dawnblueⅡ

dawnblueⅡ(前のブログ、溢れちゃったので、増築)

Electronics(エレクトロニクス)

Category: オートバイ  
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以下、2012年2月10日に書いた記事
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バッテリーってのは、
水タンク

電気を水に例えると、
水をタンクに貯め込むものなのね。

で、電圧は水の位置とし、高い位置にあるほど、位置エネルギーが多くなるわけだ。
高い位置にあれば、高い水圧が掛かるので、それを電気では電圧というのね。

水流は電流で、上の絵のように、位置が同じでパイプも同じなら、同じ仕事量(エネルギーを放出できる)になるわけ、
ただし・・・・・貯められている量(タンクの大きさ)によって、その仕事量を継続できる時間に差がつくんだ。
セルモーターを回す時間(回数)が異なるってわけ。

んでバッテリーの劣化というのは、
水タンク2

タンクの大きさが少しずつ、小さくなって行っちゃう、って解釈をしてほしい。

電圧計で計測するってのは、タンクの置かれている高さの測定をしていることなんだ
タンク自体の大きさは測定できない。だから、バッテリーの劣化具合はあまり判らないってことなんだよ。


ここからは余談というか、今までのことと混ぜて考えると混乱しちゃうかもしれないけど・・・
電圧計で計測しても全く無駄ではないという意味なんだけど、
充電放電

バッテリーの充電状態を電圧計だけで確認しようとすれば、こんな感じのグラフになる(黒)
放電をし続けると、一気に落ち込むところ、ここで、バッテリーは死亡ってわけで、そこに達すると、
充電しても、元の様に復活はしない

ニッカドやニッケル水素なんかは完全放電させてから充電してね!ってタイプだけど、
鉛蓄電池はその逆で、完全放電させちゃ駄目なんだ。
(あ、ちなみにニッケル水素も継ぎ足し充電可になっているけど、やっぱり、イマイチなのは使ってみるとよく判る、リチウムイオンは高いだけあって、それも可能になってるけど、充電回数で寿命に達したら、即死)

鉛蓄電池は、その角度が緩やかなトコのさらに左半分くらいで放電と充電をさせ続けて使うもので、
その時の電圧の差なんて、
0.01V単位でも、ちゃんと計測できるか微妙(さらに固体差が表れやすいので、判断は非常に困難)
劣化電圧

まあ、困難ではあるが、その非常に小さな差に気づくことが出来るセンスがあるなら、それ以前に、電圧計を設けなくても、感じるだろね!
というわけでございます。

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2012年2月10日に書いた記事、終わり
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というわけで、電圧計でバッテリーの劣化を読み取るのは、多分無理。というお話でした。

バッテリーの劣化はどうやって測定するのか?

鉛蓄電池は、放電する際に、硫酸鉛を発生し、それが負極に付着する。
放電し切ってしまうと、その硫酸鉛は負極表面で固く結晶化し、、充電を施しても電解液に溶け戻らなくなる。
(つまりそうなると、充電しても、元々のバッテリー容量を確保出来ず、バッテリー容量の減少を引き起こす、
バッテリー上がりを起こすと、元通りには戻らず、バッテリーは寿命を迎える)

その現象は、「サルフェーション」と呼ばれる。

また、放電仕切らなくても、充放電を繰り返すうちに負極表面に硫酸鉛が蓄積されて行きほどなく寿命を迎える
(経年劣化による寿命)

そもそも、バッテリーとは、電気を電解液中の硫酸のイオンとして蓄えるものであり、
バッテリーの正極、負極の面積と電解液の量によって、蓄電量は左右される
(もちろん極板が大きく、液量が多いほど大容量となる)

bat02.jpg

とまあ、そういうことで、サルフェーションによって、負極の表面積が減少し、バッテリー容量も減少する
ってことで、判ってもらえたんじゃないか?って思う。


サルフェーション除去が出来る充電器ってのは、サルフェーションに効果が無いとは言わないですが、
多分、初期の出来立ての硫酸鉛には効果があるだけで、過放電され、結晶化した硫酸鉛には、効果は薄いと思います。

というのも、電気ってのは、わざわざ困難な流路を通らないのです
正常な極板から、電解液に流れてしまうだけで、、硫酸鉛にはほとんど流れません。

面積が減少して流れる電流が少なく、一応、電解液中には、イオンが貯まり電圧は元に戻ります。
なので、本来の充電量を待たずに、充電器は充電が完了したと誤判断してしまうのです。

その状態で、いざ、放電とした場合、結晶化した硫酸鉛によって、極板の面積が狭いために、相対的に内部抵抗は増大し
容量としては目減りした状態(バッテリーの劣化)ということに陥るわけです。


あとね・・・蓄電池って、温度によって、容量が増減するように感じられます。
寒い時は、電解液が不活性で、化学変化が起こりにくく、本来の容量よりも少なくなります。
解りやすく言えば、真冬に屋外に置いたバケツ、、氷が張って水の量が少なくなる
(氷は固形で不活性としてね)
冬にバッテリーを上げることが多いのは、バッテリー自身が不活性状態なのに、エンジンも冷え冷えで始動が大変ってことでござんす。


ということで、まとめると

・電圧計ってのは、電位を計測するだけ、水に例えると水位を計測している。なので、その蓄えられて居る水の量は計れない。
・電気は導体の断面積が広いほど流れやすい
・サルフェーションで極板(これも導体)の面積が減少するため、内部抵抗は増大、なおかつ蓄電容量は減少する。
・強固に固まった硫酸鉛(サルフェーション現象による)は、簡単には電解液に溶け戻らない。
・充電を施しても抵抗の少ない(結晶化した硫酸鉛に比べ)極板から電解液に流れるだけ。サルフェーション除去を謳う充電器は気休め程度とすべし
・冬は化学変化も不活性となり、バッテリーの蓄電量は減少する。

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なんというか、とりあえず、オームの法則くらいは理解していて欲しい

バッテリーは自ら電気を発生するものであってそれに別の電源(発電器、充電器)を接続し本来のバッテリーが流すことが可能な電流の方向と逆に流すことで、充電するわけなのだから・・キルヒホッフの法則も理解してないとね!



最期に、セルフスターターでエンジン始動中のとき、バッテリーの両端の電圧は10vを下回ってもそれは、あまり問題じゃないと思う。

バッテリー内は内部抵抗が存在し、セルフスターターの定格電流値が例えば10Aだったとすれば、
0.1オームの内部抵抗であっても、1Vの電圧降下が見られるわけですよ。

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Comments

流石に詳しい・・・ 
ここんとこ、ブログチェックする暇がなかったので、先にググっちゃいました(w;;
こちらを先に見とけば理解も更に・・ 勉強になりました。

やっぱり、乗ってないバイクのバッテリーは早目に新品に交換して、
以降は定期的に乗ってやろうと思います。
特にボルティーのバッテリーは既にサルフェーションが進んでると思われ・・
(充電器で満充電して走っても、2日放置で上がってたりするので(´・ω・` )

 
こんにちは、

かなりのトコで端折ってたり、厳密には??だったりしますが、まあ、否定しなきゃならないほどでもないってくらいの解釈でお願いします。
キチンと書くとたぶんついて来れるのは、その手の技術者だけになっちゃいますから、微妙に間違いでも判りやすい書き方してます(汗)

あとは、異なる抵抗を並列接続した場合に流れる電流とか、計算に用いるのは定電圧電源ですが、現実にはそんな理想的な電源は存在せず、発電機やバッテリーの起電力とそれらの内部抵抗で電圧降下を差し引いて電圧が同じになるトコでバランスすることになります。

ちゃんちゃん!(笑)

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