自動車の発電機とバッテリーに関するある程度の知識

車のバッテリー充電の問題は次のように要約できます。これらを理解した後、車の発電、バッテリーの充電、電力消費について一般的に理解できるようになります。

1. モーターが発電機を駆動して電気を生成します

車のエンジンは、車を駆動するだけでなく、車の多くのシステムに電力を供給するためにも使用されます。エンジンのクランクシャフトには 2 つの端があり、一端はフライホイールに接続されており、車両を駆動するにはギアボックスに接続する必要があります。もう一方の端はクランクシャフトプーリーによって出力され、いくつかの付属機器を駆動します。たとえば、上図のクランクシャフトプーリーは、ベルトを介して発電機、コンプレッサー、パワーステアリングポンプ、冷却水ポンプなどの部品を駆動し、動力を供給します。したがって、エンジンが作動している限り、発電機は電気を生成し、バッテリーを充電することができます。

2.自動車発電機は発電量を調整できます

発電機の原理は、コイルが磁気誘導線を切って電流を発生させるというもので、コイルの速度が速いほど大きな電流と電圧が発生することは皆さんご存知です。また、数百rpmから数千rpmのアイドル回転数までのエンジン回転数は非常に広いため、発電機にはさまざまな回転数で安定した電圧を出力できるようにする調整装置、それが電圧調整器です。自動車の発電機には永久磁石はありません。磁場を発生させるのはコイルに依存します。発電機の回転子は磁場を発生するコイルです。発電機が動作すると、まずバッテリーがローターのコイルに電流を流して（励磁電流といいます）磁界を発生させ、ローターが回転すると回転磁界を発生させてステーターのコイルに誘導電気を発生させます。エンジン回転数が上昇して電圧が上昇すると、電圧調整器がローター電流を遮断するため、ローター磁界が徐々に弱まり、電圧が上昇しなくなります。

3. 車は電気だけでなく燃料も使います

自動車の発電機はエンジンで動いているので常に発電しているので無駄に使う必要はない、と思っている人もいるかもしれません。実は、この考えは間違っています。自動車の発電機はエンジンとともに常に回転していますが、発電量を調整することができます。消費電力が少ない場合、発電機が生成する電力は少なくなります。このとき、発電機の運転抵抗が小さく、燃料消費量が少ない。消費電力が大きい場合、発電機は発電量を増やす必要があります。この時、コイル磁界が強くなり出力電流が増加し、エンジンの回転抵抗も増加します。当然、燃料の消費量も多くなります。最も単純な例は、アイドリング時にヘッドライトを点灯することです。基本的にエンジン回転数は若干変動します。ヘッドライトを点灯すると消費電力が増加し、発電機の発電量が増加してエンジンの負担が大きくなり、速度が変動するためです。

4. 発電機からの電気は車の走行に使用されます

車の消費電力はバッテリーか発電機か、という疑問を持つ人も多いのではないでしょうか。実際、答えは非常に簡単です。車両の電気システムが変更されていない限り、発電機の電力は車両の動作に使用されます。発電機の出力電圧はバッテリー電圧よりもはるかに高いため、車内の他の電気製品とバッテリーは負荷に属します。バッテリーは放電したくても放電できません。バッテリーは満充電でも大型バッテリーと同等の静電容量です。もちろん、一部の車の発電機制御システムは比較的先進的で、状況に応じて発電機の電力を使用するかバッテリーの電力を使用するかを判断します。たとえば、バッテリーが完全に充電されると、発電機は動作を停止し、バッテリーの電力を使用するため、燃料を節約できます。バッテリー残量がある程度低下したり、ブレーキやエンジンブレーキがかかると発電機が起動してバッテリーを充電します。

5. バッテリー電圧

家庭用自動車は基本的に12Vの電気系統です。バッテリーは12Vですが、ジェネレーターの出力電圧は約14.5Vです。国家規格によれば、12V 発電機の出力電圧は 14.5V ± 0.25V でなければなりません。これは、発電機がバッテリーを充電する必要があるため、電圧が高くなければならないためです。発電機の出力電圧が12Vの場合、バッテリーは充電できません。したがって、車両がアイドル速度で走行しているときにバッテリー電圧を 14.5V ± 0.25V で測定するのが通常です。電圧が低いと発電機の性能が低下し、バッテリーが電力ロスする可能性があります。高すぎると電化製品が焼損する可能性があります。良好な始動性能を確保するには、フレームアウト状態での自動車バッテリーの電圧が 12.5V を下回ってはなりません。これより電圧が低いと始動困難となる場合があります。現時点では、バッテリーが不足しているため、適時に充電する必要があることを意味します。充電後も電圧が要件を満たさない場合は、バッテリーが機能しなくなっていることを意味します。

6. バッテリーを満タンにするために車はどのくらいの時間走行できますか

車のバッテリーは、始動や過放電に影響を与えない限り、いつでも完全に充電する必要はないため、このトピックは実用的な意味はないと思います。車はエンジン始動の瞬間のみバッテリー電力を消費するため、走行中は常に充電されており、始動時の消費電力は5分で補充でき、残りは稼げます。つまり、毎日数分程度の短距離運転をしない限り、バッテリーの充電不満を気にする必要はありません。私の経験上、バッテリーが廃棄されない限り、何も起こりません。30分アイドリングするだけでは解決できない問題です。もちろん、正確なデータを取得することは不可能ではありません。たとえば、車の発電機がアイドリングしているとき、出力電流は 10A、バッテリー容量は 60A です。実際の充電電流が 6A の場合、充電時間は 60 / 6 * 1.2 = 12 時間となります。 1.2 を掛けるのは、電圧の変化に応じてバッテリーの充電電流を固定できないことを考慮するためです。しかし、この方法はあくまで大まかな結果にすぎません。