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図1は某ML(VML)の大御所「TakeN!(高っけ〜な!)」氏のホームページからパクった図です。
同氏のホームページには、バッテリに限らず、キャンピングカー全般に渡り非常に詳しく且つ判り易く纏めて下さっていますので、是非参照して下さい。
http://homepage2.nifty.com/TakeN/Sub_980926.htm
と、丸投げするのもなんですので、以下に私なりに補足します。合わせてご利用下さい。
1.バッテリについて(全般)
メインバッテリとサブバッテリは、その用途に応じて、それに適応する特徴を持っています。
メインバッテリは通常「エンジンを始動する際にセルモータを回す(短時間ですが、かなり食われる)」のが主たる用途です。エンジン始動後は、即座にオルタネータ(エンジンに付いている発電機)が発電を開始し、本来の用の車載電気機器で消費される電気の殆どがオルタネータで賄われます。そして余った電気がメインとサブのバッテリの充電に回されます。エンジンの回転数によりオルタネータの発電量は変わりますが、大型のフオグランプ、カーオーディオシステム等々をゴチャゴチャ後付装備して電力を浪費しない状態では、バッテリは僅かながらでも常時充電されていると考えて良いでしょう。そして、サブバッテリに比べてメインバッテリは通常オルタネータの近くに搭載されており、より太い配線(電気抵抗が少ない)でオルタネータに接続されていますので、より多く充電されます。即ちメインバッテリは「セルモータ駆動にちょっと使われた後は、絶えず充電」され続ける(過充電気味になる)ことから、それに強いように作られてます。その反面、頻繁に空近くなるような使われ方(エンジンを止めて長時間ラジオ等の車載電気機器を使うとか、ライトを消し忘れる等)がされると、劣化し易い傾向があります。
また、バッテリは充電時、特に急速充電したり過充電した時には、電解液が分解されてガスが発生するといった性癖を有していますので、過充電気味で使われるメインバッテリは、通常このガスをバッテリ外部へ逃がすよう開放型(穴が開いている)構造をしています。
これに対してサブバッテリは「エンジンを止め(オルタネータ無発電)、外部電力も得られない」場合に「自己の蓄電量だけで電気機器に電力を供給する」といった場合を想定して装備されていますので、必然的に「空近くなるまで使われ」「機会を見て目一杯充電される」といった繰返が多くなります。そのような出来ることから「“ディープサイクル”(深くまで繰り返し使用可能な)バッテリ」と呼ばれる所以です。
また「車室内に搭載されても良いよう、発生ガスがバッテリの外(室内)に漏れないよう密閉された構造」になっています。即ち、メインパッテリとは完全に異なる運用コンセプトのバッテリである訳です。
但し、決して「積極的に空になるまで使い、パンパンに充電するような使い方をして下さい」と推奨している訳ではありません。「あくまで、そのような使い方も出来ますよ」ということであり「空になるまで使って、パンパンに充電する」を繰返すと劣化が進み、短寿命に終わることに変わりはありません。
また、密封構造ですので、充電に際しては、極力ガスが発生しないよう配慮する必要があります。
急速充電したり過充電を続けると、寿命が短くなるどころか「即死(即破裂、即お釈迦)」となり得ます!
2.バッテリの“蓄電量”について
バッテリの能力(溜めておける最大電気量)は一般に、使用者の便宜上「アンペア・アワー」で表します。これは「どれだけの量の電流〔アンペア:A〕をどれだけの時間〔アワー:H〕流せるか」を意味します。
但し「完全に空になるまで使えば」の話であり、実際はそのような使い方は好ましくありませんので、「アンペア×アワーは、おおよその目安」と思っておくのが良いでしょう。
例えば「100AH(フル充電)のバッテリで、消費電力60Wの機器が何時間使えるか?」という命題を解くとしますと、理論上は下記計算から「20時間」ということになります。
消費電力〔W〕=電圧〔V〕×消費電流〔A〕 (→ 消費電流〔A〕=60W/12V=5A)
バッテリ能力〔AH〕=消費電流〔A〕×使用時間〔H〕
∴ 使用時間〔H〕=バッテリ能力〔AH〕/消費電流〔A〕=100AH/5A=20時間
しかし、図1にも示す如く、バッテリに溜まっている電気量が少なくなってくるとバッテリの電圧が(比例関係に無いものの)次第と下がってきますし、電流も電線の抵抗等により少なめになります。更に、電気機器の中には、「電圧が一定値以下になると動かない」といったものもあります。従って、上記はかなりアバウトな推定値であり、実際どれだけ使えるかは「何時間使えば、バッテリ電圧が10.5Vまで下がるか?」を実験で求めておくのが確実かと思います。なお、上記の計算は一応、「12VCDで動く50W機器」を想定しています。「100VACで動く50W機器」の場合はバッテリのDC電力をインバータで一旦100VAC電力に変換してから機器へ供給することになり、その変換時のロス分使用できる時間はやや短くなります。大よその目安として使用時間を求めるのなら、12VDC機器でも100VAC機器でも上記の計算で算出できます。
3.バッテリ使用の全般的注意事項
バッテリは(それ自体は)『わたしゃ、ええ加減空になったンで、もう電気は出さん!』とか、『満杯(バンパン)になったンで、電気流し込まれるンお断り!もう食わんゾ!』といった造反機能はありません。使用者が『オラ! 電気出さんかい!』と無理強い(残蓄電量にお構いなく、バンバン使う)すると「完全に空になるまで(泣く泣く)電気を流し出し続け」ます。
また『オラオラ! もっと電気、食い溜めせンかイ!』と無理やり充電し続けますと「体を壊し」ます・・。
従って、バッテリを労わる気がある(若死にしてもらっては困る)面々は「バッテリに、今どの程度電気が溜まっているかナ?」に注意を払いながら「蓄電量が一定量以下になれば、使用を止める」とか「パンパンになったら、充電を止める」といった配慮をしながら使う必要があります。
ところが、先にも述べたように、バッテリは、下記のようなヤヤこしい性癖を有しています。
@ 溜まっている電気量を直接的に知る術が無い。
A 蓄電量と電圧は、直線的な比例関係にならない
溜まっている電気量が半分なっても、電圧は半分にならない(12V近辺になる)13VDCで満杯でも、0Vを示していても、10/13溜まっていない(ずっと少ない)このため、結局は「電圧を測り、最初の図に従って残蓄電量を推定する」しか術が無いわけです。
バッテリ電圧を測るには、「電圧計又はテスター」が必要ですので、車に載んでおくとよいでしょう。
キャンピング・カーでは【サブバッテリの電圧をモニターしていて、それが一定電圧(例えば10.5V)以下になると、サブバッテリをそれに繋がる電気機器をから切り離してしまう】といった保護回路がサブバッテリ系統に組込まれているケースが多く、現に私のJB-470もそのようになっています。この場合は「バッテリが極度に空になるのが未然に、自動的に防げます」ので、バッテリ電圧を測らなくでも安心して使えます。(尤も、残量を把握しておかないと、突然停電して慌てますが・・・)このようにしてあるのは、主に下記の2つの理由はによると考えて良いでしょう。@ バッテリ延命:サブバッテリが過度に空にならないようして、延命を図る。A 安全性向上: 所謂フェール・セーフの考えに基づき「一定の電圧以下では、電気機器を“積極的”に作動させない」ようする。(注1)
(注1)車の搭載される電気機器には、白熱電球などのように「電圧が下がってもそれなりに(暗くなるが)使える」といったアバウトなヤツもいますが、ICなどのお利口な部品を使った機器は一定電圧以下になると使えません。「電圧低下を自動的に検知して、自分の作動を自ら止めてしまう」といった更にお利口さんなら問題は無いのですが、中には「電圧が下がったが故に、血迷って誤作動をし始める」といった、中途半端にお利口な機器もあり得、ガスヒータなどが誤作動しますと、命に係ることになりかねません。コーチビルダーは、将来どのような機器をユーザが載むかまでは予測できません。
そこで「一定以上電圧が下がれば、完全に電力を遮断してしまえ!」(サブバッテリに繋がる全ての機器をつかえなくしてしまう)は、安全面で意味がある訳です。
このような制御回路はリレーと電圧検出素子を組み合わせれば自作出来ますヨ。
4.サブバッテリのデュアル(2個並列接続)装備について
サブバッテリをデュアル装備する場合は、必ず「満充電した新品バッテリを2個同時に装備」して下さい。また、一度デュアル装備したら、その組み合わせで両方とも寿命が尽きるまで使うようして下さい。
バッテリは、電気機器を一切使用接続しない(電気を使わない)でも、自己放電(自分で勝手に電気を消費する)といった特性を持っており、また、この自己放電量はバッテリの劣化状態に応じて変わります。性能が劣化した古いバッテリ程、自己放電が大きくなる傾向にあるようです。従って、古いバッテリと新しいバッテリを並列接続すると、自己放電量の少ない(通常新品の)バッテリが自己放電量の大きい(通常古い)バッテリを“充電する(新品バッテリから古いバッテリへ電気が流れる)”状態が生じ、両バッテリとも、負荷を繋がなくてもどんどん劣化が進み、共倒れになる可能性が極めて強いからです。
「古いバッテリを棄てるのは勿体無い」は判りますが、新品のバッテリが早く寿命に達することになり得ますので、長い目でみたとき、どちらが徳か、損得勘定してみて下さい。
「まだ使えるので棄てたく無い!」面々は「キャンピングカーの電源系統とは完全に切り離して、独立に使う用途を編み出す」ようするのが良いでしょう。例えば「独立配線した電球のバッテリとして使う」等々です・・。
5.サブバッテリの充電について
サブバテリを充電する方法としては、下記が考えられます。
充電方法 充電電力源
@ 車載の充電器で充電する 商用100VACを充電器でDCに変換
A 走行充電する 車のオルタネータDC出力
B ソーラ・システムで充電する ソーラのDC出力
C 携帯発電機で充電する 携帯発電機のDC出力
D 市販バッテリ充電器で充電する 商用100VACを市販バッテリ充電器でDCに変換
何れの場合に於いても、最終的にはDC電流を「オラ! 食え!」と無理矢理バッテリに流込む訳ですが、その「無理強いの度合いに手加減を加えないと、バッテリ・・死にます!」。
一般的な、ディープサイクルバッテリ(密封型)の充電の仕方は下記の如くです。
(図1を基に説明しますと、下記のような手心を加える必要があります。)
A) バッテリの電圧が12.6Vになるまでは「内部で極力ガスが発生しないような電流値」に制限してバッテリに電気を流しこむ。そうしないと、破裂する恐れ大です。
B) 12.6VDCに達した以降は、過充電(12.8VDC以上)にならないよう、時間をかけて少しずつ電流を流し込む。この「時間をかけて少しずつ電流を流し込む」は下記の方法があるようです。B1)少ない充電電流に制限(細流充電とかトリクルチャージとか言います)経験則に従って、一定時間、流し込む。 B2) 「細流充電で暫く充電しては充電を停止してバッテリ電圧を測る」といった充電サイクルを12.8VDC(満充電)に達するまで繰返す。B3) 「通常の電流値で極短時間(パルス的に)流してはバッテリ電圧を測る」といった充電サイクルを12.8VDC(満充電)に達するまで繰返す。
バッテリ充電とご飯炊きはキャンピングカーのルーティン・ワークと言えます。
両手順を表1に要約しますので、ご参考下さい。
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