スタータバッテリーの紹介

車両におけるスタータバッテリーの定義と役割

始動、ライティング、点火 (SLI) バッテリーは、スタータバッテリーとも呼ばれ、主にエンジンを始動するために、短時間で強力な電流サージを供給するように設計されています。長時間にわたって安定した電力を供給するように設計されたディープサイクルバッテリーとは異なり、別の目的を果たします。車両分野では、スタータバッテリーはスタータモータ、ライティング、エンジンの点火システムに電力を供給します。

基本的に、スタータバッテリーは、電気エネルギーを蓄積および分配する役割を果たす電気化学装置として機能します。エネルギーを放出するプロセスは、蓄積された化学エネルギーを電気エネルギーに変換する化学反応によって行われ、その後、エンジンの動きを開始および起動するために必要な電力が供給されます。エンジンが作動すると、通常は車両のオルタネータが電気システムに電力を供給し、同時にスタータバッテリーを補給する役割を担います。

内燃機関とハイブリッドシステムにおける重要性

スタータバッテリーは、内燃エンジン (ICE) 車両において単純でありながら重要な役割を果たします。つまり、エンジンの作動を開始するために不可欠です。機能するスタータバッテリーがない場合、必要なクランキング動作はスタータモータへの電力供給に依存しているため、ICE車両は燃焼プロセスを開始できません。

自動車技術の進化によりハイブリッドシステムが登場し、その結果、スタータバッテリーの機能がある程度変化しました。ハイブリッド車は、ICEと電気モータを組み合わせた車です。このようなシステムでは、スタータバッテリーの役割はエンジン始動だけにとどまらず、電気モータへの初期電力供給や、回生ブレーキの促進など、ハイブリッド特有のさまざまな機能の補助も含む可能性があります。EVシステムでも、スタータバッテリーは一般に補助バッテリーと呼ばれます。その役割は、EVシステム内のDC/DCコンバータに補助電力を供給し、機能安全対策を確実に維持することです。さらに、運転中にDC/DCコンバータが故障した場合は、補助バッテリーが車両全体の低電圧システムに電力を供給します。これには、ブレーキシステムなどの重要な安全部品が含まれており、車両を安全に停止させることができます。

さらに、ICEかハイブリッドかを問わず、現代の車両にはインフォテインメントシステム、高度な電子機器、先進運転支援システム (ADAS) がますます多く組み込まれるようになったため、スタータバッテリーの重要性が高まっています。シームレスな車両運行を確保するには、エンジン停止中でもこれらのシステムに一貫して電力を供給する必要があるため、スタータバッテリーの重要性が高まっています。

車両の電気システム内でのスタータバッテリーの極めて重要な役割は、さまざまな車両タイプと技術的な機構にまで及び、その重要性は疑う余地なく明確になっています。先進的なEVシステムに電力を供給する場合でも、従来のICE車両に電力を供給する場合でも、スタータバッテリーは不可欠なものであり、一貫した動作を保証し、車両の全体的な旅を豊かにします。

スタータバッテリーの基本機能

エンジンの始動

エンジンの点火プロセスの開始は、その呼び名からも明らかなように、スタータバッテリーに起因する最も重要な機能であると言えます。スタータバッテリーは、スタータモータへの電流サージを促進し、内燃エンジンの始動を効果的に開始します。この電流の重要性はその役割にあります。この電流は、ガソリンエンジン内で重要な最初の火花を発生させ、ディーゼルエンジンでは必要な熱を発生させて、シリンダ内の燃料と空気の混合物を点火します。この瞬間的な高電流の供給がなければ、エンジンは休止状態のままになります。

スタータバッテリーの設計は、この高電流を安定して供給する能力が高く評価されており、信頼性の高いパフォーマンスを保証します。スタータバッテリーは、長期間にわたって徐々に少量のエネルギーを放出するディープサイクルバッテリーとは対照的に、蓄積されたエネルギーの大部分を短時間で急速に放電するように設計されています。極端な寒さや長時間活動しないなどの厳しい状況下でも、このエネルギーサージによりエンジンの点火が保証され、確実に始動できるようになります。

電力供給の安定化

スタータバッテリーの主な役割はエンジンを始動することですが、その役割はエンジンの起動後も続きます。基本的なライティングシステムから高度なインフォテインメントや運転支援機能に至るまで、幅広い電子部品が現代の自動車に標準装備されています。安定した一貫した電力供給を確保することはこれらのシステムにとって非常に重要であり、スタータバッテリーはその役割を積極的に担っています。

通常、車両のエンジンが作動しているときに、オルタネータがこれらの電子機器に電力を供給します。ただし、起動時や電気負荷がオルタネータの出力を超えた場合など、特定の状況が発生すると、バッテリーが介入して電源を安定させます。すべての電子部品が中断せずに機能することを保証することで、車両の性能と乗員の安全が維持されます。低電圧システムバスによって電力が供給される電子負荷は通常、9V～16Vの電圧範囲内で動作します。これは、この供給電圧がどの時点でも完全に調整されていないことを示しています。

エネルギー貯蔵

スタータバッテリーのエネルギーを保持する能力は、その機能の基礎です。蓄えられたエネルギーは、エンジンの点火に不可欠なだけでなく、エンジンが停止している間に車両の電気システムを維持するという目的もあります。たとえば、駐車中、車両は通常、デジタル時計やラジオのプリセットメモリを保存し、アクティブなセキュリティシステムを維持し、リモートエントリシステムなどの他の機能にも電力を供給することがあります。これらの機能に必要なエネルギーはスタータバッテリーによって供給されます。

さらに、受動的な動作に加えて、車両の電気要件がオルタネータの出力容量を超えた場合に、スタータバッテリーのエネルギー貯蔵容量が極めて重要になります。このような状況では、バッテリーは必要な追加電力を供給し、貯蔵庫として機能します。

スタータバッテリーは、その名前からその主な役割が想像できますが、実際には最新自動車の中でさまざまな役割を果たしています。スタータバッテリーは、エンジンの始動と多数の電子部品のスムーズな動作の確保の両方を担い、車両の全体的なパフォーマンスと機能において中心的な役割を果たします。

スタータバッテリーの技術要件

コールドクランキングアンペア (CCA)

スタータバッテリーの場合、コールドクランキングアンペア (CCA) は重要な構成要素です。寒い状況下でのエンジン始動能力はCCAで測定されます。特に、コールドクランキングアンペア (CCA) は、12Vバッテリーの7.2Vを超える電圧を維持しながら、鉛蓄電池が0°F (-17.8°C) で30秒間供給できるアンペア数を測定します。ほとんどの車両では通常、250～600の幅のコールドクランキングアンペア (CCA) が必要ですが、バスでは内燃エンジン (ICE) のサイズに応じて最大 1000CCAが必要になる場合があります。

この仕様がなぜそれほど重要なのでしょうか? より寒い気候ではエンジンオイルが濃くなり、同時にバッテリー内の化学反応が遅くなり、内部抵抗が増加します。その結果、スタータモータにとってエンジンの始動がより困難になります。冬季を通して信頼性の高い車両の始動を保証するために、CCA値が大きいほど、そのような厳しい状況でもバッテリーがより大きな電力を供給できる能力があることを意味します。CCAは-17.8°Cの環境温度に対して設計されていますが、シベリアなど地球上の特定の地域では気温が-50°Cまで下がることがあります。

予備容量 (RC)

特定の高負荷で短時間の場合には、CCAはバッテリーのパフォーマンスを評価しますが、予備容量 (RC) はバッテリーの耐久性または持久力に関する情報を提供します。予備容量 (RC) は、完全に充電されたバッテリーが、電圧が10.5Vの臨界しきい値を下回るまでに、80°F (26.7°C) で25Aを供給できる期間を分単位で表します。車両の電気システムのサイズを決定する際には、この電圧しきい値が不可欠です。電気負荷は通常、ケーブルハーネスの電圧降下を考慮して 9V 以上の電源電圧で動作することを考慮すると、バッテリー端子で10.5Vのしきい値を測定することが重要です。

予備容量の価値は、オルタネータが故障した場合に車両の電気システムを維持できるバッテリーの能力を評価することにあります。オルタネータが動作しなくなった場合、車両はバッテリーに蓄えられたエネルギーに完全に依存することになります。予備容量 (RC) が大きいほど、バッテリーがこれらの要件をより長い期間サポートできる能力があることを示し、ドライバーが助けを求めたり目的地に到着したりする時間が長くなります。

バッテリー寿命とサイクル寿命

バッテリー寿命: バッテリーの完全なライフサイクルはバッテリーの寿命で表され、容量の減少と内部抵抗の上昇に関するもので、最初の使用から車両の始動に必要なエネルギーを供給できなくなるまでです。バッテリーの寿命は、深放電の頻度、環境条件 (バッテリーの寿命を短くする可能性のある高温への繰り返しさらされることなど)、メンテナンス品質のレベルなど、さまざまな要因によって影響を受ける可能性があります。

サイクル寿命: 密接に関連しているが別の概念としてサイクル寿命があります。これは、バッテリーの容量が指定されたしきい値 (通常は元の容量の約80%) を下回るまで、バッテリーが耐えられる完全な充電 / 放電サイクルの数を測定します。深放電と再充電のサイクルがまれなスタータバッテリーの分野では、電気自動車の高電圧バッテリーなどの他のアプリケーションと比較して、サイクル寿命の重要性は低くなります。ただし、特に高度なストップ / スタートシステムを搭載した車両に見られるように、バッテリーが頻繁に放電される状況では、サイクル寿命を理解することでバッテリーの耐久性に関する貴重な洞察が得られます。

スタータバッテリーの重要な技術仕様には、耐久性、信頼性、長寿命を保証するために特別に設計されたパフォーマンス特性の組み合わせが含まれます。これらの測定により、エンジニアと消費者の両方が、それぞれの車両および環境の要件に最適なバッテリーを評価および選択できるようになります。