さて、今回記事は前回の「Ⅳ－２－３）３段階充電（Bulk → Absorption → Float）の目的と制御」の続きです。




＜もくじ＞
Ⅰ章　鉛バッテリーの構造
　１．バッテリーの構造概要
　２．極版について
　　　１）グリッド（格子）とは
　　　２）活物質（Active Material）とは
　３．セパレーターの構造と役割

Ⅱ章　 鉛バッテリーが劣化する原因とそのメカニズム
　１．サルフェーション（硫酸鉛PbSO₄の蓄積・結晶化・粗大化）
　　　１）サルフェーションの概要
　　　２）サルフェーションの発生メカニズム
　　　３）電圧が高いとサルフェーションが起きにくい理由

　２．グリッド（格子）の腐食・酸化（Ⅰ章と一部重複）
　　　１）グリッド（格子）とは
　　　２）グリッド（格子）の主な役割
　　　３）材質と製造技術
　　　４）劣化との関係

　３．活物質の剥離・脱落（Ⅰ章と一部重複）
　　　１）活物質（Active Material）とは
　　　２）活物質（ペースト）の構成と役割
　　　３）ペーストの組成と製造
　　　４）活物質の反応メカニズム（放電時）
　　　５）活物質の劣化
　　　
　４．電解液の劣化・減少（電解質劣化）
        １）電解液とは？
        ２）劣化・減少の主なメカニズム
        ３）対策のポイント
　     ４）硫酸濃度（比重）がバッテリーに与える影響

　５．セパレーター劣化とそのメカニズム
　　　１） セパレーター孔（ポア）の詰まり（Pore Blocking）
　　　２）セパレーターの酸化劣化（主に正極側）
　　　３） セパレーターの熱劣化・熱収縮
　　　４）活物質の脱落によるショートリスク増大（底部堆積物）
　　　５）セパレーターの極板密着性の変化（乾燥化）
　　　６）経年劣化での微小クラック・ピンホール
　　　７） どの極板を袋状セパレーターで包むかは“メーカーの設計思想で異なる”
　　　８）まとめ：セパレーターの劣化はバッテリー寿命の“最後の砦”

　６．温度・熱サイクルによる加速劣化
　　　１）化学反応速度の加速 
　　　２）電解液の蒸散・乾燥
　　　３）熱膨張・収縮による機械的ストレス
　　　４）過充電が起きやすくなる
　　　５）熱暴走（thermal runaway）のリスク増加
　
　７．劣化原因から導かれる対策

Ⅲ章　国産高品質バッテリと安価バッテリーの違い
　１．バッテリー寿命に差が出る理由＜GSユアサ  vs 台湾ユアサ vs 安価な中国製＞
　２．サルフェーションの基本的な進行要因
　３．互換バッテリーでも違う内部構造
　４．偽物（粗悪コピー）バッテリーに要注意！
　５．（参考）購入バッテリーの選定方法（私の場合）

Ⅳ章　バッテリー充電器の違い
　１．バッテリーにあった充電器を選ぶ
　　　１）車両用バッテリーの種類
　　　２）バッテリーの種類による充電器にもとめられる条件
　　　 　（注１）VRLA（密閉型）の過電圧によるガス発生について
　　　　 （注２）GELバッテリーの充電電圧と充電器について

　２．スマート充電器か否か
　　　１）スマート充電器とは
　　　２）特徴
　　　３）３段階充電（Bulk → Absorption → Float）の目的と制御
　　　４）バルク（Bulk）充電
　　　５）吸収（Absorption ）充電
　　　６）高品質なスマート充電器と安価なCV充電器の違い

　３．維持充電（トリクル充電／フロート充電）について
　　　１）フロート充電／トリクル充電の仕組み
　　　２）なぜフロート／トリクルの名称があいまいに使われるのか？
　　　３）維持充電の図形化（例）
　　　４）OptiMateの維持充電について
　　　５）補足：維持充電時の電流について

   ４．充電時の電圧について
　　　１）吸収充電で12.72V（理論満電）より高い 14.2~14.7V を印加する理由
　　　２）維持充電において、前工程の吸収電圧から13.6V前後に降下して印加する理由
　　　３）6V鉛バッテリーの場合の適正電圧値

　５．パルス充電について　　
　　　１）パルス充電の目的
　　　２）パルス充電の基本的な仕組み
　　　３）パルスの効果
　　　４）実際の充電器ではどう使われているか
　　　５）パルス充電の注意点（万能ではない）
　　　６）概要のまとめ
　　　７）パルスの種類と効果について
　　 　7-1）パルス幅について
　　　 7-2）印加電圧について
　　　 7-3）デューティ比について
　　　 7-4）周波数について

Ⅴ章　その他


・・徐々に書き上げていく予定なので、”もくじ”の内容は後日修正が入る可能性があります。




前回は、バルク充電について軽く触れました。


・・・（前回掲載分）・・・
(1) Bulk（バルク：一定電流）
● 目的：最短時間でバッテリー容量の約70〜80%を回復する段階
● 制御：最大電流（製品仕様上の最大値）を流す（＊注１）
・・バッテリー電圧が 14.＠ V に到達するまで続く。時間は短く、充電の「前半」の工程

＊（注１）「最大電流（製品仕様上の最大値）を流す」と書きましたが、充電器が制御できるのは電圧だけです。正確にはバルク充電のステップでは、＜一定の電流を流し続ける＞です。　非常に間違いやすい部分なので、次の「バルク充電について」で詳しく書きます。
・・・・・・・・・・・・

それでは、バルク充電についてもう少し詳しく書いていきます。

４）バルク充電について

安価な定電圧（CV）充電器とスマート充電器の大きな違いは、バルク充電（CC：定電流)→吸収充電＝アブソープション充電（CV：定電圧）のステップを持っていることです。

◇バルク（CC）段階
充電器は「最大出力電流」を供給するように動作します。
→ 充電器に電流値を制御する仕組みはありません。なので流したい電流値のために電圧を制御します。これを理解するためにはオームの法則を知ることが重要になります。

I(電流)＝V（電圧）／R（抵抗）
ですが、充電器とバッテリーの関係上　下記の方がわかりやすくなります。
↓↓↓
＊I(電流)＝ （V_source（充電器電圧）ーV_bat（ﾊﾞｯﾃﾘｰ端子電圧））／R（抵抗）

-INPUT-
・充電器電圧とバッテリー端子電圧の差を分子として抵抗で割った数値が電流になります。
・充電電圧とバッテリーの端子電圧の差が大きいと（V_source（充電器電圧）ーV_bat（ﾊﾞｯﾃﾘｰ端子電圧））、大きな電流がながれます。
・バッテリーが満充電に近づくにつれバッテリーの抵抗＝分母は大きくなります。
・一度に大きな電流が流れると過充電になりやすくなります。

したがってバルク充電においては、一定の電流が過充電することなく流れるように時間経過とともに電圧を徐々に上げていきます。

以下、充電率50％のバッテリーを例にした「充電器印加電圧」の具体例です。

条件
・バッテリー静止電圧：12.2V（50%）
・スマート充電器：2Aの定電流、吸収電圧14.5V
・バッテリー内部抵抗：約70mΩ（例）

2025-12-05バルク充電の電流と印加電圧の例01

→ 充電器は 電圧を無理に14.5Vに押し上げる のではなく、あくまで電流を一定に保ちます。
→ ただし充電器には「吸収段階の目標電圧（例：14.5V）」が内部に設定されていて、バッテリー電圧がその値に到達したら 動作モードをCV（吸収）に切り替えます。

バルク中は「定電流」であり、定電圧＝14.5Vは“到達基準かつ上限”として設定されているが、最初から14.5Vを能動的にかけるわけではありません。

これが、バルク充電のステップを持たない14.4V前後の定電圧を印加する安価な充電器だと・・・
I(電流)＝ （14.4Vー12.2V）／R（抵抗）＝容量の小さなバッテリーの場合は、過充電気味になりやすい。


なおバルクでは、理論上は定電流が流れる制御をおこなっていますが、定電流＠Aが常に流れるのはバッテリーが健康で理想的な状態の場合です。

実際は、
・バッテリーが劣化して内部抵抗が大きくなっている
・容量が小さいバッテリー（例3Ahｸﾗｽ）＝内部抵抗が大きい
・気温が低い
・充電が進みバッテリーの内部抵抗が高くなる
等により、理論上の定電流＠Aまで吸い込めず、@A以下で上下します。

⇒バルク＝充電器は＠Aを供給しようとするが、実際に流れる電流はバッテリー側の状態で決まる。


次回はバルクの次のステップ＝吸収（アブソープション）について説明します。


－続く－


ps:本記事は自分の知識向上のために調べて作成したものです。　間違い等もあるかもしれません。ご承知おきください。



2025-12-05ﾊﾞｯﾃﾘｰと女性01