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2017年08月31日

バッテリーの充電方法・充電器の使い方|走行距離目安・バッテリー充電の仕組み

現在の自動車はハイブリッド自動車や電気自動車は勿論の事、従来のガソリンや軽油を燃料としている自動車も電気で動いていると言っても過言ではありません。自動車のバッテリーの充電のメカニズムと、自動車用バッテリーに関する知識を噛み砕いて分かりやすく説明します。

バッテリーの充電方法・充電器の使い方|走行距離目安・バッテリー充電の仕組み

自動車用バッテリーのこと

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近年のハイブリッド自動車や、電気自動車、燃料電池自動車等はもちろんですが、従来の内燃機関を動力として走行する自動車までもが、電気で動いていると言っても過言では無い状況にあります。現在の自動車には、ヘッドライトやウインカー、エアコン等の電装品はもちろんの事、エンジン、オートマチックトランスミッション、ブレーキ等の、ありとあらゆる作動エレメントを適正に働かせるために、いくつものコンピューターが搭載されています。それぞれのコンピューターと繋がった、センサーが必要な情報をを検知し、アクチュエーターが各作動エレメントをコントロールしています。

それら全てのコンピューターの相互通信のために、CAN=キャン(コントロールエリアネットワーク)と呼ばれる回線を車体中に張り巡らせています。そのCAN 回線上で、メインのコンピューターと他の全てのコンピューターを接続し、互いに交信、連携させることで、安全で快適な走行を実現させています。それと同時に各コンピューターが担当部位の電気的故障や異常の有無を常時監視し、監視結果をCAN回線を介して、メインのコンピューターに報告しています。その全てが電気の力に依存しているため、安定した電力をを維持、確保する必要があり、自動車におけるバッテリーの重要度が増加する傾向にあります。

自動車用バッテリーの構造

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一般的な乗用車(ディーゼル、ガソリンを問わず)の鉛バッテリーは、スターターバッテリーと呼ばれる2次電池(繰り返しの充、放電が可能な電池)です。その前提で話を進めます。自動車用バッテリーは、合成樹脂製の本体の上部にプラス極とマイナス極の電極が生えています。内部はプラス極板、セパレー夕、マイナス極板、電解液(希硫酸)等から構成され、化学反応によって電気を蓄えたり、取出したりしています。一般的な乗用車用の12ボルトバッテリーの場合、内部が6つの部屋に分かれていて、1部屋が2ボルトを担います。1つの部屋の中にプラス極板、マイナス極板が交互に配置され、プラスとマイナスの極板間の絶縁のためにセパレータが組み込まれています。1部屋の中の極板の数が多い(結果的に重たくなる)ほど高性能タイプのバッテリーであると言えます。

自動車用バッテリーに記載してある数字とアルファベット

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一般的な乗用車用バッテリーの本体に記載してある数字やアルファベットについて説明します。55D23Lと書いてある自動車用バッテリーを例に説明します。最初の55はバッテリーの性能ランクです。エンジンの始動性能等を表しています。数が大きいほど高性能です。ここで注意したいのがバッテリーの容量とは違う事です。

次のDはバッテリーの短い方の側面の幅と高さを表しています。Dは幅173㎜高さ204㎜を意味します。整備士的にはアルファベットの違いは電極の太さ(形状)の違いと理解している場合が多いと思います。欧州車の場合D規格の電極が多く使用されています。ただし、国産のバッテリーと輸入バッテリーとでは電極の高さが違う場合が多いので注意が必要(国産のバッテリーの方が電極が高いのでプラス電極がボンネットと干渉する)です。

バッテリー本体のサイズも規格が異なるため、互換性は無いと考えたほうが安全です。また、プロの整備士はお客様のお車に、正規のサイズ以外のバッテリーを取り付ける事は、始動性能を向上させる目的で1ランク上のバッテリーに交換する場合以外考えませんし、ランクアップするのであれば、適合表等を参照しますので、バッテリーの寸法は記憶していない人がほとんどだと思います。ちなみにAバッテリーの電極はボルトナット式、B(一般的なガソリン燃料の乗用車はほとんどB規格の電極を採用しています)はDよりひとまわり小さな電極になっています。23は長い方の側面の幅≒23㎝の意味です。大型車のバッテリーには120クラスのものも使用されています。最後のLは電極の位置の区別記号です。

プラス電極を手前にマイナス電極を奥に置いた時に両電極が右側に並べばR左側に並べばLです。LとRの違いだけでなんとか取り付け出来るような気がしますが、バッテリーが車体の金属部分とショート(発火の可能性があり大変危険)する可能性がありますので、絶対禁止です。また、バッテリーの固定が適正な方法(ハリガネやロープ等での固定ではダメです)でないと、車検に合格しません。必ず正規の向き、適正なサイズのバッテリーを使用して下さい。Ahの表記があるバッテリーがあります。これは、そのバッテリーが出来る仕事量を表すものです。たとえば、12V 30Ahのバッテリーならば、1アンペアを30時間取り出せます。電力(ワット)=電圧×電流なので、12ワット分の仕事なら30時間行うことが出来る事を意味します。

車のバッテリーあがりの対処方法と優しい充電

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ライトや他の電装部品が作動していることに気づかずに、エンジンをとめてしまい、数時間後もしくは、翌日再びエンジンをかけようとしたけど、かからないという事があります。もともと、二次電池は充、放電を前提に作られていますので、適切に充電してやれば、バッテリーは回復します。

とにかく、エンジンがかからなければ、車を動かすことが出来ません。JAFなり、整備工場なり、ガソリンスタンドなりに電話して助けを求めるか、もしくは近くに救援者(車)がいて、ブースターケーブルが準備してあれば、ブースターケーブルで救援車から電気を分けてもらい、エンジンをかけます。ブースターケーブルを使用する際の順番と注意点を述べます。


1 ブースターケーブルをまっすぐにのばし、赤(プラス)黒(マイナス)の線を離して地面におきます。この時、赤と黒のワニ口が接触しないようにしておきます。

2 救援車と故障車の頭を可能な限り近づけてボンネットを開けます。

3 救援車と故障車のバッテリーの位置を確認し、もし、ケーブルが届かない等で必要があれば、両車の位置関係を修正します。救援車のエンジンはかけたままにしておきます。

4 両車のバッテリーのプラス電極のカバーをブースターケーブルのワニ口と接続できる状態にします。

5 救援車のバッテリーのプラス電極と故障車のプラス電極を赤のブースターケーブルで繋ぎます。この時、救援車の車体の金属部分と故障車に繋ぐ方のワニ口が接触しないよう注意します。

6 救援車のバッテリーのマイナス電極に黒のブースターケーブルのワニ口を噛ませます。

7 可能なら、故障車のエンジンの金属が露出した部分に黒のブースターケーブルの残りのワニ口を噛ませます。その際、ファンベルト等の回転する部分の動きを考慮にいれて繋ぐようにしてください。それが不可能な場合はマイナス電極に噛ませます。

8 どなたかに助手としてお手伝いいただける場合は、救援車のエンジンを2000回転程度に保ちながら、故障車のエンジンをかけます。もし、助手がいない場合は救援車のエンジンを2000回転程度で10分間回し、ある程度故障車のバッテリーを充電します。その後にブースターケーブルを繋いだまま故障車のエンジンをかけます。エンジンがかかっても、そのままの状態を10分間程度維持します。

9 繋いだ時と逆の手順でブースターケーブルを取外します。ブースターケーブルを取外しても故障車のエンジンが止まらなければ完了です。

もし、あなたのお車がマニュアルミッションでバッテリーが完全に放電していなければ、押しがけという荒業も使えます。エンジンをかけた後、エンジンの全ての機能が正常に働き、ヘッドライトを点けてもブレーキを踏んでもエンジンが停止せず、なおかつ、時間的な余裕があり、車のエンジンをかけっぱなしにしていても、盗難の恐れがない状況ならば、そのまま1日放置しておくのがバッテリーに対して一番優しい充電方法(燃料は無駄になりますが)になります。

プロの整備士ならば、そのまま走行する手段をとることもありますが、一般の方にはおすすめ出来ません。上記の方法が不可能な場合はもよりの業者さんにバッテリーの充電を依頼します。可能ならば、充電の方法をこちらから提示します。プロの方であれば、嫌がられることはないはずです。

鉛バッテリーの宿命的病気

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どんな工業製品も同じですが、バッテリーも製造→在庫→販売というコースを辿ります。製造直後は、ピカピカの新品で、もちろん満充電状態です。在庫期間中には専門の業者さんは、定期的に補充電を行います。プロの整備工場や電装屋さんでは、販売時、車に取り付ける直前に補充電を行います。この時点ではバッテリーはほとんど劣化していません。

劣化が始まるのは使用を開始した時からです。その車の使用状況にもよりますが、ほとんど乗らない、短距離の走行ばかり、夜間の走行が多いなど、バッテリーが放電気味の状態が長く続くのはバッテリーにとって良い事ではありません。バッテリーが放電する時化学反応で硫酸鉛が発生しますが、発生した硫酸鉛は充電すれば電解液の中に戻ります。

しかし、放電を繰り返していたり、放電状態が長く保たれていると電解液の中に戻るはずの硫酸鉛が硬くなり結晶になります。結晶になった硫酸鉛がマイナス極板の表面に貼り付いた状態が、鉛バッテリーの宿命的な病気「サルフェーション」です。結晶化した硫酸鉛は電気を通さないため、サルフェーションが起きている面積しだいでは、そのバッテリーは使用不能になります。バッテリーのサルフェーションを除去する充電器もありますが、専門業者でない方はコストパフォーマンスを考えたら、バッテリーを交換した方が安上がりだと思います。バッテリーがダメになる原因の80%以上がサルフェーションです。サルフェーションを予防するには、時々昼間のロングドライブに出かけるのが、心にもおさいふにも優しい方法だと思います。

バッテリーは危険物!メンテナンスも安全第一!

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作業ミス、誤った取扱い、バッテリーの管理不足がバッテリーの寿命を縮めることがあります。愛車のメンテナンスが趣味だという方も多いと思います。エンジンルームで作業をする際、バッテリー廻りに触る機会も多いでしょう。

作業中に誤って、工具とバッテリーのプラス電極が接触して火花を飛ばせた経験をお持ちの方もたくさんいると思います。バッテリーをショートさせると、極版に塗ってあるペースト状の鉛や過酸化鉛が剥落する場合があり、バッテリーが化学反応を起こすのに必要な物質が減る=バッテリーの容量が減ることにつながります。車両のコンピューターにも悪影響を与える可能性があります。最悪の場合は車両火災が起きますので、厳重な注意が必要です。

プロ意識を持った整備士が、バッテリー廻りの作業をする場合はプラスの電極をビニールテープ等で絶縁養生するか、危険だと判断したら、バッテリーを取外して作業を行います。作業は、なにより安全第一で。バッテリー液の管理不足もバッテリーあがりにつながりますし、液の不足が起因となった、バッテリーの爆発も多数起きています。バッテリーの電極と、車両側のバッテリーターミナルとの接触不良も良く見かけるトラブルです。

改善、予防するには、電極とターミナルの両方の接触面を目の粗い紙やすりやワイヤーブラシでよーく磨き、に電極にグリスを薄く塗って組付ければOKです。ショートに十分注意して作業して下さい。作業時には安全マージンを取り過ぎだと思うくらい取って作業するようにしましょう。整備士はそうしています。

熱はバッテリーの大敵

バッテリーの充電方法・充電器の使い方|走行距離目安・バッテリー充電の仕組み

熱はバッテリーの大敵です。一般的な乗用車のバッテリーは狭くて風通しの悪いエンジンルームに詰め込まれているので、エンジンの熱に大きな原因の元です。以下はバッテリーが過熱した時に起きる現象です。

バッテリーがあまりに熱くなると、電解液も熱くなり、過充電状態となります。そうなると電解液の蒸発が促進されます。また、過充電により、セパレータの絶縁性能が低下します。さらにバッテリーが過熱すると、本体のフタが変形し、ますます電解液の蒸発が進みます。電解液が減るとバッテリーの中で電極板が空気中に露出します。バッテリーを充電すると、水素ガスが発生します。バッテリー内部で露出した電極板がスパークを起こすと、バッテリーが爆発します。セパレータが絶縁しなくなると、バッテリーは12V出力出来なくなります。また、過充電により、電極板の過酸化鉛や鉛が剥落します。運良く運行を終了出来たとしても、電解液の温度が高いままだと、バッテリーの自己放電量が増加するので、次に車に乗る時。エンジンがかからない可能性があります。

と、恐ろしい事ばかり、ズラズラ並べてみました。夏場に突然バッテリーがダメになる事が多いのは、上記の現象に起因しています。対応策としては、エンジンルームの風通しを良くするために、エンジンルームに余計な物を載せない、運行終了後に一定時間ボンネットを開けておく事くらいしか無いと思います。

自動車メーカーの技術者さん達も上記の事も十分に勘案して自動車を作っていますので、あまり神経質になる必要はありません。参考知識として覚えておいて下さい。まさか実行する方はいないと思いますが、バッテリーを冷やすために、水をかけるのは絶対にやめて下さい。別の故障を作ってしまいます。

バッテリーの取外し

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車からバッテリーを取り外す前に、ラジオが記憶している周波数メモしておきましょう。バッテリーを外したら、忘れてしまいます。後で困りますよ。バッテリーを取り出す際にバッテリーを車体に固定している、バッテリーホルダーを取外す必要があります。

簡単そうに見えますが、ここでつまずくケースが良くあります。ホルダーを固定しているボルトなり、ナットなりを外せば良いのです。しかし、ホルダーがバッテリーの真上在る場合、新車に近い車か、よほど、メンテナンスがしっかり行われている車でない限りバッテリーの真上にホルダーが在る場バッテリーから出た腐食性のガスのせいで、ボルト、ナットが腐食して、ネジの頭が見えなかったり、頭がやせていて工具がすべる等、作業不可能の状態になっている場合が多々あります。

先ず50~60度くらいのお湯をかけてみます。熱湯は厳禁です。その後、ウエス等できれいに拭いて、潤滑スプレーをかけ、1時間ほど放置した後に回してみます。回ればラッキーです。それでも回せない場合は特殊工具が手元にあれば、方法はいくらでもありますが、普通の方はそんなモノ持っていません。あとは、プロに依頼するか、ホルダーを破壊するか、ネジを切断するかしか、手段がありません。

バッテリーを取外す目的とコストを天秤にかけて判断して下さい。運良く固定が解けてバッテリーがフリーになったなら、バッテリーの電極と車を繋いでいるバッテリーターミナルを外します。外す時はマイナスから、付ける時はプラスからが、鉄則ですので、。マイナス側から外していきます。

次にプラス側を外せば作業終了ですが、バッテリーホルダーの場合と同じでネジが回せない場合がよくあります。この場合もお湯をかけてみます。それでもダメなら、迷わずプロに依頼して下さい。深追いすると、バッテリー自体を壊すことにもなりかねません。

バッテリーの充電について

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取り出したバッテリーを充電します。普通は業者さんに依頼することになると思います。金額的には、2000円~3000円程度の出費ですむと思います。ただし、充電のやり方しだいでは、バッテリーの寿命を縮める場合もありますので、整備工場や電装屋さんではなく、ガソリンスタンドに依頼する場合は、以下のことを伝えて下さい。

ここから先は充電器をお持ちの方もご参考にして下さい。先ず、バッテリー補充液の注入口のキャップを全て取り外し、清潔なウエス等の上に置きます。その上にもウエス等をかけて、砂ぼこり等の付着を防ぎます。その後補充液を規定量まで補充したら、充電を開始します。

バッテリーを充電する際に大事なことは、バッテリーの容量の1/10程度の低い電流で10時間程度かけてゆっくり充電してあげることです。満充電の確認は比重計で行います。電解液温度が20度の時に、比重1,28が満充電の目安です。密閉式の場合は充電器を外して1時間経過後の電圧、13.5V~14.5Vをめやすにしてください。容量がわからない場合は、インターネットで検索してみてください。それでもわからなければ、3アンペアぐらいの電流で5時間ほど充電します。その後の比重の上り具合を確認して電流値を加減して下さい。普通の車のバッテリーならば、6アンペア以上はないと思います。

時々、小さな泡が全ての部屋の電解液からまんべんなく出続けていて,バッテリー本体が熱くないことを確認して下さい。もし、熱くなりかけていたら、即座に充電器のスイッチを切って下さい。電流値を上げ過ぎて、電解液が、沸騰し、液が黒ずんでしまったら、バッテリーが使用不能になります。回復させる方法を私は知りません。くれぐれも、過充電には注意して下さい。充電終了後に充電器を外す際に思わぬ事故が起こりがちです。バッテリーを充電すると水素ガスが出ます。充電器のワニ口を外す前に、電源が切れていることを確認してください。万が一電源が入ったまま、ワニ口を外すと火花が出て、水素ガスに引火し、バッテリーが爆発します。不注意に起因する、よくある事故です。

充電の終わったバッテリーを取り付けます

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充電の終わったバッテリーを、取り付ける前にやるべきことがあります。先ずバッテリー液の補充口のキャップをしっかり締め付けます。次にバッテリー本体を水道水でよく洗い流します。充電時に水素ガスと一緒に飛び散った希硫酸を洗い落とすためです。洗い流さずに取り付けたとしたら、バッテリーを持ち上げた手が希硫酸に侵され、とても痒くなります。衣服に付いたら穴があきます。飛び散った希硫酸は乾燥しているように見えてもバッテリー本体の表面にしっかり残っています。乾燥した希硫酸は湿気を呼びます。そのまま車に取り付けると、乾燥したように見えていた希硫酸が、空気中の水分と結び付き、液体に戻ります。液状の希硫酸はバッテリー廻りの車体の金属部分を腐食させます。一度希硫酸に侵された金属は中和処理をしても、腐食の進行を止めるのは困難です。ご注意下さい。

取り付けは取外し時と逆の手順でおこないます。基本の鉄則を守り、プラス側から組み付けます。その際、バッテリーの両方の電極と車両側のバッテリーターミナルの接触面を良く磨きグリスを薄く塗っておきます。電蝕による接触不良を防止できます。プラス側の次にマイナス側を組付けたら、バッテリーホルダーを取り付ける前にエンジンをかけてみます。セルモーターが勢いよく回って、エンジンがかかれば、あとは、バッテリーホルダーでバッテリーを固定すれば、完了です。もし、お財布事情が許すなら、新品のネジとホルダーを使用したほうが、次回、バッテリーを取外す時に作業が楽になります。ネジにもグリスを塗って取り付けましょう。これも、次回のためです。

オルタネーターの発電量とバッテリーへの充電

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自動車のバッテリーは、2次電池のスターターバッテリーです。一番大きな役割は、エンジンを始動させるためにスターターモーター(セルモーター)を回すことです。モーターを回すと、電気を消費します。消費してばかりでは、いつか、電気がなくなります。しかし、2次電池は繰り返し充電することが出来ます。充電するためには、充電器か、それに相当するモノが必要です。その「モノ」がオルタネーター(直流発電機)です。

バッテリーは、始動時にスターターモーターに電気を供給し、自動車の運行中にも電気で作動する部品に電気を供給しています。電気が減ったらオルタネーターから電気をもらい、蓄えます。この繰り返しで電気の量を維持しています。公称電圧12ボルトのバッテリーの基準電圧は、約12.6ボルトです。オルタネーターは、約14ボルトの電気を発電します。この、電圧の高低差により、充電が行われます。バッテリーがいかに高性能でも、電気をくれるオルタネーターなしでは、働き続けることは出来ません。

オルタネーターは、エンジンとベルトで繋がり、回されることで発電します。バッテリーが電気をたくさん要求すれば、オルタネーターはたくさん発電します。バッテリーはお腹がいっぱいになると、電気を要求しなくなります。しかし、要求がなくても、オルタネーターは無駄に働き続けます。エンジンにとって、オルタネーターを回すのは大きな負担です。そこで、省エネ、排ガスの低減のために、不要な時は発電をやめて、抵抗の少ない空転状態になるオルタネーターが登場し、多く使用されています。

あまり知られていない裏技です

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過放電とは、バッテリーの電気を放電終止電圧(取り出せる電気を全て取り出した状態、約9.6~10.5ボルト)以下まで放電させてしまった状態です。長期間使用せずに自己放電してしまった、ライトを消し忘れた等の理由で過放電になることは、よくあります。重篤な過放電の場合充電器に繋いで、電源を入れても、アンペアメーターの針が振れなかったり、異常な振れ方をすることがあります。

また、性能の低い充電器では、過放電により、電解液の濃度が薄くなり、大きくなった内部抵抗に負けて、充電が出来ない、いつまでたっても満充電にならないという現象が起きることがあります。充電系統が適正に機能していて、丸一日エンジンをかけたまま放置しても、問題のない救援車と、ブースターケーブルを用意出来ることを前提として、対処方法をご紹介します。

先ず、過放電したバッテリーに補充液を規定量まで補充します。次に、救援車のエンジンをかけて(この時、救援車のエアコン等電気負荷になるものは、全てオフにします)救援車のバッテリーのプラス側の電極と、過放電バッテリーのプラス側の電極を赤のブースターケーブルで繋ぎます。次は、救援車のバッテリーのマイナス側の電極と過放電バッテリーのマイナス側の電極を黒のブースターケーブルで繋ぎます。あとは、そのままで丸一日放置します。一日たったころには、過放電バッテリーも、通常の充電が可能な状態に回復しているはずです。もちろん、内部でショートしたバッテリーや、他の理由でダメになったバッテリーには、効果がありませんが、試してみる価値はあると思います。

新品のバッテリーを補充電する理由

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新品のバッテリーを購入したら、車に取り付ける前に補充電を行うことを強くお勧めします。購入先が、専門の業者さんや整備工場ならば、問題無いと思いますが、プロの方が多く在籍されているとは考えにくい、ガソリンスタンドや、インターネット、ホームセンター等で購入した場合は、失礼ながら、在庫期間中の定期的な、補充電の実施が疑わしく思えます。取り付け直後には正常にエンジンをがかかったとしても、出先でもエンジンがかかるかどうかは分かりません。何事にも、100%大丈夫なことなどありえませんが、安心するための保険的意味合いでも使用開始前の補充電と、電解液の比重確認、電解液レベルの確認は、行うべきだと思います。せっかく新品を購入したのですから、可能な限り100%に近い性能を発揮させ、長持ちするように初期メンテナンスをおこないましょう。電極へのグリス塗布もお忘れなく。

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