回生ブレーキで鉛バッテリーにどれほど充電可能なのか

質問

クルマの回生ブレーキでの充電は、バッテリーの種類によって違いがあると思います、

リチウムイオンやキャパシタは構造面で素早い充電効果が得られると思いますが

鉛バッテリーに充電するのは疑問です。なぜなら減速停止直前の数秒から10秒程度で

鉛バッテリーに充電できるとは考えにくい、なぜなら鉛バッテリーは電極からイオンを発生して

充電するしくみにおいて数秒の発電が充電にならないうちに終わるからです。

自分でも鉛バッテリーを充電しようとすると数時間以上はかかります。

どなたか数秒で鉛バッテリーを徐々に充電する秘策をご存知の方教えてください。

仮に鉛バッテリーでも十分充電効果が得られるとしたら、高価なリチウムイオンや特殊な変換機を

要するキャパシタを２次電池に設定する必要がなくなります。

省エネクルマの理想形はシンプルであることです。

疑問視している通り、鉛バッテリーに困難な場合は高価なリチウムイオンなど

他の手段を選択しなければなりません。

詳しい方、どうぞよろしくお願いします。

回答No.3

yucco_chan · ベストアンサー

>充電のしやすさが鉛がニッケル水素よりしやすいところを

比較論です。
ラフな電圧制御、大電流（容量比）に耐えるため。

>冒頭に書いたように数秒の回生時間で鉛バッテリーが充電できる仕組みです

数秒で充電できない理由が分かりません。
（充電できると思ってます）
所有の充電器（の動作モード１つ）は、10mSのパルスで充電します。
0.1mS程度で充電するものも市販されています。
所有のバイクも1mS前後（エンジンの回転数によって変わる）のパルス充電です。
充電電流の実測値でもセルでエンジンをかけた後、数秒で１４V程度の電圧に回復（充電）して
その後は、パルス充電に移行しています。

>キャパシタの電力効率の悪さは

原理的に難しいでしょうね。
小さな電流で長時間かけて充放電すると効率はあがる。
大電流で充放電しても効率は落ちるが壊れない。
メンテナンスフリー（且つ長寿命）
　etc
上記特性が生かせる（許される）用途向きなのでしょうね。

>「＞」は左側が右側より勝っているという意味で解釈してしまいましたが

その通りです。鉛蓄電池が最も簡単な充電器で充電できます。
多くのリチウムイオン電池は、１セル毎に充放電制御回路が付いています。
付けなければならないほど、充放電時に爆発の危険性があるのです。

お礼

yucco_chanさん

どうも詳しく教えていただきありがとうございます。

鉛バッテリーは数秒で充電可能絵あることは驚きです。

今後は新しい動きであるキャパシタの動向を見つめてみたいと思います。

ありがとうございました。

回答No.2

yucco_chan

＃１さんの回答がそれなりに的を得ていると思いますが。。。

充電のしやすさなら
鉛蓄電池＞ニッケル水素電池＞リチウムイオン電池
の順番。
リチウムイオン電池は、充放電時に爆発の危険性があり、トヨタのプリウスなどでも採用が
長らく見送られてきましたが、少し前にやっと採用されました。

キャパシタは、評価が難しく、充放電制御は容易ですが、回生ブレーキのエネルギー回収に
使った場合は、電力効率が最低で、他のバッテリーに対して数分の１しか回収できません。

鉛蓄電池：重いけど安価。中国製の電動バイクなどに採用されている
ニッケル水素電池：コストパフォーマンスに優れる。多くのハイブリッドカーに採用されている。
リチウムイオン電池：軽いけど、高い、扱いが難しい（コストがかかる）、寿命が短い。
　　　　　　　　　　コストがある程度無視できる高級機に採用されている。
キャパシタ：軽い、寿命が長い、環境に優しい、電力効率が他の電池に比べて著しく悪い。

重量増加が問題にならない用途なら鉛蓄電池が良いです。
コストが無視できる用途ならリチウムイオン電池、
効率が無視できるなら、キャパシタ、
総合的には、ニッケル水素電池。

用途などによっては、併用もありです。

お礼

yucco_chanさん　ご回答ありがとうございます。

よろしければ、充電のしやすさが鉛がニッケル水素よりしやすいところを

もう少し詳しく教えていただけないでしょうか？

冒頭に書いたように数秒の回生時間で鉛バッテリーが充電できる仕組みです。

いただいたコメントでは総合的にニッケル水素が適しているとのことですので

今後は価格的に中間で安全性で有利なニッケル水素(トヨタが一番多く採用）の

動向を注視していきたいと思います。

キャパシタの電力効率の悪さはどう解決できるものかも興味があります。

マツダやホンダの動きですね。

いずれにしましてもご回答ありがとうございます。

補足

yucco_chanさんのご回答にある

鉛蓄電池＞ニッケル水素電池＞リチウムイオン電池の順番。というのは

「＞」は左側が右側より勝っているという意味で解釈してしまいましたが

右に行くにしたがって勝っていると捉えたほうがいいのですね？

すみません早合点してしまいました。それなら私の経験値と同じです。

それにしても回生の数秒で鉛バッテリーへの充電というのは、まだ疑問が残ります。

鉛の前にどこかに一時的に蓄えたり、また昇圧するなどの手段でもあるのかと思ってしまいます。

まだまだ鉛バッテリーに関しては勉強不足です。

回答No.1

RandenSai

非常に素朴な疑問なのですが、鉛蓄電池ではエネルギー密度（重量対電力比）がニッケル水素蓄電池の半分、リチウムイオン蓄電池の1/3～1/4しかないなので、同じ走行距離を得るためには重量がかさんでしまいます。また体積対電力比で見ると他のバッテリーとの格差はさらに大きくなります。それを敢えて採用するメリットが理解できません。

バッテリーそのものは安価かも知れませんけど、大手がどこも鉛蓄電池を使いたがらないのは、充電の問題よりも重くて大きいことが最大の問題で、また環境問題を考えた場合、有毒な鉛を大々的に使った製品はクリーンな製品イメージに反すること、というあたりが原因ではないかと思われますが、いかがでしょうか。ただ個人や小さい会社が内職的に、鉛蓄電池で走るEVを作るのはありでしょうけどね。

お礼

RandenSaiさん　ご意見ありがとうございます。私も同感で高率の悪い鉛バッテリーに充電する意図が

疑問でした。

クルマメーカーはそれぞれ方針の違いでバッテリー選択が異なります。

例

１、ダイハツ：鉛バッテリー方式(ミライース・ムーブ）

２、日産・三菱：ニッケル水素（デイズ・ekワゴン）

３、スズキ：リチウムイオン(ワゴンＲ・ハスラー）

４、マツダ・ホンダ：キャパシタ(アテンザ・アクセラ・フィット1300）

ダイハツとスズキではバッテリー価格だけで1万と10万の違いが

あると思います。

もし1万円の鉛バッテリーで充分な充電が可能なら高価なリチウムイオンなど使用する必要はないわけで、

さらにキャパシタなら寿命が永久ですからリチウムイオンのように10年で交換の必要性もありません

ダイハツの選択した疑問が残る鉛バッテリー方式と、高価で10年寿命のリチウムイオンのスズキ、に対して

最も効率的で安価で寿命の心配のないマツダ・ホンダのキャパシタ方式。この各社の違いが、

今後の省エネクルマの王道になり、そうでない方式のメーカーは誇大広告であったことになります。

誇大広告でない事を確認してみたいと思います。

キャパシタの価格は鉛バッテリーより少し高い数万円程度と予測しています。

この後に多くの方からの回答を期待してみたいと思います。