでこの記事では、次の三つを重視した図面を紹介します。

• ゼロからでも簡単に理解できる

• 必要電力が変わった時に調整しやすい

• 停電が起こりにくい

逆に、これを達成するために、次のことを切り捨てています。

• $1W$ 単位の細かすぎる微調整は行わない

先に完成図

図面は大きく三つに分かれています。

• 左上：電池の流れを $1.5/m$ に調整する部分

• 右上：そこから $800$ / $400$ / $200$ / $100W$ を作って足す部分

• 下段：$1600W$ を固定で出すベース発電部分

要するに、「$1600W$ を土台にして、不足分だけをわかりやすい単位で追加する」という構成です。

バージョン1.1で追加された中容量武陵バッテリーの発電量は3200のため、1bit追加するだけで対応可能です

エンドフィールドでバッテリー節約が必要な理由

消費電力よりも多く発電していると、余剰分は無駄になります。
特に武陵では、必要電力が $2200W$ 前後になるケースが多いです。
この時、小容量武陵バッテリーを2レーンで発電すると、地域固定の $200W$ と合わせて
$200+1600+1600=3400 W$
の発電量になります。
必要電力が $2200W$ なら、余剰は $3400−2200=1200 W$ です。
この $1200W$ ぶん、毎秒バッテリーを余計に燃やしていることになります。

電力が足りないのは困りますが、作りすぎても、本来取引券と交換できたはずの電池が無駄になってしまいます。
だからこそ、必要なぶんに近い発電量に調整する仕組みが重要です。

発電最適化の図面でやっていること

PWMという言葉は少し難しく見えますが、やっていることはシンプルです。
「バッテリーを発電機に入れるペースを調整して、平均の発電量を変える」
これだけです。

例として $2200W$ が必要な電力だとすると、地域固定の $200W$ とベース発電の $1600W$ を差し引いた $400W$ を平均で作り出せば良いわけです。
PWMと呼称する図面は多数ありますが、基本的にはこの 平均◯◯$W$ をどう作り出すかのバリエーションが異なるだけとなります。

図面の見方

完成図を左から右へ追うように見ていきます。

1. 〈起点〉 倉庫搬出口

ここからバッテリーを取り出して図面に流していきます。
一定数の在庫があれば、ベルトの流量上限である30/mで流量が安定します。

2. 〈左上〉 1600Wピッタリを作る部分

これを達成するために、倉庫搬出口から取り出した流量が30/mであることを利用し、それを1/20にしてバッテリーの流量を1.5/mに調整しています。（この仕組みは後述）

小容量武陵バッテリーは、1個投入すると40秒間、毎秒 1600W 発電します。そのため、発電機にバッテリーを60/40=1.5/min のペースで投入すると、ちょうど途切れなく連続して 1600W を発電します。
この 1600W ピッタリというのは後の計算に便利なので、流量調整によってこれを作り出すことがこのエリアの目的になります。

3. 〈右上〉 変動レーン

左上で作った流量は1600Wに相当します。これを半分ずつに分けていくと、
$1600→800→400→200→100$
となります。
この4段階の調整を「4bit」と呼ぶことにすると、必要なワット数のビットだけ、2行目を合流機に置き換えて右側に流すことで発電機まで到達させ、使用します。使用しない分はブリッジで倉庫に戻します。

最後のbitが100Wのため、4bitではON/OFFの切り替えによって100から1500まで100区切りで調節可能になります。

4. 〈下段〉 倉庫回収＆ベース発電

下段は、上段で使わなかった分のバッテリーを回収しつつ、発電機にも流すことで常時1600W発電を担保しています。（1.5/m以上を満たせばよく、ピッタリに調整する必要がありません）
発電機に入らなくなった分は倉庫に回収されます。

調整単位、100W単位にするか、25W単位にするか

基本形は、4bitで 800 / 400 / 200 / 100W を作れます。
この形はわかりやすく、暗算しやすいのが大きなメリットです。

一方で、100W単位だと少し余剰が気になる場合もあるかもしれません。
そこで一例として、bit数を少し増やして6bitにし、25W単位にすることも可能です。
$1600→800→400→200→100→50→25$
例えば目標が 2210W なら、25W分解能では 2225W に調整できるので、余剰は $2225−2210=15 W$ と少なく済みます。

何ビットにするかはお好み次第なのですが、細かくしすぎるのは注意が必要です。工業設備の消費電力の最小単位は 5W なので、少なくとも8bit（…25→12.5→6.75）より細かい調整は不要でしょう。そして次に述べる周期の問題からも、bit数は増やしすぎない方がいいと考えられます。

周期の長期化と停電リスクの関係

一見すると、分解能は細かいほど良さそうに見えます。
実際、最初のPWMとして提唱された図面は、 4096W を12bitで分岐し、 1W 分解能を得る設計になっています。

しかし、分解能を細かくしすぎると別の問題が出ます。
より小さな桁ほど、そのレーンを流れる電池の頻度は極端に低くなるのです。
例えば 1W に相当するレーンは、電池の流量にすると 0.001/m 未満しかありません。

これは言い換えれば、その分消費電力が発電量を上回る時間が長く続くということです。
少しでも投入頻度が理論値を下回ったり、オフライン時のベルト処理がズレると、この電力不足の時間が長引いて備蓄電力を使い果たして停電に至るリスクが上昇することになります。

つまり、分解能を上げすぎると「理論上は細かく調整できる」一方で、バッテリーの投入周期が長くなり、実運用では不安定になりやすいという問題があるのです。

ベルトのオフライン計算との差から不安定になる事象も報告されているため、実際の運用では100W以上余裕を持たせた状態から始めて、安定性を確かめながら調整することをお勧めします。

1.5/mはどう作っているか

倉庫出口から取り出した電池は、ベルトの最大速度である 30/min で流れます。

このままでは速すぎるので、分流器を使って少しずつ流量を落としていきます。

まず単純に分けると、
$30 \times \frac{1}{2} = 15$
$15 \times \frac{1}{2} = 7.5$
$7.5 \times \frac{1}{2} = 3.75$
となります。

ここからさらに $\frac{1}{3}$ 分流を使うと、
$3.75 \times \frac{1}{3} = 1.25$
になります。

ただし、これでは目標の 1.5/min に足りません。
そこで、この流れの一部を前段に戻して、もう一度分け直します。

すると、

$\frac{7.5 + 1.25}{2} = 4.375/\mathrm{min}$

$4.375 \times \frac{1}{3} = 1.458/\mathrm{min}$

になります。

さらに、今度はこの 1.458/min を同じように戻してもう一度分け直すと、

$\frac{7.5 + 1.458}{2} = 4.479/\mathrm{min}$

$4.479 \times \frac{1}{3} = 1.493/\mathrm{min}$

になります。

ここまで来ると、もうかなり 1.5/min に近い ことがわかります。
この先も同じ操作を続けると、値は 1.499, 1.500,… というようにさらに近づいていきます。

式で書くと…

最終的に出力流量を $x/\mathrm{min}$ とすると、この回路は
$x=\frac{7.5+x}{2}\times\frac{1}{3}$
という関係を満たします。

これを整理すると、
$x=\frac{7.5+x}{6}$
$6x=7.5+x$
$5x=7.5$
$x=1.5$
となります。

つまり左上の調整部は、構造的に 1.5/min に収束するようにできている というわけです。

まとめ

この図面の強みは、単なる「理論上きれいなPWM」ではなく、
「実際に使いやすく、覚えやすく、安定しやすいバッテリー節約図面」
です。
加えて、機構がシンプルな分、占有面積も比較的小さくなっています。

なお、この図面の原案は、YouTuberのくろむさんがXで紹介していたものです。この場を借りて感謝申し上げます。
筆者自身様々なPWMを試しましたが、それぞれの特徴・面白さがありつつ、実用上最もバランスがいい結論はこの図面になると考え、紹介させていただきました。

GameHeadsではエンドフィールドに関わる様々な便利ツール・面白ツールも搭載しています。発電最適化ツールもあり、これを使えば目標発電量から図面構成を自動計算することも可能です。

ぜひこの図面を試してみてください。