【バッテリ 雑談】     (by ブーメラン

はじめに



キャンピングカーには、ベース車用のバッテリ(メインバッテリ)とコーチ用のバッテリ(サブバッテリ)が装備されていますが、これらのバッテリを、より長持ちさせるコツは下記に尽きます。

【バッテリに溜まっている電気の量(蓄電量)を極力少なくしないよう配慮して、使う】

要は、両バッテリ共「極力、パンパン状態(お約束・・早速出ました!)にし、極力ケチって使う」よう心がけることが肝要である・・ということを先ずはご理解下さい。
『ならば、どうすれば、バッテリに今溜まっている電気の量が判るン?』と問われれば、『あの〜・・済みません。正確には、判りまシェ〜んm(__)m』としか答えようがありません。実は、困ったことに「今バッテリに溜まっている電気の量を直接的に測る手段が無い」ンです。でも、バッテリの電圧を測ると、おおよその検討がつきます下図がその「バッテリの電圧を測って、バッテリの蓄電量を推定」する目安でして、これさえ覚えていれば、実質的にバッテリを巧く利用&管理できます。(非常に役立つ図ですので、切り取ってキャンピングカーに貼っておくようお勧めします。)

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図1

 

図1は某MLVML)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「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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ケース@及びD
充電器(商用100VACDCに変換して出力)を使用して充電する場合には、充電器の充電能力が大きいことから、バッテリ電圧の測定と電流制御機能を有する(所謂「ディープサイクルバッテリ対応」とか「スグレモノ」と呼ばれている)充電器を使うのが良いでしょう。

コーチビルダー製キャンピングカーには、通常この種の全自動充電器が搭載されている筈です。そうでないキャンピングカー(自作を含む)をお持ちの方は全自動充電器に交換すると良いでしょう。またこれから市販バッテリ充電器をお買い求めの方は、全自動式充電器を選ばれると良いでしょう。しかし、この自動機能を当てにしてバッテリに接続したまま放置すると、思わぬ事故が発生する危険性があります・・。御都合の宜しき最も早い機会に、バッテリ充電完了を確認して取り外して下さい。

ケースA 走行充電

この場合は、ベース車のオルタネータのDC発電電力で、メインバッテリとサブバッテリを並列接続して同時に充電する訳ですが、オルタネータとこれらバッテリをどのように接続するかによって、下記の方式があります。

● 手動式  
手動のON/OFFスイッチを経由して、メインバッテリーとサブバッテリーを並列に接続し走行中に充電をする方式です。最もシンプルな方法で、故障する確率が低い反面、スイッチをONにしたまま放置すると、特性が各々異なるメインとサブバッテリが並列接続されっぱなしになり「バッテリの食い合い」問題が生じます。またこのスイッチを運転席に装備する場合は、両方のバッテリからこのスイッチまでの配線長が長くなりの電線による電圧降下や、配線が傷ついてショートする可能性が大きくなる等の問題も生じます。

● リレー式

リレーを利用してメインバッテリとサブバッテリを並列に接続し走行中に充電をする方式です。
リレーを作動せる方法によって、更に下記に分かれています。
手動タイプ:
前述の手動方式と異なり、手動スイッチを設けてリレーのONN/OFFを遠隔操作するする方式です。このスイッチへの配線による電圧降下問題は生じませんが、スイッチをOFFにし忘れると、手動式と同じく「バッテリの食い合い」問題が生じます。
イグニッション連動タイプ
車のエンジン・キーを
ONにして、イグニッションに通電するとリレーが作動してオルタネータとバッテリが接続される方式です。このタイプは電圧降下が少なく、比較的走行距離が少なくても効率よくサブバッテリーを充電することが出来ると言われていますが、エンジンを止めた状態でイグニッションON位置にすると「バッテリの食い合い」問題が発生します。
電圧関知タイプ
オルタネータの発電電圧が一定値以上になるとリレーを
ONにする方式です。エンジンが止まっている場合は当然リレーはOFFになり、メインバッテリとサブバッテリも切り離されますので「バッテリの食い合い」の問題は生じません。
また「サブがスタータを回そうとする(よくある笑い話)」も生じません。しかし、車載電気機器を多用すると、オルタネータの電圧が規定値以下に下がってしまい(よくある話)リレーがOFFになり、サブバッテリは充電されません。
● アイソレーター式
オルタネーターからメインバッテリーへの充電電流を、アイソレーターを使用してサブバッテリへ分配してサブバッテリーを充電する方式です。この場合電流は「オルタネータから各バッテリへの一方通行」となりますので、リレー方式のような「バッテリの並列接続」とか「サブがスタータを回す」といった問題は生じません。しかしその反面「リレーに比べ、アイソレータは壊れ易い」といった問題があります。
       自動制御式 
充電の開始・停止・電流などを自動的に制御する機能を有する「スグレモノ走行充電」方式です。
前述の各方式(手動式、リレー式、アイソレータ式)は何れも、サブバッテリの充電状況にお構いなくオルタネータがバッテリを(発電電力に余りがあればの話ですが)無制御で充電しよりまので、発電量の大きなオルタネータの場合はバッテリが過充電されてしまうことになります。
現に、アメ車などでは強力なオルタネータが搭載されていることがあり、この自動制御式にしておかないと「過充電でバッテリを殺ってしまう」といった問題が生じます。
幸か不幸か、国産ベース車には、押並べて発電量の少ないオルタネータが搭載されています。
従って「バッテリを充電する余力が殆ど無い」のが現状でして「走行充電によるバッテリ過充電」など、全然配なくバンバン走れます・・・。
このMLでもよく「あまり走行充電できない」が話題になりますが、全然異常はありません・・。実は「国産ベース車は、ご丁寧にもハナからそうなっトル!」訳です。
「あまり走行充電できン! 強烈なオルタネータ載ンだる!」面々は「自動制御式をお忘れなく!」
搭載した新品サブバッテリ(メインバッテリも・・)を片っ端から・・殺すことになります!

ケースB ソーラ充電
ソーラ・システムは、夏場の太陽がガンガン当る状態でも、50W(13V出力で4A弱)程度の発電能力しかありませんので「もっぱら細流充電を専門とするバッテリ・チャージャ」といえましょう。
特に冬場、日照強度も時間も少なくなりますので、「自己放電を補うのに四苦八苦状態」です。しかし夏場の好天時は結構長時間(一日10時間、1週間で70時間?)僅かながらですが、長時間連続して充電し続けますので、無制御だと過充電になってしまう可能性があります。
通常、ソーラシステムは「光発電パネル(黒っぽい円盤=アモルファスをガラスケース並べてたヤツ」と「制御器」がセットで売られていますが、この制御器には「バッテリ電圧を測りながら過充電にならないよう充電に配慮するスグレモノ機能」が付いています。
これからソーラシステムの導入をお考えの方は、「制御器も込みで購入」される良いでしょう。なお、キャンピングカーを車庫に大事に保管なされる方は、ソーラシステム、買っても・・無意味です!

ケースC 携帯発電機で直接充電

携帯発電機には、100VAC出力に加え12CDC出力を出せるヤツがあり、DC出力を直接バッテリ端子に接続出来るケーブルも付属品として売っています。(私のHONHA EU-9iもそうなっています) これを使えば、当然「何時でも、何処でも、即充電 (^^)v」と相成ります・・が、スグレモノ充電機能は付いていませんので、この方法でサブバッテリ(ディープサイクルバッテリ)を充電するのは止めた方が良いでしょう。あえてやるなら、サブバッテリの電圧と発電機のDC出力電流を測りながら手動で(図1に則って)充電するといった面倒臭いことになります。

商用電源代わりとして発電機の100VAC出力をキャンピングカーの外部コンセントに接続してやれば、あとは車載のスグレモノ充電器がサブバッテリを充電してくれますので、上記のような面倒くさいことをする必要は、全然ありません(旅先で、車載スグレモノ充電器が壊れた!といった場合を除き・・・)携帯発電機のDC出力は「セルモータ始動(メインバッテリが使えない場合)」が主たる用途であり、「序にメインバッテリも少し充電」的な用途に限定すべきでしょう・・。
でも、私は“無線用の独立装備した開放型鉛バッテリの充電”にこの手を使う予定です・・・。
「無線用バッテリよ、死ぬなら死ね! それもよかろう・・」 嗚呼、何と冷酷非情な・・私。
           長くなりましたが、今回はとりあえず、このへんで・・・