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(製作中 内容精査、画像)バッテリー豆知識


せっかく新しくなったバッテリー、上手に使うコツを知って、長く使用したいですよね。
ここでは、バッテリーにまつわる小ネタの豆知識をご紹介します。


バッテリーは使い方次第で、寿命が変わってきます。賢く使って長持ちさせましょう。

 

リチウムイオン電池を長持ちさせる方法


 

満充電の継続による電池性能の劣化

携帯電話やスマートフォンを新規購入した場合、電池残量はほとんど切れる寸前か、多くとも半分程度の状態で販売される。電池を長時間保存する場合、満充電状態が継続していると寿命が短くなるため、充電量を抑えた状態で販売している。

電池が完全に放電すると致命的な損傷を与えるため、長期間に渡って購入されず充電されないことがあっても、完全放電を避けるため半分程度の充電は確保されている。

満充電状態での保存は、リチウムイオン電池の劣化を早める原因となる。購入前はユーザーの知るところではないが、使用開始後であっても「満充電となっている期間を短く」という使い方ができれば、同じ電池をより長期間に渡って使用できる。

電池を長期間使用していない場合だけでなく、リチウムイオン電池を使用している際も同様である。常に充電器にコンセントを接続した状態にするなど、浅い充電を繰り返しての満充電状態が継続すると、電池の寿命に悪影響を及ぼす。

携帯電話は頻繁に持ち歩く機会があるため、常に満充電にしておきたいものである。電池を持たせたいことを理由に、満充電とせずに使用して利便性を損なうのは望ましいことではない。携帯電話やスマートフォンでの利用にあっては、定期的な電池パックの交換を行って対応するのが通例となっている。

満充電を継続する使用方法は、リチウムイオン電池の特性上推奨されない。

携帯電話やスマートフォン、ノートPCなど、毎日の持ち運びを前提としている電気機器は、満充電時間を継続すると電池性能が劣化する。モバイル機器のユーザーは使用中の電池切れを防ぐため「いつも完全充電の状態で使用する」というのが通例となっている。

電源プラグが接続された状態では、ほぼ満充電に近い状態がキープされる。電池の充電システムにおいては、過剰に充電されないように保護装置を搭載している。充電100%となっては充電状態を解除し、自然放電で95%前後となっては再度微弱電流で充電するといった「電池にやさしい」充電制御で設計されている。
 

高温環境での利用・保管による劣化

リチウムイオン電池は周囲温度25℃を基準にしている。持ち運びを前提としている電気機器に搭載されたリチウムイオン電池は、熱せられた自動車内、入浴中の利用、直射日光にさらされる場所への放置など、過酷な温度環境に晒されることも珍しくなく、温度上昇による寿命の劣化が懸念される。

リチウムイオン電池の最高許容周囲温度は「45℃」と規定されている。日本国内の一般的な環境であれば45℃以上の周囲温度になることは考えられないが、直射日光の当たる自動車内への放置、入浴中の利用を想定すると、45℃を超過した危険温度になり得る。

電池の温度上昇は寿命の低下だけでなく、本体の電子回路や内部配線の絶縁劣化を引き起こす原因となり、異常発熱による発煙や発火、本体の変形などの不具合につながる。

高温条件では電池は著しい性能劣化を引き起こす。これらの影響により一般的に「500回」といわれる充電サイクル回数に至る前に、電池が寿命となる事例も多い。保管方法と利用環境には十分な注意が必要である。
 

過放電による電池性能の劣化

電池は過放電に弱い。電池の残量がなくなると、それ以上の放電を避けるため「残量0%」といった表示をして電気機器を停止させる。放電した電池を継続利用すると、最低限必要な電圧を下回る「深放電状態」となり、セルの劣化が著しく進行し回復不能となる。

過剰に放電された電池は破損状態となり再度充電するのは難しい。利用不能となるので、放電のし過ぎに注意が必要である。

最低電圧が2.8V程度となった時点で、電池の放電を停止するよう保護装置が組み込まれており、通常の使い方であれば過放電状態にはならない。放電された状態で長期間放置しての自然放電や、組み合わせ電池の一部セルが過放電となる事例があるが、過放電状態となったセルは再充電が不能となり、システム全体の電池容量が低下したり、異常発熱や発火につながるおそれがある。

リチウムイオン電池の保護回路による発火防止

リチウムイオン電池は電力密度が高く、過充電や過放電、短絡の異常発熱により発火・発煙が発生し火災につながる。過充電を防ぐために、電池の充電が完了した際に充電を停止する安全装置や、放電し過ぎないよう放電を停止する安全装置が組み込まれている。
 

電池の短絡保護

電池パックの端子間がショート(短絡)した場合、短絡電流と呼ばれる大きな電流が発生する。電池のプラス極とマイナス極を導体で接続した状態では、急激に発熱してセルを破壊し、破裂や発火の事故につながる。

短絡電流が継続して発生しないよう、電池には安全装置が組み込まれている。短絡すると大電流が流れるため、電流を検出して安全装置が働くよう設計される。短絡による大電流は即時遮断が原則であり、短絡発生の瞬間に回路を切り離す。
 

過充電の保護

過充電の安全装置が組み込まれていなければ、100%まで充電された電池がさらに際限なく充電され、本来4.2V程度が満充電があるリチウムイオン電池が4.3、4.4Vと充電されてしまう。過剰な充電は発熱や発火の原因となる。

リチウムイオン電池の発火事故は充電中が多く、期待された安全装置が働かなかったり、複数組み合わされたセルの電圧がアンバランスを起こし、一部セルが異常電圧になる事例もある。セル個々で過電圧保護ほ図るのが望ましい。
 

過放電の保護

過放電停止の保護回路は、電子回路によってセルの電圧を計測し、電圧が一定値以下となった場合に放電を停止する。

過放電状態に近くなり安全装置が働いた電池は、過放電を避けるため「一定以上まで充電されないと安全装置を解除しない」という安全性重視の設計となっている。

モバイル端末において、電池を0%まで使い切ってしまった場合に12時間以上充電しなければ再起動できない、といった制御が組み込まれているのはこれが理由である。電圧は2.8Vを最低電圧としているのは、これ以上電圧が低下すると深放電状態となり、セルの回復不能な損傷を懸念するためである。

一部のスマートフォンやタブレットPCでは、過剰に放電を行った場合に24時間もの長時間に渡って連続充電し、電圧を一定値以上まで高めない限り復帰しないといった安全装置を組み込んでいる事例がある。

 

バッテリーを長持ちさせるポイント

バッテリーの寿命は使い方で変わってきます。そのポイントは

々皺后複苅亜邂幣紂砲両貊蠅肪屬ない。
∩行後は冷めてから充電する。
出来るだけ空になってから充電する。

*リチウムイオンバッテリーはメモリー効果がないため継ぎ足し充電可能ですが「空になってから充電」した方がバッテリーを長持ちさせることができます。

長期間使わないときの保管方法

リチウムイオンバッテリーの場合
1〜2灯残して保管

ニッケル水素バッテリーの場合
空〜2灯残して保管

ニカドバッテリーの場合
空の状態で保管

走行距離が著しく短くなったら交換の目安です。

 

ニカド、ニッケル水素のマニュアルリフレッシュ

ヤマハのパスはPXまではリフレッシュを自分でする方式でしたが、それ以降は充電器がその時期が来ると自動的にリフレッシュがかかる方式です。

大容量のバッテリーや継ぎ足しを多くする方は自動リフレッシュで足りないことがありメモリー効果が出てしまう場合があります。また、頑固なメモリー効果がおきてしまったときには1度のリフレッシュでは解消されず、2,3回立て続けにリフレッシュをすることによって効果がある場合があります。

そんな場合の手動リフレッシュの方法を紹介します。

PZ(バッテリーに残量表示のないニッケル水素バッテリーの場合)

充電器を接続し、充電器の「解除」ボタンを20〜30秒押します。 「リフレッシュ中」ランプ(橙)が点滅し、リフレッシュ充電が開始します。 ただし、ハンドルのスイッチの残量3灯以下で操作可能です。

PJ、PQ、PH、PU、PY(残量7灯表示のニカド、ニッケル水素バッテリーの場合)

バッテリーの残量計の「押」ボタンを45秒間押し続けます。「お知らせランプ」が点滅したら通常通り充電器を接続するとリフレッシュが始まります。ただし、残量5灯以下で操作可能。


 


 

暑い夏に注意すること

電動アシスト自転車のバッテリーはうまく使えば永く使えます。最近のバッテリーは容量が大きくなってきたことと性能もよくなってきたので上手な使い方をすれば10年以上も使えたりするでしょう。

もちろん毎日一日に満充電のバッテリーを使い切ってしまう方は2〜3年くらいで寿命ということにもなりますが、最近の日本の夏はもうすぐ40度になるかと思うような日もあって、こんな日に乗るとバッテリー内部は40度を超えたりしています。バッテリーは40度を超すと充電ができなくなりますので、涼しい部屋の中などで温度が下がるのを待って充電してください。

バッテリーを自動車の中などに入れておいたりすると、車内は70度くらいになったりして、こんな温度になるとバッテリーは使えなくなったりしますので気を付けてください。バッテリーの劣化は実はバッテリーの温度を上げることが一番良くありません。バッテリーは充電すると80%くらいから温度が上がりやすくなるのでメーカによっては80%くらいからやんわりと充電するようにプログラムされたりするものもあります。

バッテリーの充電ができないのは40度以上と0度以下になったときですが、バッテリーも簡単に言えば人間が気持ちいいという温度と同じようにしてやるとバッテリーにも優しい環境です。あまり神経質になる必要もありませんが、バッテリーも人間と同じで20度前後が一番ご機嫌のいい温度ですので、そんな環境においてやると長持ちします。
 

バッテリーを永く使うために

リチウムバッテリーはメモリー効果がないので継ぎ足し充電しても構わないといわれた方も多いと思いますが、継ぎ足し充電してもメモリー効果はおきませんがバッテリーの寿命を考えるとできるだけ使って充電した方がバッテリーには優しいです。ただ、これはメーカーによっても見解の違いがありこまめに充電してもほとんど変わらないという意見もあり、バッテリーの容量が大きくなってきたので現実的には違いを関jに憎くなったということもあります。

メモリー効果というのは、ニカドやニッケル水素バッテリーの場合いっぱいまだ残っているのに充電を繰り返すと、残っている電気が使えなくなってしまい、どんどん容量が減ってしまう状態で、継ぎ足し充電は充分残っているのに充電をしてしまうことです。

リチウムバッテリーにとって一番良くないのは温度を高くしてしまうことで、高温にすると劣化が進んでしまいます。充電も満充電日被くほど温度が上がるので、満充電のまま充電を繰り返すのはよくありません。厳密に言えば80%くらいで充電をやめてしまう方がバッテリーにとっては良いんですが、各メーカーは満充電付近は電圧を低くしたりするなどの制御をしたりしているのであまり神経質になる必要もないと思います。

そもそもバッテリーにとっては充電そのものがバッテリーに負担をかけることですが、バッテリーに悪いことはバッテリーを過度に低温、高温にすることです。程度が問題ですが簡単に言えば、人間が気持ちいいと思うような状態がバッテリーにも優しい状態です。

屋外に置く場合もバッテリーは外して部屋の中に入れるというのが理想的です。温度としては20度前後が良くて、夏の炎天下などはバッテリーも暑がっていますし、冬の氷点下も寒がっています。特にバッテリーを自動車の車内に置くと夏は人間も死んでしまうくらいの高温になりますので要注意です。使っている時にも温度が上がりますが、これは仕方のないことなのですが夏など温度が高い時期には炎天下に置いて使う前から温度を高くなっているのは避けるのが理想的です。例えば自動車の中に入っていると夏の炎天下の下では室内は70度を越したりしますので非常に過酷な状況になります。

長期間使わない場合は、バッテリーを半分くらい(バッテリーの残量表示では2〜3目盛り)くらいで保管して、2,3か月に一度くらいは少し充電しておくのがベストです。満充電でも空で保管でもダメです。特に空で保管するのは、バッテリーの中の電気がカラカラになり過放電になります。過放電の状態が続くと充電器においてもバッテリーが立ち上がることもできない状態になり交換しないといけなくなります。バッテリーを充電器に乗せたまま保管すると、放電してある程度少なくなると充電器が充電を始めてしまい、いつも満充電の状態になりますのでやめてください。

 

バッテリーが流れる点滅をしたとき

ヤマハ・ブリヂストンのバッテリーで充電中に残量のランプが1→2→3→4と流れるような点滅をして充電ができなくなった時には使用期限を過ぎてタイマーが働いてしまっています。

最寄りの販売店でプログラムの書き換えをしてもらうとタイマーが解除できます。専用のプログラム書き換え気が必要ですので設置している販売店で可能です。タイマーと寿命とは別ですのでタイマーが働く前に使用状況で寿命が来ている場合もありますので確認してください。
 

充電できない

充電ができない原因として考えられること。充電器の不良またはバッテリーの不良。これを判別するのに一番確実なのは、クロスチェックです。良品の充電器とバッテリーがあれば、自分のバッテリーを良品の充電器で充電してみる。充電できれば自分の充電器の不良です。できなければ自分の充電器で良品のバッテリーを充電してみましょう。これで、充電器が悪いのかバッテリーが悪いのかがわかります。

同じ種類の電動自転車を数台持っている人は、この方法が使えますが一般的には販売店にお願いすることになります。充電器が故障の場合で多いのは断線です。特に充電器からコードが出ている周辺の断線で、中には充電するたびにコンセントから抜いてコードを本体にぐるぐると巻き付ける方は、要注意です。

バッテリーは使用頻度や経年劣化で寿命の場合もありますが、バッテリーは温度管理が重要です。神経質になりすぎる必要はありませんが、過度な高温にはならないようにしてください。使用中の高温は仕方ないですが、保管場所が人間がいられないくらいの高温になる場所は避けましょう。例えば夏の炎天下の自動車の中は70度を超えるような温度になります。

また充電ができない場合の原因の一つに、充電器の端子の汚れがあります。バッテリーを置くところに端子が出ていますが、この端子が汚れて接触不良を起こしていることがあります。この端子に汚れがある場合は乾いた布やティッシュペーパーなどできれいにふき取ってください。サンドペーパーなどで削るのは防錆の表面処理を取って錆びやすくしてしまうことと、端子を薄くしてしまうので好ましくありません。

また、以前は汚れを取った後、専用のグリスを塗ることもありましたが、グリスは汚れをつけてしまう原因もあるということで、布で拭く程度がいいとされています。バッテリー側の接点も綿棒などで汚れている場合は拭いてください。
 

寒いときのバッテリー

冬の寒い日に電動自転車に乗ると、いつもよりアシストが弱かったり、乗れる距離が短くなったりすることがあります。リチウムバッテリーは温度が低いと活性が悪いので、それが原因で故障ではありません。

バッテリーも人間と同じで20度くらいが一番元気です。温度が低くない方がいいからといって高温にするのはだめです。あまりに高温にしてしまうと使用不能になってしまいます。寒いときには本体から外して、皆さんが生活しているような20度くらいの部屋に一緒に置いてあげると元気にアシストしてくれます。温度を上げようとしてファンヒーターの前に置くようなことは決してしないようにしてください。温度が高くなりすぎてバッテリーがダメになってしまいます。
 

バッテリーの寿命

バッテリーの寿命は充電回数や使用年数で決まってきますが、実は使う人の環境で差が出てきます。ニカドやニッケル水素は継ぎ足し充電によってメモリー効果が出て使える容量が減ってしまいますが、リチウムはそれがないということで、一般的には販売店からも「継ぎ足し充電OK」という説明を受けている場合が多いようですが継ぎ足ししてもメモリー効果による容量が減るということがないだけで、バッテリーの寿命に関しては減ってから充電する方が伸びます。

バッテリーは人間に似ています。人間も20度くらいの温度が一番すごしやすいです。バッテリーも同じで20度くらいの温度が一番元気です。0度くらいだと動きたくない。温度の高いのも大変です。子供と同じように真夏の車内に置きっぱなしにするとか日の当たる暑いところより日陰の涼しいところの方が気持ちがいいはずです。人間が気持ちのいいと感じる環境がバッテリーにもいいのでやさしくしてやるとバッテリーも元気で長く動いてくれます。

 

バッテリーの充電時間

ヤマハのバッテリーにはバッテリー本体に4つのランプがあります。残量表示のランプですが充電器に置くと左のランプから付いていき最後に4灯消えたら充電完了です。

最後のランプは付きだしたときに75%充電が終わっています。全部消えるまでに75%から100%まで充電するわけですが、100%近くになるとここから時間が少しかかります。これは100%近くなると充電電流を抑えてやさしく充電する制御を行っているからです。バッテリに優しい充電で4灯目が一番時間がかかります。
 

リチウムバッテリーの特性と劣化を早める例

リチウムバッテリーの特性

■リチウムバッテリーは暑さ、寒さが苦手です
・バッテリーの充電、および放電の反応は温度に大きく影響される特徴があります。
・特に日本のように夏は暑く、冬は寒い環境は、季節によりバッテリー性能が変化しやすい環境です。

■リチウムバッテリーは、使用しなくても自然に放電します
・自然に放電した電流(容量)は、使用される前に充電をすれば回復します。

■新品時は性能が充分に発揮されないことがあります
・新品時は一時的に走行距離が短いときがありますが、2〜3回使用して充電をすることで
本来の力を発揮します。

リチウムバッテリーの劣化を早める例

リチウムバッテリーの劣化には「サイクル劣化」と「経時劣化」があります

■サイクル劣化とは、充放電の繰り返しによって内部抵抗が増加したり、反応が元に戻らず出力できる容量が低下することです
・適正な使い方をしていても、わずかずつですが劣化は進んでいきます。
・急坂の登坂、重たい荷物の積載など、大きな電流を流し続けてバッテリー内部温度が高いときには劣化が早まります。

■経時劣化とは、使用せず保管しているときも、わずかずつですが出力できる容量が低下することです
・バッテリーは夏場に気温が高く(約40度以上)、バッテリーの内部が活発な状態ほど 劣化は促進されます。
・充電状態100%、気温約23℃にて1年間放置すると、充電状態40%のバッテリーに比べ経時劣化は約2倍早くなります。

・完全放電状態(容量0%)で長時間(1ヶ月以上)放置された場合も、その間にさらに低い電圧まで自然に放電(深放電)され、経時劣化が促進されます。
・満充電状態から少ししか使用しない状態で、充電を繰り返すと経時劣化は促進されます。
 

リフレッシュ充電

ニカドやニッケル水素のバッテリーは継ぎ足し充電によりメモリー効果がでて使える電気が少なくなってしまうという対策で、充電器によるリフレッシュでバッテリーが回復することがありますが、リチウムバッテリーは、これが必要ありません。

必要がないどころか、リチウムバッテリーをリフレッシュするとバッテリーが使えなくなります。通常リチウムのバッテリーをリフレッシュすることはありませんし、充電器にもリフレッシュ機能がついていません。ところが、一時期の充電器にはニッケル水素とリチウムの兼用の充電器があり、リフレッシュ充電をする機能のついたものもあります。

普通に充電するだけではリフレッシュモードには入りませんが、強制的に入れることが出来ないわけでもありません。絶対にリチウムバッテリーはリフレッシュしないようにしてください。リチウムバッテリーは電圧を下げすぎると使えなくなります。

このことと関係して、長い間使用しないと、放電により電圧が下がりすぎることがありますのであまり長期間使用していないときには、時々充電して電圧を下げすぎないようにしてください。残量が1〜2灯ある状態で保管するのが長持ちさせるポイントです。

 

真夏の充電について

今年は6月から30度を越す猛暑日が続いています。それと同時に「充電器が点滅して充電が出来なくなった」という問い合わせが多くなってきました。

バッテリーの内部の温度が40度を越すと保護回路が働いてバッテリーの温度が低くなるまで待機状態になります。バッテリーは触っても箱に入っているので直接熱く感じませんが中は熱くなっていることがあります。0度より下がったときも待機状態になりますが、リチウムバッテリーは高温の方が弱く、自動車の車内は炎天下に置くと70度、80度以上にもなりますが、こういったところに置くと一発でダメになることがあります。

あまり温度が上がりすぎよ様なところに置く場合は、バッテリーをはずして涼しいところに避難させてあげてください。

 

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