オルタネーターの制御

Question

オルタネーターの制御により燃費をかせぐ仕組みに興味があり、いろいろ検索していたところ、過去にこの様なＱ＆Ａがありました。
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/3405545.html

ここで、オルタネーターの発電を抑制する為に、
「S端子に１５Vほどの電圧を与えるとオルタネータは発電しなくなる」
「単３乾電池（１．５V）を直列に入れるとできるような気がする」
との回答が寄せられています。

実際のところ、例えばシガーライターソケットに１５Ｖかけたりすると、オルタネーターの発電が抑制されるのでしょうか。

市販されているソーラーバッテリーの仕様を見ると、動作電圧が公称１５Ｖ以上の物があります。
ソーラーバッテリーを接続したまま走行していると、オルタネーターが働かなくなる、って事もあり得るのでしょうか。

kouki-koureisya · Accepted Answer

面白い実験ですね。
車の暗電流は、車種・年式で異なりますが、10－30ｍAほどでしょう。
単３エネループ1900ｍAｈ品ですから、単純計算で暗電流が19ｍAであれば、計算上は100時間、暗電流を供給できることになります。
＜満充電にしたエネループで、丸３日程度は豆電球が点灯しています＞とのことですから、
うまい具合に働いていますね。
たとえ、バッテリーに取り付けたと同時に1900ｍAｈ（１．９Aｈ）分の電気がバッテリーに吸収されてしまったとしても、バッテリーは1900ｍAｈ分、助かったことになります。
バッテリーは小型車でも３０Ah以上ですが、前日の夜間・氷雨走行で放電気味になっておれば、翌朝の始動時、１．９Aｈを軽視できません。
まあ、エンジン始動一発になったとのことですから、この点については結果が全てで、異論はありません。

一方、燃費の効果はどうでしょうか。
エネループ12個直列で１４．４V。
ダイオード1個、豆球1個の電圧降下を１Vとすれば１３．４Vとなりますから、オルタやレギュレータの動作には全く影響ない値です。
＜取り付けたところ、車載バッテリーのプラス、マイナス間の電圧が１Ｖ以上上昇した＞とのことですが、バッテリーの開放電圧は12Ｖちょっとですから、エネループの充電直後であれば、常識的な値です。

さて、電圧検出端子に15Ｖほどの電圧を与えて、オルタの発電を休止させる“制御”ができるようにした、と仮定します。
休止中は、バッテリーが車に必要な電力を全て供給するので、その間、エンジンは楽になります。
しかし必ずどこかで、オルタが「いつも以上に」バッテリーに充電して、楽した分を埋め合わせせねばなりませんね。
そうしなければ、バッテリーはやがて充電不足となり、エンジンの始動困難になります。
結局、こんな方法で“制御”しても、オルタの仕事量はトータルで同じ、エンジンの負担もトータルで同じです。

オルタを制御して燃費を改善するには、加速時は発電しない、そして減速時にフルに発電してバッテリーに充電するようなしくみにせねばなりません。
ところが、減速時にいっぱい充電させるのは至難の業です。
バッテリーは、充電状態がよいほど（満充電に近いほど）充電しにくくなるのです。
これは当然ですね。腹いっぱいなのにもっと喰えと言うわけですから。
極端な話、長い登り坂をやっと登り切って、長い下りになったとき、今こそバッテリーにいっぱい充電しておきたいのですが、すでに満充電なので充電できません。
そこで「充電制御車」では、減速時の充電に備えて、充電状態を常時80％くらいにしておくという方法が採られています。
減速時に満充電させて、加速時にすぐ放電させているわけです。
しかし、これでも減速時のエネルギーの回生は不十分です。
長い減速時のエネルギーを受けるには、バッテリーの容量が小さすぎるのです。
バッテリーを大きくすれば重量も場所も大きくなります。
小型で大容量のリチウムイオン電池を採用したスズキの「エネチャージ」の狙いの一つはここにあります。
まだ容量的には不十分ですが、コストの制約があります。

先にURLを示されたライトエースディーゼルのユーザーの燃費向上例では、バッテリー容量をアップしていますね。そして、かなり頻繁に発電量を抑制していますから、充電不足気味になります。
そこで減速すれば、その都度充電できるわけです。
その日の充電量が不十分であっても、バッテリーを容量の大きな物に換えているので、翌日の始動に支障が出るリスクは少ないですね。
実に、うまいやり方です。
この方は、電気に詳しいですね。
「ブレーキを掛けている時だけ、発電機の出力電圧を0.5V上げる回路の装着」までしています。
この方法は多くの車種で採用されていますが、さほど効果はありません。
この方の燃費向上は、発電制御だけでなく、エアコンのカットによる効果も大きいです。

さて、もう一つのURLの商品です。
「アイドリングや低速度域は発電を停止し、エンジン負荷を極限まで減らします。」
との能書きがまゆつばであることは、もう十分お分かりになりますね。

gp4707 · Answer

電気系（開発）の人間です。
まず、S端子に15Vかけるとオルタネータは発電しなくなる。
なのでS端子の電圧をごまかす事で発電を制御する。
ここに目をつけたところまでは良いと思います。

例えば
加速時は　S端子電圧＝バッテリ電圧＋1v
となるようにしておき
減速時は　S端子電圧＝バッテリ電圧
となるようにしておく。
という事をすれば、加速時はあまり発電せず、減速時は普通に発電する。
という制御になり、簡易的な回生ブレーキとして機能します。
上記の制御をするならば、発電できる時間が短くなる分、発電時は
通常よりも大電力を発電し充電しなければなりません。
従って２ランク程高性能なバッテリーとオルタネーターに交換する必要があります。

しかしあなたのおっしゃるシガーライターのソケットに電圧をかけるというのはよくありません。
というのもシガーライターソケットは、バッテリーと直結されているので
シガーライターソケットに電圧をかけるとその電力はバッテリー充電に使われてしまいます。
車のバッテリーは非常に容量の大きな電池ですから、乾電池等を何本直列にして繋いでも
全て車のバッテリーに吸い取られてしまいます。
恐らくバッテリー電圧は殆ど上昇しないでしょう。（なのでS端子電圧も上昇しません）
イメージとしては、学校のプールにペットボトルの水を注ぐくらい意味の無い事です。

回生ブレーキ充電のような事をしたいのならば、
オルタネータのコネクタの所を改造し、S端子の配線を切断し、直接制御するのが良いでしょう。

他の方が言われている充電制御というのは、
１：最新の車＝回生ブレーキのような制御をしてる場合があり、燃費に貢献
２：数年前の車＝バッテリー残量が少なくなったら充電、加速時だろうが減速時だろうが特に気にしない
３：15年以上前の車＝常に発電しっぱなし、充電しっぱなし（充電制御無し）
の3パターンがありますが、いわゆる充電制御車というのは２の事を指すケースが多いでしょう。
2の制御方法は実は燃費に貢献しません。
完全に充電したバッテリーを用いて走り始めた最初だけ燃費に貢献しますが・・・・・
バッテリー残量が少なくなれば加速時であっても発電を始めますから意味がないのです。
３の常に発電しているよりマシという言い方をする人もいますが、それも間違いです。
発電機の負荷というのは電流出力に依存しますから、バッテリーが満タンなら
発電モードであっても殆ど電流出力＝０の状態なので負荷は殆どありません。

そういう意味で２の充電制御は
バッテリー満タンの状態で燃費を測定する為だけにあると言っても過言ではありません。
充電制御の意味が本当にあるのは１のケースだけです。

で、２の充電制御車がどのようにしてバッテリー残量を測っているかと言う事ですが、
実はちゃんと電流を測定しています。
私のトヨタ車（エスティマ）ですと、バッテリーケーブルに何か変な部品とケーブルが付いています。
これがバッテリーに流れる電流を測定しています。

fxq11011 · Answer

発電機を制御する？、制御の意味が理解できていないようにも受け取れます。
車の発電機を制御しているのは、レギュレターです。
バッテリーが満充電になれば、フィールドコイルの電流を調節して、発電量を減少、またはカットしています（無駄な発電をしていません）。
それ以上に燃費をよくしたい？？？、乗らなければ燃費よいですよ、やっていることは同じような感じがします。

kisinaitui · Answer

＞しかもそれが乾電池（充電池）程度の物で効果があるのか？

シガーライター程度なら、簡単ですから、やられてみればわかりますよ。
全く効果はありませんので。

制御端子だから効果があるのであって、電源自体につないだら、すべての電気機器を賄うだけの出力がなければ、そもそも電池の内部抵抗で電池の電圧が下がるだけです。

シガーライターのヒューズが切れるくらいあるかもしれませんがそれくらいは実験の一つでしょうね。
切れるならニューズを上げればよい話ですし、電線が細くても得てしまったら、もっと太い線に切り替えればよい話でしょう。
(まぁ、電池の内部抵抗でそこまで電圧は上がらないでしょうけどね。)
あとは、電池が破裂するくらいです。

こういうのも実際にやってみて、確かめるっていうのも実験の楽しみですよ。
人に聞いて実験もやらずに終わりにするのより、実際にやってみるほうが楽しいと思いますけどね♪

乗用車の屋根いっぱいに乗せたソーラーパネル程度の出力じゃ、車の電力なんて賄えませんので、電圧降下して終わりです。
これも実際にやってみたほうが楽しいですよ。
お金は無駄になりますけど、それは実験の授業料ですからね。無駄ともいえない物でしょう。

kisinaitui · Answer

＞１本で5,700mAhの容量があります。
私は電気を学んだ人間ではないので認識が間違っているかもしれませんが、これを12本直列にすれば14.4V、68.4Ahになり、車載バッテリーを越える容量となります。

なりません。。。

直列にした時のAhは、同じです。

オルタネーターのS端子で発電量制御してどうするんですか？
バッテリーや、自動車自体のシステム電圧を一定にするように、自動で発電量が制御されています。
この発電量を故意に減らせば、バッテリーは、放電状態になっていき、システム電圧も下がっていくことになります。

そのまま減らしていけば、次のエンジンはかからなくなるかもしれませんが？

＞実際のところ、例えばシガーライターソケットに１５Ｖかけたりすると、オルタネーターの発電が抑制されるのでしょうか。

発電量は減りますが、そこから大量な電力を流し込むことになるでしょう。
それだけの出力に耐えられるバッテリーが必要になります。

自動車の発電と言うのは、使ってる分を発電してるのであって、電機を使っていない状態で無駄に発電してエンジンへ負担をかけているわけじゃないんですよ。
年保をよくしたいのであれば、エアコンはOFFにすることです。
エアコンをOFFにするだけで１０馬力くらいのエンジン出力が不要になります。
コンポ求めれば、純正でウーハーなど付けていなければ、３A程度の電力消費を抑えられることになります。

この分を余分に発電するために、エンジンの力を消費しています。
使わなければその分エンジンのガソリン消費は抑えられます。

一時的な加速程度のために、負担を減らすと言うのであれば効果は考えられますが、燃費を良くするため。と言うのは、そもそもの考え違いになります。

あなたが書かれているアドレスの内容も、一時的にエンジン出力に回せるための物と言う事が書かれていますよ。

オルタネーターの負荷を考えて、燃費向上させる為に、スズキのエネチャージと言うシステムがあります。
あなたが言っているものはこれに近いものになるでしょうが、これは、発進加速時や通常走行モード、減速時、停止時などをすべて条件を見ながら、しかも、専用バッテリーの充電状況管理なども行って、適切ない状況を作り出しています。

あなたの書かれている、５．７Aの電池を直列につないだもので、ヘッドライトをつけると、持っても３０分くらいでしょう。
それ以外に、エンジン系などは、大体１０A以上の電気を使っています。

シガライターにつないだ電池で２０分も持たずに無くなりますすが、そのあとはどうするのでしょう？

自動車のバッテリーと言うのは、基本的にエンジンをかける時の電力だけを賄うためにあって、それ以降は、オルタネーターの出力がないと自動車の動作は維持出来ないんですよ。

fxq11011 · Answer

バッテリーは非常に頼りになる定電圧電源でもあります。
満充電のバッテリーに（シガーソケットから）１５Vかければ、端子電圧が１４V以上になり、レギュレターが作動して発電量を調整しますが。
満充電でないバッテリーに乾電池程度のわずかの電流ではバッテリーが電圧を吸収してしまいます（定電圧電源）。
オルタによる充電は原則急速充電と認識しています、つまり電極の表面が充電されるとバッテリー端子電圧が上がりレギュレターが作動します（電極内部は充電不足の状態）。
それで、端子電圧が規定の電圧に達してもわずかの電流を流し続けていました（且つては）、最近はIC化されていますので、S端子？というよりレギュレターの電圧検出端子に１５Vかければそうかもしれませんが。
ただしバッテリーに接続したまま、単に乾電池接続しても、本人が１５Vかけたつもり！だったりして、実際はバッテリーに吸収されるはずです。

rgm79quel · Answer

今世紀になってからの車は
ほぼ全車種で
電流量を監視しているので
お話の内容を実施なさっても燃費は向上しないはずです。

TooManyBugs · Answer

ソーラーバッテリーの発電量＞自動車の使用電力ならば可能ですね。

ただしオルタネーター停止による燃費の向上＜ソーラーバッテリーの重量、空気抵抗による燃費の低下になります。

自動車外部を全部ソーラーバッテリーにして１０m位のソーラーバッテリーのトレーラーを牽いて真夏のピーカンの時にクーラーを止めれば実現できるかも知れません。

オルタネーターの制御

面白い実験ですね。

電気系（開発）の人間です。

発電機を制御する？、制御の意味が理解できていないようにも受け取れます。

この回答への補足

＞しかもそれが乾電池（充電池）程度の物で効果があるのか？

この回答への補足

＞１本で5,700mAhの容量があります。

この回答への補足

バッテリーは非常に頼りになる定電圧電源でもあります。

この回答への補足

今世紀になってからの車は

この回答への補足

ソーラーバッテリーの発電量＞自動車の使用電力ならば可能ですね。

この回答への補足

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