鉛バッテリーの充放電特性

質問

昭和のエンジニアです。自動車の12Ｖ鉛バッテリーに貫通型の直流電流計(URD社製)を取り付けて電流を監視しています。エンジン始動時は一瞬ですが放電50A以上流れます。その後、充電20A程度から10秒後には5A程度に落ち着きます。そこで充放電を考えると始動時1秒と仮定すると電力は50Ax1秒=50Asecの放電、その後5Aで10秒と仮定すると電力は5Ax10秒=50Asecの充電となり、バッテリーの電流の出入りはゼロになると考えます。勿論効率の問題は有ると思いますが合っていますか？
自動車系のHPを見るとチョイ乗りばっかりはバッテリーに良くないので30分程度は走らないとダメと記事にありますが理解できません。(自動車系HPに質問しても回答出来ないと考えここに質問しました)
どなたか回答頂ければ幸いです。

※OKWAVEより補足：「技術の森( 電子・半導体・化学)」についての質問です。

回答No.5

lumiheart

バッテリの無負荷開放電圧は13.8V
上がったバッテリの開放電圧は９Ｖくらい
https://www.monotaro.com/g/00355211/
DC12V/6.5A
この手で１０分も充電すると１２Ｖ以上にはなる
でも、スタータを回わすとピニオンが飛び出てカチンとゆーだけで回らん
その時の電圧は６Ｖくらいに落ちゃってる

３０分くらい充電すると１３Ｖ以上になって
スタータは弱弱しいが回せるよーになる
その時の電圧は９Ｖくらいまで落ちる

お礼

lumiheart様
回答有り難うございます。

回答No.4

lumiheart

>バッテリーの性能劣化等を考慮しても30分の走行が必要という

この説の根拠が知りたいって話？
ただまぁ、これは昭和時代の話じゃあないかな？

昭和時代の冬季には良くあったバッテリ上がり
他の車からブースタケーブルつないでジャンプスタート
で、エンジン始動後、何分アイドリングするか？ってのが
３０分だったような？
（本当のアイドリングでなく２千回転くらいに少し上げて）

１０分アイドリングしてエンジン停止即再スタートすると掛からん
２０分後、同様に再スタートするとクシュクシュと弱いが掛かる
３０分後、同様に再スタートするとビューンって掛かる

実体験です、ただ時間はヤマカン時間ですけど

お礼

lumiheart様　回答有り難うございます。

私にも色々な経験があります。
冬の朝、遅刻出来ない時は、起床時に充電とバッテリーの温度上昇の為充電器を接続した遠い記憶が有ります。

私は1988年製のミニクーパーを30年間乗り、当初はバッテリーケーブルの電圧降下を測定し電流換算したり、2005年には非接触の電流計を設計し、現在は改良版を軽自動車に載せています。

SDGSの昨今、30分の運転が必要とする自動車関係の人の記事に納得出来ない事はこの質問のきっかけの一つでは有ります。
エアコン、前照灯、制動灯、ワイパーなど起動時に変化は有るものの充電電流はすぐに戻りあまり変化しません。
自動車自体が電流を監視しているので充電制御が始まればバッテリーは満充電なので、それ以上の走行は無意味ではと思っています。

自動車メーカーの設計者にお話を聞いてみたいです。

ありがとうございました。

回答No.3

lumiheart

>エンジン始動時は一瞬ですが放電50A以上流れます。
https://monoist.itmedia.co.jp/mn/articles/1303/07/news005.html
概ね100A以上

>貫通型の直流電流計(URD社製)
https://www.u-rd.com/products/category_093.html
ACDCクランプメータ
https://www.hioki.co.jp/jp/products/detail/?product_key=1894
この手のクランプ電流計は応答速度が遅い（概ね２秒程度は遅れる）
実際には100Aで1秒間有ったとしても表示されない
この手の計測には高速表示タイプが必要です

アイドルストップシステムの普及がもたらすスターターの革新
https://monoist.itmedia.co.jp/mn/articles/1304/10/news017_2.html
「軽く想像しただけで、数十万回もの使用回数に耐えられる必要が出てくるわけです。」
なのでバッテリ寿命が短い
https://www.goo-net.com/magazine/knowhow/drive/44579/

お礼

lumiheart様　回答有り難うございます。

直流電流計は便宜的に記載したもので、実際はURD社の汎用直流電流センサ・貫通型HCS-ASシリーズで応答特性など完全に理解しています。オシロで波形観測すれば多分100A以上流れていると思いますが、説明上50A以上と記載しました。(自動車のサービスマニュアル上は拘束時370A以下の記載があります)

回答No.2

ohkawa3

回答(1)再出
釈迦に説法のようで恐縮ですが、
蓄電池の充放電は、エンジン始動時だけでなく、走行状態によって充電電力が変化しますし、エアコンなどの消費電力によっても変化します。また、停止状態でもある程度は自己放電します。
このような総合的な事象を考慮して、30分程度は走らないとダメのような表現をしているのではないでしょうか？

私自身、定量的なデータを手元に持ち合わせている訳ではないので、抽象的な回答しかできずに申し訳ありません。
もっと追及なさりたければ、ご自身で定量化なさってみたら如何でしょうか。

お礼

ohkawa3　回答有り難うございます。

充放電量は10秒後に平衡する事は理解出来ましたが、実際そうなのでしょうか。
バッテリーの非直線特性も理解できます。
電流を観測すると始動後10秒経過すると電流は減少傾向にありますが約10分経過すると充電制御が始まり充電と放電を繰り返します。
充電制御が始まるという事は満充電に近い状態だと思います。
また一般的なトリクル充電電流の2A程度なら「過充電にならない」なんて事は無いと思います。
始動時のストレス回復までは過充電にならないなんて事も無いと思います。
バッテリーの性能劣化等を考慮しても30分の走行が必要という自動車関係の人の記事はどうにも理解出来ません。
自己放電による電気量低下も無視できる程度で1分も走行(充電)すれば元に戻るのではと思います。
長々と思っている事を書きました。
どうも有り難うございました。

回答No.1

ohkawa3

充電量（電流×時間）と放電量（電流×時間）がイコールであれば、蓄電池に蓄えられる電気量は一定範囲に維持されるので、それ以上に充電時間を延ばす必要はないとお考えになることは合理的と思います。

一般的に言われている「30分程度は走らないとダメ」というのは、放電量に対して充電量は余裕をもって上回ることが望ましいことを示していると思います。

蓄電池の劣化は、充放電量の積算だけで表わすことができる線形的な単純な現象ではなく、過充電よりも過放電の方が劣化に対する影響が大きいことなどの経験則に基づいて、ごく単純化したのが「30分程度は走らないとダメ」という表現のように思います。

蓄電池が満充電付近でエンジンの始動を繰り返す場合、充電量がゼロに近い状態でエンジンの始動を繰り返す場合では、蓄電池に加わるストレスが異なると思います。また、周囲温度が高い場合と、低い場合でも蓄電池に加わるストレスは異なると思います。