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バッテリーの基礎知識 (主にバイク、船舶、マリンアクセサリー用バッテリーが対象)

2016年07月更新

 バッテリーの種類

1-1.スターターバッテリーとディープサイクルバッテリー
スターターバッテリーは、クランキングバッテリーとも呼ばれ、エンジン始動時に、瞬間的に大きな電流を供給することを目的につくられています。走行中はオルタネーター(発電機)から充電され、ほぼ満充電に近い状態で維持されます。スターターバッテリーは、過度の放電状態(容量の75%以下に電圧が低下した状態)になると、極端に蓄電能力が低下し、再充電をしても回復できなくなります。

一方、ディープサイクルバッテリーは、少量の電流を長時間供給する能力に優れ、繰り返し放充電が可能なバッテリーです。エレクトリックモーターや魚群探知機、ビルジポンプ、電動ウインチなどの電源として使用する時は、必ずディープサイクルバッテリーを選びましょう。
1-2.開放型と密閉型バッテリー
バッテリーは開放型密閉型に分けることができます。
バッテリーは、化学反応によって電気の放充電をしています。充電する際に、水が分解されて水素ガスが発生するため、ガスを逃がすための通気孔が必要になります。さらに分解された水がガスとして逃げた分だけ液が減りますので、精製水を補充するための注入口が必要になります。このようなタイプのバッテリーを開放型と呼びます。
一方、密閉型は、ガス抜きや精製水の補充が必要ないしくみを採用し、密閉構造を実現しています。密閉型バッテリーには、完全密閉タイプとバルブで圧力を逃がす弁機構を有するタイプがあります。いずれも、精製水の補充の手間がないため、メンテナンスフリー(MF)バッテリーとも呼ばれます。MFバッテリーは、ガスの発生を抑えるため電極にカルシウム鉛合金を使用しており、同時に自己放電が少ないという特長を持っています。

<密閉型の長所>
  • 精製水を補充する手間がない。
  • メンテナンスが困難な場所への設置に適している。
  • ガスの発生が少ないので、爆発などの危険性が低い。

<密閉型の欠点>
  • 開放型に比べて値段がやや高い。
  • 電解液の比重点検ができない。
  • 急速充電ができない。

では、純正品が開放型バッテリーの船舶やPWCにMFバッテリーを使っても大丈夫でしょうか?
答えは、原則NO(ノー)です。船舶の始動に使われるバッテリーは、運転中にオルタネーター(発電機)から充電されます。エンジンによって充電制御方法などの設計条件が異なりますので、基本的に純正と同じタイプのバッテリーを使用します。MFバッテリーを開放型に変えることも同様にお勧めできません。

 バッテリーの容量 (主にディープサイクルバッテリーで重要)

2-1.バッテリー容量の基準
バッテリーは化学反応で電気を放充電しており、電気の取り出し方によって取り出せる電気の総量が変わってきます。(一般的に、大きな電気を短時間で取り出すより、小さな電気を長時間かけて取り出す方が、より多くの電気を取り出すことができます。)しかし、条件によって容量の数値が変わっては、性能を比較する上で困ります。そこで次のような統一した基準が必要になります。

(1)5時間率容量
  • 容量の1/5の電流を放電し(25度)、放電終始電圧10.5Vになるまでの時間と電流の積(アンペア・アワー[Ah])。主にJIS規格(日本)で採用されています。
(2)10時間率容量
  • 容量の1/10の電流を放電し(25度)、放電終始電圧10.5Vになるまでの時間と電流の積(アンペア・アワー[Ah])。オートバイ用バッテリーなどに使用されることがあります。
(3)20時間率容量
  • 容量の1/20の電流を放電し(25度)、放電終始電圧10.5Vになるまでの時間と電流の積(アンペア・アワー[Ah])。主にDIN/EN規格(欧州)で採用されています。
(4)リザーブキャパシティ(RC)
  • 25Aの電流を放電し(27度)、放電終始電圧10.5Vになるまでの時間(分)。主にSAE規格(米国)で採用されています。
2-2.基準による違いは?
例えば5時間率容量が100Ahのバッテリーでは、20A(容量÷時間率)の電流を流すと5時間で放電終止電圧になります。つまり、20Aの電流を5時間使うことができます。(条件によって変わりますので、目安とお考えください。)

では、同じ100Ahの容量でも、5時間率容量100Ah(20A×5h)と20時間率容量100Ah(5A×20h)のバッテリーでは、どちらの能力が高いと言えるでしょうか?答えは、5時間容量100Ahのバッテリーの方が高性能と言えます。容量は同じ100Ahですが、小さな電気を取りだす方が効率がよいので、5時間率容量100Ahのバッテリーならば5Aの電気を20時間以上供給することが可能です。バッテリーの容量を確認する場合は、アンペア・アワー(Ah)の数値だけでなく時間率も確認しましょう。
2-3.使用時間の目安
バッテリーの容量から、単純に電化製品の使用電流を割って使用可能時間を計算してはいけません。バッテリーは、現実的には満充電することは難しく、さらに完全放電させてしまうと蓄電能力を極端に低下させてしまう恐れがありますので、すべて使い切ることを避けなくてはなりません。したがって、バッテリー容量の60〜70%程度の容量で計算するのが無難です。

 バッテリーの瞬発力 (主にスターターバッテリーで重要)

(1)マリン・クランキング・アンペア
  • -1.1℃の気温の中で、満充電のバッテリーが、30秒間に7.2Vになる放電電流です。バッテリーの瞬発力を示す数値で、エンジン始動時など、瞬間的に大きな電流が必要なときにこの性能が重要です。

(2)コールド・クランキング・アンペア
  • -18℃の気温の中で、満充電のバッテリーが、30秒後に7.2Vになる放電電流です。マリン・クランキング・アンペアと同じく、瞬発力を示す数値として欧米で広く用いられています。

 サルフェーション

サルフェーションとは、バッテリーの化学反応によって生成される硫酸鉛です。この硫酸鉛の結晶が極板に付着し硬質化することで、バッテリー性能を低下させる現象をサルフェーション現象と呼びます。硫酸鉛の結晶は、電気を通さないため、極板に付着すると放充電のための化学反応を阻害し、バッテリーの充電能力や放電能力に大きな影響を与えます。

 バッテリーの充電

5-1.普通充電と急速充電
バッテリーの充電には、普通充電と急速充電があります。
普通充電では、容量の10分の1以下の電流で、ゆっくり時間をかけて充電をおこないます。普通充電では、満充電に12時間以上かかることもあります。

一方、エンジンが始動できるくらいの電気を短時間で充電する方法が急速充電です。急速充電は、容量の1分の1の電流で充電します。急速充電を30分以上行うとバッテリーに重大な悪影響を与えますので気をつけましょう。いずれにしても、急速充電はバッテリーを短命化するので緊急手段とお考えください。また、ガス抜きのないMFバッテリーでは、膨張、爆発の危険がありますので、絶対に急速充電してはいけません。
5-2.準定電圧充電と定電流・定電圧充電
準定電圧充電は、充電中の電池電圧の変動に伴い電流が変動する充電方式です。充電初期はバッテリー電圧が低いため充電電流が大きく、終期に電圧が上昇すると充電電流が小さくなる特性を持っています。一般に販売されているバッテリーチャージャーの多くはこの方法をとっています。

定電流・定電圧充電は、充電出力の最大電流と最大電圧を制限して充電する方法です。充電初期は定電流で充電され、その後定電圧で充電します。比較的短時間で効率が良い方法です。マリンジェットなどの充電系統に採用されています。
5-3.充電作業の注意点
  • エンジン始動用バッテリーの場合は、必ず船舶から降ろして充電作業をしましょう。搭載したまま行うとショートなどで船舶の電気系統に重大なダメージを与える可能性があります。
  • 船舶からバッテリーを降ろす時は、必ずマイナス端子から外しましょう。ショートの危険性を回避するためです。装備する時は逆にプラスから接続しましょう。
  • バッテリーの充電時には、水素ガスが発生します。充電作業は、換気の良い場所で十分注意して行いましょう。開放型の場合は、液口栓は外して充電し、終了後は30分程度待ってから栓を締めます。
  • 充電器のクリップの接続時は、必ず電源をOFFにして行ってください。火花が飛ぶかもしれませんので危険です。そして、接続はプラス端子から先に行いましょう。取り外しは逆にマイナス端子から行いましょう。
  • 充電中はバッテリーが熱を持つ場合があります。55度を超えるようなら充電電流を下げるか、一時中断して熱を冷ましましょう。
5-4.新品バッテリーの充電は必要?
液入りのバッテリーは基本的に充電済みになっていますので、そのまま使用できます。液別のバッテリーも液を注入すると化学反応が始まるため1時間ほどで使用できます。ただし、充電量にバラつきがありますので、念のために充電した方が好ましいと言えます。バッテリーを満充電に保つことは長持ちの秘訣です。

 充電器について

6-1.充電器のタイプ
(1)急速充電器
  • エンジン始動用バッテリーの緊急充電など、大きな電流を出力することで短時間に急速充電することができます。
(2)普通充電器
  • 低い電流で時間をかけて充電する一般的な充電器です。
(3)ブースターチャージャー
  • ブースト機能(エンジンスタート機能)を持った充電器です。ブースト機能とは、バッテリーあがりでエンジンが始動できなくなった時、クランキングさせるために必要な大きな電流を瞬間的に流す機能です。
(4)バッテリー延命装置
  • バッテリーの延命をうたう装置の多くは、バッテリー寿命に大きな影響を与えるサルフェーションを除去する装置です。特殊微弱電流を流すことで電極板に付着したサルフェーション(硫酸鉛)を分解します。バッテリーの能力低下が、サルフェーションによるものでない場合は効果が期待できません。
6-2.充電器の機能
(1)定格出力
  • 普通充電の場合、バッテリー容量の1/10の電流で充電するのが一般的です。利用するバッテリーの容量に適したものを選びましょう。ボイジャーM27MFの場合、容量が105Ah(20時間率)ありますので、定格出力10Aが必要になります。
(2)全自動充電機能
  • 充電ボタンを押すだけで、放電状態をチェックして、最適な充電電圧と充電電流で充電を行います。充電完了後は回路を停止して過充電を防止します。デルコ社のボイジャーバッテリーなど、ディープサイクルバッテリーを満充電する充電器として、この機能を要求されることがあります。
(3)バッテリーチェッカー機能
  • バッテリーの充電状態を示す機能。
(4)オートストップ機能
  • バッテリーの満充電を自動的に判断して充電回路を停止します。バッテリーの過充電を防止します。
(5)タイマー機能
  • 様々なタイプのバッテリー容量、放電状態に合わせて、必要な充電時間をタイマーで設定できます。
(6)ブースト機能
  • バッテリー上がりでエンジン始動が出来なくなった時、バッテリーに接続してエンジン始動を可能にします。
(7)トリクル充電機能
  • 微弱な電流を継続的に与えることで満充電を維持することができます。微弱な電流であるため過充電によって寿命を縮めることがありません。常にバッテリーを満充電の状態に維持したい無停電電源装置などに利用される充電方法です。
(8)パルス充電機能
  • バッテリーに連続的なパルス電流を流すことでサルフェーション(硫酸鉛)を分解し、バッテリーの基礎能力を回復させます。バッテリー延命装置と称される装置の基本原理です。
(9)電流計/電圧計
  • 充電中の電流と電圧を表示するメーターで、充電状態を把握するのに役立ちます。
(10)電圧異常、短絡保護機能
  • 設定電圧と異なるバッテリーを接続したり、充電クリップを短絡させたりした時、ブレーカーや保護回路によって充電器を保護します。
(11)過熱保護機能
  • 充電器の温度が異常に上昇した時、充電回路を停止します。
(12)過電流保護機能
  • 充電中に異常な電流が流れた時、保護回路が働いて充電を停止します。
(13)逆接続保護機能
  • バッテリーのプラス端子とマイナス端子を間違えて接続してしまった時に回路を停止して充電器を保護します。

 充電状態の確認

7-1.端子電圧
バッテリーの充電状態を確認する方法として、端子電圧を測定する方法があります。12Vバッテリーの端子電圧による充電状態の目安を次の通りです。ただし、電圧が高くなっていても電極やバッテリー液が劣化していると、バッテリーが正常に機能しない場合もあります。

端子電圧 13.0V  充電状態100%
端子電圧 12.4V  充電状態60%
端子電圧 11.8V  充電状態20%
端子電圧 10.5V  充電状態0%
7-2.バッテリー液の比重
バッテリーは、放電すると化学反応によって水が生成されますので、バッテリー液(希硫酸)の濃度が低下して、比重が軽くなります。したがって、この比重を測定することで充電状態を確認することができます。液温20度の条件で、比重値から充電状態を知る目安は次の通りです。

比重値 1.280  充電状態 100%
比重値 1.270  充電状態 93.75%
比重値 1.260  充電状態 87.50%
比重値 1.250  充電状態 81.25%
比重値 1.240  充電状態 75.00%
比重値 1.230  充電状態 68.75%
比重値 1.220  充電状態 62.50%
比重値 1.210  充電状態 56.25%
比重値 1.200  充電状態 50.00%
比重値 1.160  充電状態 25.00%
比重値 1.120  充電状態 0.00%

 バッテリーの形式について

バッテリーには、主に英数字で表わされる形式があります。形式はバッテリーの仕様や性能に関係する意味を持っています。自動車用バッテリーには、JIS規格や欧州規格など、統一したルールがありますが、バイク・船舶用バッテリーには、メーカーによりバラつきがあるようです。

≪AC Delco Voyager(ボイジャー)/HEXA ディープサイクル≫
M27MF
≪GSユアサ PWC用バッテリー≫
YB16CL-B

YTX20L-BS
≪ATLAS スターターバッテリー≫
105D31R

 バッテリーの寿命

バッテリーには寿命がありますが、使い方によって大きな差が出ますので、寿命を使用回数や時間で示すことは困難です。購入後、一度も使用していなくても、長期間放置しておけば、バッテリーの性能は下がり続け、新品の状態で寿命を迎えることも考えられます。 経験的にバッテリーの寿命は2〜5年と言われます。常識的な範囲で、比較的悪条件で使用されて2年、好条件で使用されて5年です。(パルス充電などの特別な対策による延命は十分考えられます。)使用頻度の低い船舶バッテリーは相当な悪条件と言えますので2年以内にダメになるケースも珍しくありません。

バッテリーの寿命を明確に判断することは難しいですが、満充電しても使用に支障をきたすようになればそれが寿命です。 開放型の場合には、バッテリー液の状態から寿命を探ることができます。満充電してもバッテリー液の比重が1.23未満(20度)なら交換時期です。なお、充電直後はバッテリー液の温度が上昇していて比重が低くなりますので注意が必要です(液温 1℃上昇で、比重値が0.0007低下)。バッテリー液の減り方が早くなったり、セルごとの液減り差や比重差(0.05以上)が出てきたりしたら寿命のサインです。

 バッテリーを長持ちさせる秘訣

(1)バッテリー液面はUPPER LEVELを維持する。
  • 基本的にバッテリー液は、UPPER LEVELとLOWER LEVELの間にあればよいのですが、なるべくUPPER LEVELに近い状態を維持するためにこまめな補充をお勧めします。
(2)バッテリーを常に満充電の状態に保つ
  • 放電により生成されるサルフェーションが硬質化するとバッテリーを短命化しますので、なるべく満充電の状態を維持することが望ましいと言えます。長期間使用していないバッテリーなどは、自然放電していますので、定期的に充電することをお勧めします。また、暗電流(自動車、船舶などで、キーを抜いていても消費される電流)の消費を防止するためにマイナス端子を外しておくことも有効です。
(3)完全放電を避ける
  • ディープサイクルバッテリーであっても、完全放電は避けた方が好ましいです。可能であれば、バッテリー容量の50%を下まわらない範囲で使用することをお勧めします。使用後は速やかに補充電をおこないましょう。

 バッテリー液に注意!

・バッテリー液に水道水や電解液は厳禁!
  • 水道水には不純物が含まれているため、放充電に必要な化学反応を阻害する恐れがありますので、補充液は精製水を使用しましょう。また液減りは水分の減少なので、希硫酸の電解液を補充するのもいけません。

・バッテリー液は危険!
  • バッテリー液は希硫酸です。希釈されているので油断しがちですが、皮膚についたり、目に入ったりすれば危険です。さらに衣服につくと材質によっては穴が開いてしまいます。コットン(綿)素材のTシャツやパンツは穴が開きます。バッテリー液の取り扱いには、細心の注意を払いましょう。

 バッテリーの廃棄方法について

バッテリー(鉛蓄電池)には人体や環境に有害な鉛や硫酸を含んでいるため、一般の廃棄物として捨てることができません。したがって行政の指導のもとに電池工業会が、使用済みの自動車用バッテリー(PWCやバイク用を含む)を下取りするリサイクル制度を整備しています。

当店に持ち込んでいただければ無料でお引き取りいたしますが、通信販売で購入されたお客様において、持ち込むのは現実的に難しいことです。発送していただくとしても、梱包の手間や送料などの負担がありますので最善とは言えません。一般的にバッテリーを販売する店は、メーカーや購入者であるか否かを問わず使用済みバッテリーを引き取ってくれるはずです。ただし法律で引き取りが義務付けられているわけではないので、100%の保証はできません。馴染みの自動車屋さんやガソリンスタンド、大手の自動車用品販売店などがございましたら、そのような場所に持ち込むことをお勧めいたします。

 PWC用バッテリーの選び方

PWC(水上バイク)用バッテリーには純正採用されたバッテリーの他に、互換性のある他社ブランドバッテリーが数多く存在します。 当店で扱う純正ユアサバッテリー、NBCバッテリー、NBCゲルバッテリーの3ブランドの違いをまとめました。

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