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充電制御車のバッテリ端子電圧（ 11V以下時の状態）

締切済

質問者：dango-man
質問日時：2020/09/18 22:20
回答数：6件

■質問の前提条件など

・（充電制御車, DBA-C11 ）
・バッテリーは、新しい（ SOC良好、SOH良好）

・バッテリー単体の I-V特性（概略）として、
- 開放時（ほぼ）＝ 12.7V程度（バッテリーの端子電圧）
- 10A程度で放電時＝12.3V程度（バッテリーの端子電圧）

・停車（エンジン停止）時のバッテリーの端子電圧
- ACC ＝ 12.5V
- スモールランプのみ点灯＝ 12.4V
- ヘッドランプのみ点灯＝ 12.2V

■ 質問

興味で、走行中デジタルマルチメーターでバッテリの端子電圧をモニターしています。

信号待ちや発進時にバッテリの端子電圧が11V以下まで下がることがあります。
（充電制御車なのでその程度まで電圧が下がることがあることは承知してます）
（充電制御車なのでSOCが常に変動していることも承知してます）

質問（知りたいの）は、11V 以下になっている時のことです。
故障という認識ではなくどんな制御をしてるんだろうという興味からです。

まず、単純にバッテリーのI-V特性から考えると、
端子電圧が、11V以下ということは、10A以上で放電している状態だと思えます。

しかし、その時、
AC、ヘッドライトなど電気を大量に消費するものはオフしている状態なので、
普通に考えると 10A以上で放電するとは思えないです。

バッテリーの端子電圧が11V以下の時はどんな放電状態（制御状態）
なんでしょうか？

・だれがその電流を消費しているのでしょうか？
・充電制御回路が、あえて、無駄に、どこかに電流を流して（消費させて）
捨てている状態なのでしょうか？
・あるいは、単純に、その時 SOCが低下していて充電停止中（放電中）
11V以下になるだけなのでしょうか
・などなど、

走行中の電圧測定はシガーソケットです。
そのあたりは私もケアしてましてシガーソケットとバッテリ端子の電圧差は0.1V程度でした。

No.1の回答に寄せられた補足コメントです。補足日時：2020/09/18 22:57
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質問（のポイント）がわかり難くてすみません。

(1) 訂正
11V以下 → 12V以下（11.x）、稀に 10.ｘ

(2) 補足、走行中の測定はシガーソケット
シガーソケット/バッテリ端子の電圧差は 0.1V程度（シガーソケットが0.1V低く出る）

(3) 補足
充電制御をしているので、
私の測定の範囲では、常に、11.8V程度（10.xも稀にある）～14.4 V程度で変動してます。
私の理解としては、だいたい12.5～13.0V程度を境にして、
以下なら放電（持ち出し）、以上なら充電かと思っています。

放電（持ち出し）の時、12.3程度～なら、
まあ、状況（制御動作のイメージ）が理解できるのですが、
（ヘッドライトもACなどもオフの状態で）11V代の時ってどんな状態なのかな、
どんなことが起きているのか、、ってのが、私の疑問です。

補足日時：2020/09/19 13:53
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> プラグやその前の何と言ったかなぁ。内部で結構火花が出る場所がありますね
要するに点火系ですね、イグニッションコイル（ + ディストリビュータ）など。

No.6の回答に寄せられた補足コメントです。補足日時：2020/09/24 00:28
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No.6の回答に対する補足コメントです。

お礼の文書は夜遅くて寝ぼけてました。出直します。

それ（点火系の電流）もあるかもしれません。
私が、想定/試算した電流はエンジン停止時ベースなので
点火系の電流が抜けてました。

それと、普通に考えて
充電制御のためSOC（充電状態）が変動していて、
そのSOCの悪い時なら、同じ放電電流でも、
11Vまで低下してしまうこともあるのかもしれないなぁ
とも思ってます。
（でも、実際の測定条件やデータから、
単純にそうとも思えないのが正直なところですが、
他に思い浮かびませんので、自己説得のため）

故障でないと仮定すれば、充電制御を設計した人は、
どんな制御仕様/思想で設計したのだろう？、とか、
省エネのために何かを犠牲にせざるえを得なかったのだろうなぁ？
とか、いろいろと考えてしまいます。

補足日時：2020/09/24 22:46
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回答 (6件)

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No.6

回答者：俺はパロパロ
回答日時：2020/09/23 19:18

私は電気はある程度理解できますが車が良く分かりません。

色々皆さんの言う事と質問者さんの言葉から判断すると
ダイナモから発する１２Vが何かで負荷がかかって1Vの電圧降下が起きると言う事ですね！
車ってエンジン回転を上げる時プラグやその前の何と言ったかなぁ。内部で結構火花が出る場所がありますね！？プラグに高電圧を送る場所なのかな？
そんなこんなでの電圧降下が一瞬起きるとの判断では無いのでしょうか？

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この回答へのお礼

有難うございます。

> 何と言ったかなぁ。内部で結構火花が出る場所
ディストリビューターでしょうか
（進化して最近の車にはないようですが）

何の根拠もないのですが私がイメージしていたのは、
a) 漠然とパロパロさんのおしゃるようなこと（普通の電装品でなく、
エンジン系で電気を食うところがあるのかなぁ？？？）
b) バッテリにあえて負荷をかけて、喝（！？）を入れることで
次の充電効率がよくなるように（根拠なし）あえて浪費させている？？？
など、、

減速、惰性走行（アクセルから足を離す）すると14.4V 程度に上昇して、信号待ち止まると電圧がゆっくり下がっいって12.2Vくらいまでの時が多いが時々、11.ｘVまで下がる時もあって、いかにもなにか制御している風にみえる。あるいは、単純に一定電流流し続けていて電圧が緩やかに低下しているだけなのか、（でも、もとに戻りますが、ライトもACもないのに、11.ｘは、下がり過ぎでは？？）あるいは、単に制御不良/異常/故障かも？？

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お礼日時：2020/09/23 23:54

No.5

回答者： fxq11011
回答日時：2020/09/20 10:15

追記

車のバッテリーは本来はセルモーター始動用です。
走行中の電力はすべて発電機で賄います、ただ、交流を整流下だけでは、脈流なので、それをきれいな直流にする安定化電源の役割も羽田Wしているだけです。
※安定化電源の役割だけなら、あんな大きな容量は不要です。
＞すべてバッテリーからの持ち出しとしても
この考え方がいかに良い加減な考えか・・・。

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この回答へのお礼

ご意見有難うございます。

過去のレギュレータ制御と違って、
最近の充電制御（回生エネルギー利用）だとなかなか複雑なようです。

https://panasonic.jp/car/battery/jyuden/
http://www.gandyu.co.jp/f01.php

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お礼日時：2020/09/20 11:03

No.4

回答者： fxq11011
回答日時：2020/09/19 18:52

いかに充電制御とは言え、バッテリの定格電圧１２V以下はあり得ません。

満充電では１２Vをわずかに超えます、電流を取り出せば内部抵抗に電流が流れ電圧降下が起きます、それを補うのがバッテリーの起電力です、起電力で補える以上の電流を取り出せば、当然電圧が下がります。
ここで電圧が下がらない最大電流が、最大取り出し可能電流（電解液に触れている極板の表面を総動員して化学変化、起電力を発生）。
連続取り出し可能最大電流、極板表面の化学変化が内部に拡散、再び液に触れて化学変化して起電力発生。これが安定して継続することで取り出せる最大電流です。
もちろんいずれの場合でも電圧は定格電圧１２V保持した状態です。
＞HIOKI、SANWAマルチメータと比較測定して、大きな差がないことも事前に確認しています。（バッテリ端子/シガーソケットによる差、計測器による差がないかなどは確認済です）
実用で電圧測定に使う計測器で必要不可欠なもの、計測器の内部抵抗、一言も触れていませんね。
＞計測器の入力インピーダンス、車内ハーネスでの共通インピーダンス）など電気の基礎的なことは一応理解しています。
理解している、つもり？では？。
そもそも、計測器のマイナス端子どこに接続していますか、まさか、シャーシーアース？。
シャーシーはほとんど鉄ですね、銅に比べれば抵抗は相当大きいです。
お話にならないのかも？。
＞すべてバッテリーからの持ち出しとしても、11V代までは、下がらないように思えて、
あたり目すぎるあたり前、だから定格電圧１２V。
もちろん、「すべてバッテリーからの持ち出しとしても」こんないい加減な考えがダメ、現実に何A取り出しているか、劣化を想定しても最大定格に余裕のある範囲内か？を確認しないことには。
あくまでも、最大定格、最大取り出し可能電流、連続取り出し可能最大電流の範囲内でないと、その範囲内であれば電圧も１２Vですよ、だから最大定格。
もちろん、この最大定格は新品のバッテリの場合、充放電を繰り返せば能力は落ちてきます。
すべて、基礎がない見様見まね・・・そんな感じがします。

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この回答へのお礼

ご意見有難うございます。

(1) 定格電圧は12V
私は、化学的な知識はありませんので電気回路的な視点だけに
なってしまいますが、バッテリーの挙動は複雑です。
単純に定格電圧だけでは表現できない（そこに劣化とかも含めると
なおさら難しい）
バッテリーの挙動は、ある程度は、等価回路で表現できるようです。
（たとえば、理想電池＋Rx3＋Cx2 ）
万能な等価回路は難しく何を解析の目的とするかで
等価回路やその定数は変わってくるようですが。

(2)内部抵抗
内部抵抗というと意味が広いですが、
測定誤差を最小限にするという意味で、
電流測定では、内部抵抗は小さいほどいい
電圧測定では、内部抵抗（入力抵抗）は、大きいほどいい
ですね。
今回は電圧測定で私の測定器の内部抵抗（入力抵抗）は
10MΩと十分に大きいです。

(3) シャーシー
シガーソケットで測定しているので、
実質、アースはシャーシになるかと思います。
（車のGND/アース構造としてそうなる）
銅と鉄では抵抗率としては銅が小さいですが、
抵抗値としては、面積（体積）も関係してきますので、
「銅線」vs「シャーシ（すごく広い面積！）」
ということから、シャーシもGND/アースとして悪くないと思います。
むしろ、接触抵抗（シャーシと線材の連結）の方が問題になるくらい
かもしれません。

(4) 結局のところ、
今回の私の使ったテスターの電圧測定における入力抵抗は
10MΩなので、ほとんど電流は流れないです。
ですので、仮に、シャーシアースの抵抗値がある程度大きいとしても、
それが原因で大きな測定誤差にはならないと思います。

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お礼日時：2020/09/20 10:54

No.3

回答者： fxq11011
回答日時：2020/09/19 12:15

昔ハロゲンランプ時代、強化ハーネス十言うのが売られていました。

ハロゲンバルブはハロゲンサイクルといって、フィラメントからハロゲン化タングステンが蒸発、ガラス管に蒸着、高温のガラス管から蒸発フィラメントに戻る。
ガラス管が高温であることが必要でした、電圧１V下がるだけで、目に見えて明るさが変わりました。
強化ハーネスは太い線で抵抗をすくなくしています、抵抗による電圧降下をすくなくしています。
電流が流れていない配線から検出すれば配線の抵抗による電圧降下はありませんが。電流が流れている配線の電圧は電圧降下した電圧を検出します。
１０Aも流して・・・はバッテリーの内部抵抗による電圧降下です。
細い配線に少量の電流を流しても電圧降下は発生します。
さらに電圧計自体でも電圧降下はあり得ます。
通常のテスターの内部抵抗はメグΩクラスですが（ちゃんと表示されています）、アクセサリーの域を出ないものではどうでしょうか。
小電流しか流さない配線からとってそんな電圧計で測定すれば・・・・？あり得るかもしれません。

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この回答へのお礼

アドバイス有難うございます。

計測系の問題かもしれないということですね。

車のことはわかりませんが、バッテリーの劣化(内部抵抗の増加）や、計測系の問題（線材での電圧降下や、計測器の入力インピーダンス、車内ハーネスでの共通インピーダンス）など電気の基礎的なことは一応理解しています。
なので、おそらく、計測系の問題ではなく、充電制御の方法に私の疑問の答えがあるのかなとは思っていますが、そこがわからないので、知りたいと思っています。

充電制御で、発電というか充電を一切とめて、すべてバッテリーからの持ち出しとしても、11V代までは、下がらないように思えて、、そこが知りたいです。
（私が気が付いてないだけで、計測系の問題もあるかもしれませんが、）

実際に測定している計測器は、（Amazonで買った）中華系のテスター（デジタルマルチメーター）ですが、HIOKI、SANWAマルチメータと比較測定して、大きな差がないことも事前に確認しています。（バッテリ端子/シガーソケットによる差、計測器による差がないかなどは確認済です）

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お礼日時：2020/09/19 14:10