車載バッテリーとは
車載バッテリーとは、車のウインカーやヘッドライト、ナビや室内照明などの電装部品に電気を供給するための装置です。
車に搭載されている蓄電池として車へ電気を供給します。車のエンジンを動かすためには燃料の燃焼が必要ですが、最近の車は「セルモーター」と呼ばれるモーターを使ってエンジンが始動するシステムになっています。
エンジン内部に噴射された燃料へ着火するために「スパークプラグ」と呼ばれる火花を飛ばす部品が必要になるため、これらの部品を動かすために電気がないとエンジンを始動することができません。
また、エンジンをかけていないときでも車載コンピュータ (ECU) の情報を保持したり、防犯システムを有効にするために電気を供給し続けているために常に電気を車へ供給し続けています。よく「バッテリーが上がる」という言葉を耳にするように、車で一番負荷のかかる部品で温度変化にも弱い性質があるため、こまめに点検やメンテナンスを行う必要があります。
車載バッテリーの使用用途
車載バッテリーは、車へ電気を供給し車内の電気で動く装置全ての動力源として使用されると同時に蓄電池として何度も充放電を繰り返ために充電も行っています。
車載バッテリーへの充電は、主に車が走行しているときに行われています。エンジンにベルト等を介して繋がっているオルタネーターという発電機で発電された電気を使って走行しており、余った電気を車載バッテリーへ充電しています。
車載バッテリーが電気を使うタイミングは、エンジン回転数が低くオルタネーターの発電量が少ないアイドリング時やエンジンをかけるためセルモーターを回す時です。
また、車を降りてからリモコンキーによるドアの開け締めや防犯システムを有効にする等のエンジンがかかっていない時にも使用されます。車載バッテリーが上がると一切電気を供給できなくなってしまうため、リモコンキーでドアをロック解除できなくなったり、エンジンがかからないなどの現象が起きます。
車載バッテリーの原理
車載バッテリーの原理は、電気を取り出すためにバッテリーのプラス極とマイナス極間における酸化還元反応を利用したものです。車載バッテリーの中には、2つの電極とバッテリー液が入っています。電極は主に二酸化鉛や鉛が使用されており、バッテリー液には希硫酸が使用されています。
車載バッテリーの酸化還元反応では、バッテリー液として使用される希硫酸が水素イオンと硫酸イオンに電離するところから放電が開始します。
マイナス極側に硫酸イオン、プラス極側に水素イオンが集まった状態で車載バッテリーの導線が接続されることにより、マイナス極側に存在していた硫酸イオンが導線を介してプラス極に移動し、水素イオンと化学反応を起こします。その際に電子を放出し電気が発生します。温度が低下するとこの酸化還元反応が起こりにくくなってしまうため、寒い環境では特に注意が必要です。
また、車載バッテリーは二次電池の1種であるため、先述と逆の化学反応が起きることで充電が可能になります。放電と充電を繰り返すことで、長期間に渡って車の様々な電装部品を動かすことができます。
満充電になると、車載バッテリー内部で酸素と水素が発生しバッテリー液が減ってしまう現象が発生します。特に長期間使用され寿命の近い車載バッテリーほど劣化により満充電になりやすくなりバッテリー液が蒸発してしまうことがあるため、定期的に点検とバッテリー補充液を補充する必要があります。
製品によって違いはありますが、一般的に車載バッテリーの寿命は2〜3年と言われているため、事故やトラブルに合わないよう注意が必要です。
車載バッテリーの種類
この車載バッテリーには下記のような種類が存在します。
- 開栓型バッテリー
- メンテナンスフリーバッテリー
- アイドリングストップ車用バッテリー
- ドライバッテリー
- リチウムイオンバッテリー
1. 開栓型バッテリー
車載バッテリーの中でも最も多くの車に採用されている鉛蓄電池で、仕様に伴い内部のバッテリー液が減ってしまうことがあるため都度バッテリー補充液を充填する必要があるものの安価に手に入るという特徴があります。
2. メンテナンスフリーバッテリー
その名の通り、メンテナンスが不要になったバッテリーです。開栓型バッテリーに比べ気密性を高めてあるため、バッテリー液がほぼ減らなくなっており、バッテリー補充液の補充が不要になっています。輸入車や高性能車等に用いられており、近年の車載バッテリーの主流になっています。
3. アイドリングストップ車用バッテリー
車にアイドリングストップ機能がついたものが多くなり、車の電装品の中で最も電力を消費するセルモーターを使う回数が激的に増えたため、それに対応するためのバッテリーです。特徴は、バッテリー容量が多いことと充電性能が向上しており充電にかかる時間が短くなっていますが、価格が高いのがデメリットです。
4. ドライバッテリー
ドライバッテリーは非常に軽量であることが最大の特徴です。その構造は、通常のバッテリーは電極がバッテリー液に浸されているのに対し、ドライバッテリーは電極にバッテリー液が染み込むように充填されているため容積も少なく液体も無いため非常に軽量になります。主にレーシングカー等に使用されており、非常に高価なのがデメリットです。
5. リチウムイオンバッテリー
スマートフォン等に利用されているリチウムイオン電池とお同じ構造の車載バッテリーです。開栓型バッテリー等の鉛蓄電池と比べて重量も軽く、バッテリー液も入っていないため発火する危険性が無く安全性も高いのがメリットです。その分価格は高いですが費用対効果は高いといえます。