祝10万キロ!と思ったらバッテリーの突然死?
購入から1年経過したVOLVO V40 走行距離も10万キロを超えました。運よくその時のメーター撮影も成功した日から、そう遠くない本日バッテリーが突然死したようです。
こまめにバッテリー充電していたのに...
もしかしてそれがNG行為だったのか...
AGM専用モードがあるバッテリー充電器だったのに
過充電防止機能もついた充電器だったのに...
いろんな思いが次々と沸き上がってきますが、仕方ありません。ご臨終です。6Vに低下して充電しても電圧が戻ってきません。バッテリー内部のセルの1つか2つが破壊してしまったのでしょう。
ただ、バッテリーがご臨終であり新品バッテリーを買えばいいだけなら、心配することはないのですが、以下の状況が分かったので非常に不安なのです。
カミさんがキーレスでドアを開けてドアロックモータは動いて運転席に乗った。ブレーキペダルを踏んでスタートスイッチを押した。最初からセルモーターが動く気配ないので5~6回スタートボタン押し続けた。
ふと気が付くと、メーター類が全く光ってない。ブラックアウト状態。その後メーターが全く光らない。ドアロックも反応しない。スマートキーを社外操作しても車が反応しない。
この話を聞いて、ある想定が頭に浮かぶ…
最悪のシナリオ
バッテリーが弱り始めていた時に、セルモータが固着してしまっていたのでは?
10万キロも走った車両でアイドリングストップ機能あり車である。相当セルモータも酷使されていたのに違いない。
日本車のように信頼&安心のデンソー製とかじゃなく、海外製のセルモータ...
もし固着していたらバッテリー新品に変えてもセルモータが動かないかも… そしたら、セルモーターも交換...!? 脳裏に万札が10~20枚飛んでいく絵が浮かび上がる(怖)
そうは言っても、カミさんの車が動かないとなるとブログ主のノアがカミさんにとられてブログ主は雨風の中でもバイク通勤となりそう。V40は息子が夜にバイト行くときに移動に使っているし、エンジンが掛からないのが長期間に及ぶと何かと困る。
最短で修復作業を計画してみた
まずバッテリーの購入は最優先と考えて、Amazonで純正に近い品を発注済み。
VARTA Silver Dynamic AGM LN4を購入しました。VARTA ←Amazonリンクはこちら
セルモータ-発注は一旦保留です。その理由としては、もしセルモーター自体に異常なかったら場合は無駄な出費になってしまう。悩んだ挙句に①~④を検討してバッテリーだけまずは交換してみます。[到着予定は11/6]
もしセルモーターを発注するなら...
[VOLVO純正品番:31419530]①純正部品発注←たぶん10万円オーバーなので無理
②リビルド品を発注←5~6万円が相場のようだ←ヤフオクで発見
③廃車から取り出した中古品を落札←V40,V60系のD4は同じセルモーター
1~1.5万円(但し、数か月で壊れるかも)
④中華の国へ発注←アリエクで新品が送料入れても2.5万円以下で購入可
人柱になってみたいブログ主(笑)
アリエクの商品リンクは
こちらいずれの選択でも取り付けはブログ主がやることになる。いろいろ調べるとV40はエンジンルーム上からセルモーターにアクセスできるので、何とかなると勝手に思っている。
(能天気なブログ主だから、まあ一般の方は参考にしないでください)
ジャンプスタートでもセル回らず…
700CCAでかつ充電率も健全性も90%ぐらいある十分出力のあるバッテリーが手元にあったので(AGMタイプでない品:トヨタVitz1300ccのアイドリングストップ用)
それを並列に接続してスタートSWを押してみたがセルモーター(スタータ)が全く回る気配がないのが、気にかかる。
予想としては純正バッテリーが内部構造的に壊れてしまって、電流がそっちに取られてしまっているのではないかと…。
AGMバッテリーを取り外して元気なVitzバッテリーをそのまま入れ替えて確認すれば、セルモーターがOKなのかNGなのかが判別できますが断念しました。
理由としては車両側の正規位置にVitzバッテリーはつかない。端子高さが純正より高くて車両側の正規ハーネスでの端子接続が無理でした。
3日以内にバッテリーが届くことを祈って、すぐに取り付けれる状態にしておいた。
そして、そっとアルミボンネットを締めるブログ主だった。
バッテリー摘出:分解作業覚書
VOLVO V40のバッテリーは日本車のように真上に引っ張りだせるような取り付け方法じゃない。バッテリーの底面の左右に凸があり、その凸と車両側の凹が合わさって固定されるような仕組みである。
合わさった状態では真上に引き出そうにも、凸部が引っ掛かって取れないという驚きの構造だった。まあ車両メーカー毎に拘りの思想があるから、馴染み深い日本車を是として非難するのは止めておこう。
従って、バッテリーを取り外すには凸凹が嵌った状態(レール)を横にスライドして引っ掛かっている部分凸部をフリー状態にする必要がある。
ところが... 引き出す方向にはエアクリBOXが鎮座しており、簡単に引き出すのは無理。スペースがない。
まずはエアクリBOXを外す作業が必要だった。
なんとかエアクリBOXの撤去完了!
バッテリー上部に分岐する分配ユニットがあるので、これも取らなきゃバッテリー本体が取れないという構造。 う~ん手ごわいぞ!
バッテリ上部にはこの爪でしっかり固定される仕組みでした。
バッテリー取り出し時に障害にならないよう吊り上げました。麻紐って丈夫なんです。
無事に摘出手術完了です。正規ディーラーさんの作業風景を現地で見てもっとスムーズにやる方法ないか勉強してみたいですな~
今日はここまで、配線や端子類に養生や絶縁処置して、バッテリーの到着待ち状態のままにしておきます。満充電のバッテリーを取り付けたら、セルモーターは元気に回ってくれるのでしょうか? 不安です(ボソ)
VARTA Silver Dynamic AGMの初期充電
11/6にバッテリーが到着しました。早速開封してバッテリー電圧を測定です。
そもそも、発注時にバッテリー型式の末尾にLN4と付くので韓国製と分かって買ってました。韓国で製造されて日本に輸送され、Amazon倉庫で長期?保管されたバッテリーの電圧は如何に?
おお~12.68Vと合格レベルでした。当然のことながら初期充電をしてからVOLVO V40に実装します。本体側面を見ると『MADE IN KOREA』の刻印がありました。製造ロットの番号がバッテリー上部にあります。
『4ER07』 とのあるので 2024年5月07日製造 韓国製 だと分かります。
製造されてから約5カ月経過していることになります。
バッテリーチェッカーで初期充電前の診断です。
CCA:984、SOH:100%、SOC:93%、内部抵抗2.64mΩ
健全性は100%ですが、やはり充電率が93%とやや低め、内部抵抗の低さはAGMバッテリーの優秀さを示しています。
電圧値が12.68Vだったので下記目安に照らし合わせると充電率は90%前後と推定できます。バッテリーチェッカーの実測と、ほぼ合っていると理解しておきましょう(笑)
バッテリー電圧によるバッテリー残量の目安値
(密閉型・ディープサイクル・AGM方式)
(充電後30分以上放置、または、放電中)
13.00V --------> 100%
12.75V --------> 90%
12.50V --------> 80%
12.25V --------> 70%
12.00V --------> 60%
11.75V --------> 50%
11.50V --------> 40%
11.25V --------> 30%
11.00V --------> 20%
10.75V --------> 10%
10.50V --------> 0%
10.50V 以下 --> 完全に 0% (終止電圧)
出荷時に微少電流できっちり性能上限までフル充電されてないはずです。初期充電して車で使い始める正当儀式でバッテリー寿命を延ばしましょう!
ブログ主はAGM対応のバッテリー充電器をもっているので、それに接続したところ、充電開始時は4.8A、1.5時間後で3.68A、
3時間後で1Aの充電電流となり3.5時間で満充電になり、自動で充電停止となりました。
AGMバッテリー充電時は充電電圧が14.5Vを超えないよう気を付けましょう! AGM専用充電器なら気にしなくても大丈夫です。
V40のバッテリー交換
もともと70Aクラスのバッテリーが搭載されていたのですが、今回80Aクラスを選んだので、車両側に付いていた70Aサイズのアタッチメントは取り外して座面全体にVARAT製バッテリーを載せました。
バッテリー周りを覆っていた、クッション材みたいなものはちょっと長さが足りなくなりましたが、そのままつけました。
分解よりは搭載して復元する方が簡単です。あっという間に終わって、写真は下記2枚です。というかセルモーターが壊れてないことの確認がしたくてサッサと作業してしまったというのが正しい表現かも…
今まで黒色だったのが灰色バッテリーになったので、妙に目立ちます。
V40 セルモーター始動確認
運命の時です。心を無にしてエンジン始動ボタンを押しました。セルモーターは無事でした。(笑) エンジン切っては始動ボタンを押し何度か動作してみると、今までよりも短い時間で瞬時に力強くセルモーターが回っています。
2Lディーゼルターボエンジンが軽やかに瞬時に始動するようになりました。
今時の欧州車はバッテリー マネジメント システム (BMS) のしきい値が、車のECUに記憶されています。VOLVO V40もBMSがセットされています。
BMS値はバッテリーの充放電を監視/制御する際に必要な重要な閾値です。
バッテリーを新品にした際に、リセットするのが良いとのこと。早速やってみます。
BMSリセット手順
1.STARTボタンを長押し(3秒以上)し、イグニッションポジションⅡとする
(ブレーキペダルは踏まないこと)
2.ヘッドライトスイッチを"ON"の位置にする
3.リアフォグスイッチを5~6回押す
4.ハザードスイッチを3回押す
リセット完了時にメーター内のバッテリーアイコンが3回点滅するそうです。
ブログ主のV40 D4(2018年式)はこの方法でリセットできました。
OBDⅡ経由(ELM327)でスマホアプリ(診断機)で確認すると、
"Battery operation time since battery monitoring sensor reset"の値が0になっていました。
ということで、バッテリーの突然死からエンジン始動不能となったV40は、4日後に無事に復活することができました。Amazonの品揃えと配送の素早さに感謝です。
カミさんはブログ主が迅速に作業したことに感謝してくれるのだろうか?(笑)
明日から元気にV40で職場に通勤してくださいな~
問題発生! ESC一時OFF表示
エンジン始動は完璧になったこともあり、試走してみるとメーター内に注意を促すビックリマーク『!』が表示されるようになりました。
内容を確認するとESCが一時的に機能しなくなっているとのこと。ブレーキが効かない状態ではなく、横滑りを防止する電子制御が一時的に機能しない状態とのことです。
(そんな限界走行することないし…)
とはいうものの、ESCでググると
ESCとは、ABS(Anti-lock Braking System)、TCS(Traction Control System)、ヨー制御(Yaw control)の3つを組み合わせた技術です。 姿勢安定、滑り防止、ブレーキアシストの機能を集約することで、車両の安定性向上が期待できます。
と書いてあるので、故障原因として一番疑わしいのは、タイヤ近傍に装着されているスピードセンサー(ホイールセンサー)4箇所のうち1~2箇所やられた可能性が高いです。
V40の故障としてはポピュラーな部位ということもわかりました。なぜかリア側が故障しやすいとのこと。
また、当然?のことながら運転支援機能(オートクルーズ関係)も使おうとすると、『ブレーキシステムサービスが必要です』と言われて、機能自体が使えませんでした。
ホイールセンサーを別途入手して修理することにします。部品変えても復活しなければ、ディーラーで診断機掛けてもらうことにします。部品入手経路は中華に頼りっぱなし(笑)
通常国内で純正互換品を購入すると3000~3500円/個するそうです。
いつもお世話になっているアリエクだと約500/円で購入できそうだったので人柱になってポチりました。(送料は別途発生)
WEB上の説明は腹筋センサーとか意味不明な表記ですけど… 品番みると適合しそうな品番:31423609なので、これでよろしいかとwww
仕様:
-Type: 腹筋センサー
-Fitmentタイプ: 直接インストール
素材タイプ: 腹筋センサー
-部品番号: 31423609
故障した車やバイクの原因を探求して修理する過程を楽しめるタイプの人間なので苦痛は感じておりませんよ~(ESC一時OFF表示、!マークあると車検がどうなるかちょっと心配)
ちなみに、オイル交換時期を促してくるサービス時期を知らせるインフォメーションメッセージ(下記表の赤字)をリセットするおまじないをやってみました。
その方法は下記①~③です。
①ドア開けたまま
②IGーON
③ウィンカーレバー先端のOKーSW+スタートSWの同時押し
結果は同然のことながらサービスリセットはできたものの、『ESC一時OFF』の表示は消えませんでした。(泣)
ちなみに、メーター内のインフォメーション・ディスプレイ(警告灯、表示灯、あるいはインジケーターシンボル)のドキッとするメッセージとしては下記があるそうです。
メッセージ | 意味 |
---|
安全に停車 | 停車してエンジンを停止してください。重大な損傷のおそれがあります。サービス工場にご相談ください。 |
エンジンを停止してください | 停車してエンジンを停止してください。重大な損傷のおそれがあります。サービス工場にご相談ください。 |
ただちにサービスが必要 | ただちにサービス工場に連絡し、点検を受けてください。 |
サービスが必要です | すみやかにサービス工場に連絡し、点検を受けてください。 |
マニュアルを参照 | オーナーズマニュアルをお読みください。 |
メンテナンスを予約して下さい | 定期点検整備を予約する時期です。サービス工場にご連絡ください。 |
定期メンテナンスの時期です | 定期点検整備の時期です。サービス工場にご連絡ください。定期点検整備の時期は、走行距離、前回の点検整備からの経過月数、エンジン作動時間およびオイルグレードに基づいて算出されます。 |
メンテナンスの時期を 過ぎています | ボルボ社の保証が適用されるためには、メンテナンスノート(整備手帳)に従った点検を行う必要があります。サービス工場にご連絡ください。 |
トランスミッション オイル交換が必要です | すみやかにサービス工場に連絡し、点検を受けてください。 |
トランスミッション 性能が低下しています | トランスミッションは全機能を処理できません。メッセージが消灯するまで慎重に運転してください。 繰り返し表示する場合には、サービス工場にご連絡ください。 |
トランスミッション高温 減速して下さい | より穏やかに走行、または安全に停車してください。Nまたは、P位置にしてメッセージが消えるまでエンジンをアイドリングさせてください。 |
トランスミッション高温 安全に停車し 冷却するまで待機 | 重大な不具合が発生しているおそれがあります。ただちに安全に停車し、サービス工場にご連絡ください。 |
一時解除 | 機能が一時的に解除されていることを示します。この機能は、走行中またはエンジン再始動後に、自動的にリセットされます。 |
バッテリー電圧低下 パワーセーブモード | 節電のため、オーディオシステムのスイッチがオフになります。バッテリーを充電してください。 |
Chat GPTに尋ねてみた
車のバッテリーは、エンジンを始動するために必要な電力を供給する重要な部品です。バッテリーは化学エネルギーを電気エネルギーに変換することで、車の電装系(ライト、エアコン、ラジオなど)にも電力を供給します。一般的に使用されるのは鉛蓄電池というタイプのバッテリーです。
車のバッテリーの役割
- エンジン始動: エンジンをかけるためには、スターターモーターに電力を供給する必要があります。バッテリーはこれを行います。
- 電装系の動作: エンジンが稼働していない時でも、車内の電装品(ライト、ラジオ、エアコン、パワーウィンドウなど)に電力を供給します。
- 電圧安定化: 車のオルタネーター(発電機)はエンジンが動いている間に電力を生成しますが、バッテリーはその電力を安定化させ、必要なときに供給します。
車のバッテリーの構造
- 正極(プラス端子): 主に鉛酸(PbO₂)で作られており、電流を放出します。
- 負極(マイナス端子): 主に鉛(Pb)で作られており、電流を受け取ります。
- 電解液: 硫酸(H₂SO₄)溶液で、正極と負極の間で化学反応を促進します。
バッテリーの寿命
車のバッテリーは通常3年から5年ほどで寿命を迎えますが、使用環境や走行条件によってはもっと早く劣化することもあります。特に寒冷地では低温による劣化が早く進む場合があります。
バッテリーの寿命を延ばすために
- 定期的な点検: バッテリーの端子の緩みや腐食を確認し、問題があれば早めに修理しましょう。
- オルタネーターの点検: 発電機が正常に働いていないと、バッテリーの充電が不十分になることがあります。
- 過放電の防止: 車の電装品を使いすぎないようにし、バッテリーを過放電させないように注意しましょう。
バッテリーの交換サイン
- エンジンがかかりにくい: スターターモーターの回転が遅くなる。
- 警告灯が点灯: ダッシュボードにバッテリー警告灯が点灯する。
- 電装系が不調: ライトが暗くなる、エアコンやラジオの動作が不安定になる。
バッテリー交換方法
- 車を停止し、エンジンを切る。
- バッテリーの端子を外す(必ずマイナス端子から外します)。
- 古いバッテリーを取り外し、新しいものを取り付ける。
- 端子をしっかり締める。
- 交換後にバッテリー警告灯が消えることを確認する。
バッテリーは車の動作に欠かせない部品なので、定期的に点検を行い、異常があれば早めに交換を検討することが大切です。
<質問>
新品のバッテリーに交換しました。12.6Vでした。車に装着してエンジンかけるとオルタが機能して14Vになりました。バッテリー端子間で測定しています。そのまま測定を続けて、エンジンもかけっぱなしだったのですが、バッテリー端子で測定した電圧が12.6Vになりました。 新品のバッテリーだと車が充電不能と判断してオルタネータの電圧をバッテリーに供給しない場合がありますか?
<回答>
新品のバッテリーが最初に12.6Vという電圧を示すのは正常です。12.6Vは完全に充電されたバッテリーの電圧であり、アイドリング時やエンジンが停止している場合の標準的な電圧です。
さて、エンジンをかけた際にオルタネーターが正常に動作して、バッテリー端子で14V程度が測定されたのは、オルタネーターが充電している証拠です。オルタネーターが車のバッテリーに電力を供給し、電圧を上昇させている状況です。
しかし、エンジンをかけた後に再びバッテリー端子で12.6Vに戻った場合には、いくつかの原因が考えられます。
1. オルタネーターの機能不全
オルタネーターが初期に電圧を14Vに上げたとしても、その後、充電が停止してしまうことがあります。これには以下の可能性があります。
- オルタネーターの内部故障(ダイオード、レギュレーター、ブラシの摩耗など)
- オルタネーターの接続不良(配線や端子の接触不良)
- レギュレーターが正しく機能していない(電圧の制御が不安定)
オルタネーターが完全に停止している場合、エンジンがかかっていてもバッテリーの電圧は維持されません。最初は充電された状態ですが、その後、バッテリーが放電していくことになります。
2. 電圧レギュレーターの問題
多くの車両はオルタネーターに内蔵された電圧レギュレーターを使用しています。レギュレーターが壊れていると、充電電圧が不安定になったり、完全に停止してしまうことがあります。最初に14Vが測定されたとしても、その後、レギュレーターの問題で正常に充電が行われない場合があります。
3. バッテリーの充電が完全に終わっている
新品のバッテリーがすでに完全に充電されている場合、オルタネーターはバッテリーを過充電しないように制御することがあります。そのため、バッテリー端子で12.6Vという電圧が維持されることがあります。しかし、これは通常、バッテリーが正常に充電されていることを示します。もし、バッテリーが完全に充電された状態であれば、その後の電圧は大きく変化しないこともあります。
4. 接続不良や配線の問題
バッテリー端子、オルタネーターとバッテリーの間の接続部分に問題がある場合、充電が途中で遮断されることがあります。端子の腐食や緩み、または配線の断線が原因となることがあります。
対策とチェック方法
オルタネーターの出力を確認
- エンジンがかかっている状態で、オルタネーターの出力端子(通常はオルタネーターの側面にあります)を測定して、14V付近の電圧が出ているか確認します。もし、オルタネーターの出力が14V未満であれば、オルタネーターに問題がある可能性があります。
バッテリー端子の接続状態を確認
- バッテリー端子がしっかりと接続されているか、腐食や汚れがないかを確認してください。端子が緩んでいると、正しく充電されない場合があります。
電圧レギュレーターのテスト
- 多くの現代の車では、電圧レギュレーターはオルタネーターに内蔵されていますが、個別にテストできる場合もあります。もしオルタネーターが正常に動作していない場合、レギュレーターの不良が原因の可能性があります。
エンジン回転数の確認
- アイドリング回転数が低いと、オルタネーターが十分に電力を供給できないことがあります。エンジンの回転数がアイドル状態で十分に高いか確認します。
以上のチェックを行っても問題が解決しない場合は、オルタネーターや電圧レギュレーターの交換が必要になることがあります。オルタネーターが正しく機能していないと、バッテリーが放電して最終的にエンジンが停止する原因となりますので、早期に点検・修理を行うことをお勧めします。
<質問>
更にテストをしました。エンジンがかかっている状態でバッテリーの端子間電圧が12.6V状態から、次の同祭をしました。
1.デフォッガーを付ける
2.エアコンをマックスクールにする
3.ヘッドライトをつける
4.ハザードを付ける
5.電動パワーシートのスイッチでシート位置の調整を何度もする
つまり1~5は車のバッテリーから電流を急激に消費させる動作です。
このような電力を使う動作をすると、バッテリー端子間電圧は14.0Vになりました。
その後、1~5の動作を全て止めると、バッテリー端子間電圧は14Vから徐々に下がり始めて、12.6Vになりました。
これらの挙動をオルタオルタネーターの動きやバッテリーの掃き出し電流増加によるバッテリー本体の電圧、BMS等の専門用語をできるだけ使って、できるだけ詳しく教えてください。
<回答>
1. エンジンがかかっている状態での12.6V → 14.0Vの変化
エンジンをかけた状態で最初に測定された12.6Vは、バッテリーがほぼ完全に充電された状態であることを示しています。エンジンがかかると、オルタネーター(発電機)が動き、バッテリーを充電するために電圧を供給します。正常であれば、オルタネーターの電圧は14.0V~14.5V程度になるのが一般的です。
テスト中に、デフォッガー、エアコン、ヘッドライト、ハザード、パワーシートなどの高負荷をかけると、バッテリーの消費電力が増加します。この場合、オルタネーターはバッテリーに充電を行うために、消費される電流分を補う必要があります。オルタネーターは電圧調整機能を持っており、負荷が増えると出力電圧を上げることがあります。特に、電流の供給が不足する場合に、オルタネーターが出力電圧を上昇させ、バッテリーの充電状態を補うために働きます。このため、14.0Vに一時的に上昇するのです。
主要な要因:
- オルタネーターの電圧調整: 高負荷時にオルタネーターは電圧を上げて、消費される電流分を供給します。
- 負荷増加による電流要求: 高消費電力機器(デフォッガー、エアコン、ヘッドライトなど)の同時使用により、バッテリーからの電流が急増し、その分オルタネーターが充電量を増加させるために電圧が一時的に上がります。
2. 負荷を止めるとバッテリー端子間電圧が12.6Vに戻る
次に、これらの高負荷機器をすべて停止したときに、バッテリー端子間の電圧が14Vから12.6Vに戻る現象が起こります。この挙動は、オルタネーターが電圧を調整し、負荷の減少に応じて出力を調整していることを示唆しています。
主要な要因:
- オルタネーターの電圧制御: 高負荷を外した後、オルタネーターは必要ない電圧を供給しなくなり、電圧が元に戻ります。オルタネーターは、過充電を防ぐため、常にバッテリーの状態を監視しており、負荷が減少すると、出力電圧も下がります。
- バッテリーの充電完了: 負荷が減少し、バッテリーへの充電が十分に行われたため、バッテリー端子の電圧が12.6Vに戻ります。バッテリーが完全に充電されている場合、この値は正常であり、オルタネーターの出力は過充電を防ぐために制限されます。
3. BMS(バッテリー管理システム)の役割
バッテリーには通常、バッテリー管理システム(BMS)が組み込まれています。BMSは、バッテリーの電圧、温度、充電状態(SOC:State of Charge)などをモニタリングし、過充電や過放電を防ぐ役割を担っています。BMSがバッテリーの充電状態を監視しており、過充電を防ぐために、充電が完了した時点でバッテリーに対する充電を減少させる場合があります。
- BMSの動作: バッテリーがフルチャージに近づくと、BMSは充電を調整して、過充電を防ぐためにバッテリーへの電流供給を減少させます。これが、負荷が減った後に電圧が12.6Vに戻る理由の一部です。
4. バッテリーの掃き出し電流と電圧の挙動
バッテリーは放電状態(電力供給時)で電圧が下がり、充電状態(電力充電時)では電圧が上昇します。負荷をかけたとき、バッテリーは多くの電流を供給しますが、オルタネーターが充電しているため、バッテリー電圧が一時的に高くなります(14.0V)。負荷を止めた後、バッテリーへの充電が行われ、バッテリー電圧が12.6Vに戻るのは、充電が完了し、オルタネーターが電圧を調整するためです。
バッテリーが放電すると、内部の化学反応で電圧が下がりますが、充電されるとその反応が逆転し、内部電圧が上昇します。特に新品のバッテリーは放電特性が良好で、12.6V付近に安定していますが、バッテリーが高負荷状態にあった場合には、充電電流が増加し、14.0Vに上昇します。
結論
このテストの結果は、オルタネーターが正常に動作しており、負荷が増加した場合に出力電圧を調整していることを示しています。また、バッテリーが十分に充電されている状態であり、負荷が減少した際にはオルタネーターがその充電を停止または調整して、電圧が12.6Vに戻るのは正常な動作です。
さらに、バッテリー管理システム(BMS)がバッテリーの充電状態を監視し、過充電を防ぐために適切な動作をしていることがわかります。もしオルタネーターやBMSに問題がなければ、現在の状態は正常な充電とバッテリー管理が行われている証拠です。
<質問>
よく理解できました。ありがとうございます。
仮に、放電したバッテリーが車についているとアイドリング状態でバッテリーの端子間電圧を測定すると、ずっと14Vとなり、バッテリーが適度に充電されるまで14Vであり続ける現象となりますか?
<回答>
1. 放電したバッテリーとオルタネーターの動作
放電したバッテリーは、充電が必要な状態です。バッテリーの電圧が低下すると、オルタネーターはその電圧を補うために充電を開始します。このとき、オルタネーターはバッテリーを充電するため、通常は14V前後の電圧を出力します。
低電圧状態のバッテリー: バッテリーが放電状態にある場合、バッテリーの電圧は12V未満になることがありますが、オルタネーターはその電圧を補うために電圧を14V前後に維持します。これは、オルタネーターがバッテリーに電力を供給し、充電を行っていることを意味します。
充電中のバッテリーの動作: バッテリーが放電されているとき、オルタネーターは出力電圧を14V前後で維持し、充電を続けます。充電が進んでいくと、バッテリーの電圧は次第に回復し、最終的には12.6V(完全充電状態)に戻ります。
2. アイドリング状態での電圧
アイドリング状態(エンジンがかかっているが低回転)では、オルタネーターが発生する電力は、エンジンの回転数が低いため、やや限られていますが、それでも通常は14V前後の電圧をバッテリーに供給します。このため、放電状態のバッテリーに対しては、オルタネーターが充電を始めると、最初はバッテリー端子間の電圧が14Vに近い状態で安定します。
電圧が14Vを維持する理由: バッテリーが放電しているとき、その内部の化学反応で電圧が下がりますが、オルタネーターは充電を行っているので、バッテリー端子間の電圧は14V程度で維持されることがあります。放電が進んでいる場合、バッテリーはその電圧を受けて充電され、しばらく14Vが続きます。
充電が進むと電圧が下がる: ただし、放電状態が解消され、バッテリーが適切に充電されると、オルタネーターは電圧を制御して、最終的にバッテリー端子の電圧が12.6V(完全充電)に安定します。これにより、負荷が減少したときには、オルタネーターは充電を停止し、電圧が自然に下がります。
3. オルタネーターの働きとバッテリーの充電状態
オルタネーターは電圧制御装置であり、バッテリーが放電状態であれば、電圧を14V程度に保ち、バッテリーの充電を継続的に行います。もしバッテリーがフルチャージに近づけば、オルタネーターは電圧を徐々に下げ、バッテリーが過充電しないように調整します。
充電が不完全な場合: 放電が激しい、またはバッテリーが非常に劣化している場合、オルタネーターが供給する電圧が常に14V近くを維持することもあります。しかし、バッテリーが充電されることで、オルタネーターはその出力を減少させ、最終的にバッテリー電圧は12.6V程度に戻ります。
4. BMS(バッテリー管理システム)の影響
もし車両がBMS(バッテリー管理システム)を搭載している場合、BMSはバッテリーの電圧、充電状態、温度などを監視して、過充電や過放電を防ぐ役割を果たします。BMSは充電プロセスを最適化し、バッテリーが過度に充電されないように調整します。そのため、バッテリーが完全に充電されると、BMSは充電を停止させるか、適切な電圧を維持するようにします。
結論
放電したバッテリーが車に取り付けられている場合、アイドリング状態でバッテリー端子間電圧が14Vに維持されることは一般的に起こります。この状態は、オルタネーターが充電を行っている証拠です。しかし、バッテリーが完全に充電されると、オルタネーターはバッテリーへの充電を調整し、最終的には12.6Vに安定します。充電状態や負荷に応じて、バッテリー端子間電圧が変動することがありますが、正常な状態であれば、バッテリーの充電は適切に行われることになります。
<質問>
バッテリーは古くなり性能劣化してくると(SOHが低下)、本来の電気エネルギーを蓄える能力が減少すると理解しています。従って、エンジンが掛かってアイドリング状態にあるときに、この劣化したバッテリーは直ぐに満充電、つまりSOCが100%に近づき、オルタネーターが発電供給をやめると、すぐにバッテリーのSOC値が少なくなり、慌ててオルタが発電電圧14Vを供給するようなサイクルが短い間隔で何度も繰り返されることになりますか?
<回答>はい、その通りです。バッテリーが劣化してSOH(State of Health、健康状態)が低下している場合、バッテリーの性能が著しく悪化し、電力を蓄える能力(容量)が減少します。この場合、SOC(State of Charge、充電状態)が急速に変動する現象が発生する可能性が高く、オルタネーターとバッテリーの間で短い間隔で充電と放電を繰り返すサイクルが生じることになります。1. 劣化したバッテリーの特性(低SOH)
バッテリーの劣化が進むと、以下のような変化が生じます:
- 容量の低下: バッテリーの化学反応効率が低下し、バッテリーが蓄えられる電力(容量)が減少します。例えば、バッテリーが新品の頃よりも少ない電力しか蓄えられなくなります。
- 急激な電圧降下: 劣化したバッテリーは、放電が進むと、電圧が急激に低下しやすくなります。これにより、バッテリーのSOC(充電状態)が急速に低下することがあります。
- 充電の不安定さ: バッテリーが劣化していると、充電中でもSOCが不安定になる場合があります。特に、バッテリーが満充電に達しても、その状態が長続きせず、すぐに放電が始まることがあります。
2. 劣化したバッテリーとオルタネーターのサイクル
エンジンが掛かっている状態で、劣化したバッテリーが車に搭載されていると、アイドリング状態で次のような動作が発生する可能性があります:
充電の急速な完了
- 劣化したバッテリーは充電容量が減少しているため、オルタネーターからの充電が比較的早くSOCが100%近くに到達します。オルタネーターは、バッテリーがほぼ満充電になると、充電を停止し、電圧を調整します。通常、オルタネーターはバッテリーの電圧が一定の範囲(例えば14V程度)に達すると、充電を減少させるか停止します。
SOCが急速に低下
しかし、劣化したバッテリーはその充電を長時間保持できません。充電状態が急速に低下し、SOCが再び減少します。これにより、バッテリーの電圧が下がり、オルタネーターは再び充電を開始します。
急速な充電と放電: この充電と放電が短時間のうちに繰り返されることになります。オルタネーターは14V付近の電圧を供給し、バッテリーが充電されると、その供給を停止して電圧が下がりますが、バッテリーが放電されるとすぐに再度充電が必要となり、オルタネーターがまた充電を開始します。このようなサイクルが非常に短い間隔で繰り返されることになります。
3. この現象が繰り返される理由
劣化したバッテリーでは、次の理由からサイクルが繰り返されやすくなります:
- 容量不足: バッテリーが十分に充電される前に容量が限界に達し、すぐに放電が始まります。したがって、オルタネーターは頻繁に充電を行う必要があり、その結果、電圧が短い間隔で上下します。
- 過放電と過充電: バッテリーが劣化していると、充電されてもすぐに放電が始まり、また充電が始まるという状態が頻繁に発生します。これが繰り返されることで、バッテリーとオルタネーターの間で無駄な負荷がかかります。
- 充電制御の不安定性: オルタネーターの電圧レギュレーターは通常、バッテリーの充電状態を安定させるために働きますが、劣化したバッテリーに対しては、充電が過剰になったり、不十分になったりすることがあります。これにより、充電と放電のサイクルが安定しなくなります。
4. この現象がもたらす影響
このような充電と放電のサイクルが繰り返されることにはいくつかの悪影響があります:
- オルタネーターの負荷増加: オルタネーターは頻繁に充電を開始し、停止します。このような過負荷状態が続くと、オルタネーターが劣化し、最終的には故障の原因になることがあります。
- バッテリーへの負担: バッテリーは過充電や急速な放電を繰り返すことで、内部の化学反応がさらに劣化し、寿命が短くなる可能性があります。また、充電の頻繁な停止と開始は、バッテリーのサイクル寿命を縮めます。
- 電圧の不安定性: バッテリーが不安定な場合、車両の電気系統に不具合が生じる可能性があります。例えば、電子機器が安定した電力供給を受けられなくなり、エンジンの動作不良や警告灯が点灯することがあります。
結論
劣化したバッテリーでは、バッテリーが充電されるとすぐにSOCが100%近くになりますが、その後、放電が始まると、再びオルタネーターが充電を開始します。このような充電と放電のサイクルが短時間のうちに繰り返されることになります。最終的には、バッテリーが非常に不安定になり、オルタネーターやバッテリー本体に過剰な負担がかかることになります。バッテリーの劣化が進んだ場合、早めの交換を検討することが重要です。
<質問>
車のセンサーにホイールセンサーというものがあります。ホイールハウス近傍に付けられておりタイヤーホイールの回転を検知しています。最近私の車において、ブレーキシステムのサービスを受けるようなメッセージがでました。ESC機能や、クルコン機能が一時的にOFF(≒機能がキャンセル状態)となっています。ABSの赤いインジケータが付くことはなく、ブレーキも良く効きます。走行上は問題は感じません。 ディーラーのサービスマンに見てもらったところ、走行は問題ないといっています。(黄色色のインジケーターなので車検は合格するし、走行問題ないので大丈夫とのこと。但し、赤いインジケーターのABSが付いたらすぐにサービス工場に持ってきてほしいとのこと)
ホイールセンサーが故障したため、ESCやクルコン機能が自動的にOFFなったと理解しました。実際の車の仕組みを踏まえて検証してください。
<回答>
あなたの車で発生した現象について、ホイールセンサーの故障がESC(電子安定性制御)やクルーズコントロール(クルコン)機能のオフに関係している可能性は高いです。以下では、これを車両の仕組みを踏まえて詳細に解説し、あなたが理解しやすいように説明します。
1. ホイールセンサーとは?
ホイールセンサー(または車輪速センサー)は、タイヤの回転速度を監視するセンサーです。これらのセンサーは、車両の各ホイールに取り付けられ、車両の回転速度をリアルタイムで測定します。センサーからのデータは、ESC(Electronic Stability Control)やABS(アンチロック・ブレーキ・システム)など、車両の安全システムに送られ、車両の挙動を制御するために使用されます。
2. ESC(電子安定性制御)の役割
ESCは、車両がスリップしないように制御するシステムです。特に、車両がカーブを曲がるときや急激にハンドルを切った際に、タイヤが空転したりスリップしたりするのを防ぎます。このシステムはホイールセンサーからの情報に基づき、車両の挙動を監視し、タイヤの回転数に応じてエンジン出力を調整したり、ブレーキを個別にかけたりすることで、車両の安定性を保っています。
3. クルーズコントロール(クルコン)との関係
クルーズコントロール(クルコン)は、設定した速度で車を自動的に維持する機能です。この機能も車両の速度を監視するためにホイールセンサーの情報を使用します。特に、速度の微調整を行う際にセンサーからの信号が重要です。
ESCやクルーズコントロールが正常に動作するためには、車両のホイールセンサーからの正確なデータが必須です。もしホイールセンサーに不具合が発生した場合、これらのシステムが正常に動作しなくなることがあります。
4. ホイールセンサー故障がESCやクルコンに与える影響
あなたの車で、ESCやクルコンがオフになった原因として、ホイールセンサーの故障が関係している可能性が非常に高いです。ホイールセンサーが正しいデータを送信できない場合、車両はそれらのシステムを一時的にオフにすることがあります。理由は以下の通りです:
ESC機能の停止: ESCはタイヤの回転速度を監視し、そのデータを元に車両の挙動を制御しています。ホイールセンサーが故障して回転数のデータを受け取れない場合、ESCは正しく車両の安定性を保つことができません。このため、システムは自動的にオフになり、警告が表示されることがあります。
クルーズコントロールの停止: クルーズコントロールも車両の速度に依存しており、ホイールセンサーからの情報に基づいて設定速度を維持します。センサーが故障して速度情報が得られない場合、クルーズコントロールは正常に動作しません。そのため、システムが自動的にオフになることがあります。
5. 黄色いインジケーターと赤いインジケーターの違い
黄色いインジケーター(警告灯): ESCやクルーズコントロールの警告灯が黄色に点灯するのは、システムが異常を検知したが、車両の走行に致命的な影響がないことを意味します。通常、この状態では車両は走行可能であり、エンジンやブレーキの性能には直接的な影響はありません。しかし、ESCやクルーズコントロールが一時的にオフになることで、車両の運転支援システムが制限されます。
赤いインジケーター(警告灯): 赤い警告灯が点灯する場合、通常はより重大なシステムの問題を示しており、特にABSに関連する問題がある場合です。ABS(アンチロック・ブレーキ・システム)が正常に機能していない場合、ブレーキ性能に直接的な影響が及ぶ可能性があり、赤いインジケーターが点灯した場合は、直ちにサービスを受ける必要があります。
6. ディーラーの診断とアドバイス
ディーラーが「走行に問題はない」と言っている理由は、現時点ではESCやクルーズコントロールがオフになっているだけで、ブレーキの効きや走行性能に影響を及ぼしていないためです。ABSの赤いインジケーターが点灯しない限り、運転に支障はありません。サービスマンが警告しているのは、赤いABSインジケーターが点灯する事態が発生した場合、つまりブレーキシステムに直接的な問題が生じた場合です。そうなった場合は、直ちに修理が必要です。
7. 最終的な検証と対処方法
ホイールセンサーが故障している場合、ESCやクルーズコントロールがオフになるのはシステムが正常に機能するために必要なセンサーのデータを受け取れないからです。ホイールセンサーの故障自体は、走行性能に直接的な影響を与えるわけではありませんが、車両の安全システムが制限されることになります。
- ホイールセンサーの点検と修理: センサーが故障している可能性がある場合、早めに修理または交換を行うことをお勧めします。特にESCやクルーズコントロールを正常に使用するためには、ホイールセンサーの正常な動作が不可欠です。
- 赤いABSインジケーターに注意: ABSが完全に機能していない場合は、緊急時にブレーキの効果が低下する可能性があり、非常に危険です。赤いインジケーターが点灯した場合は、直ちにサービス工場に持ち込むことが重要です。
結論
ホイールセンサーの故障が原因でESCやクルーズコントロールがオフになったと考えられます。現在、走行性能に問題はないとされていますが、センサーの故障を早めに修理することをお勧めします。また、赤いABSインジケーターが点灯した場合は、即座に修理が必要です。
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