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バッテリー基礎講座

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とっても大事です!寿命が短ければお金がかかります。
まずはバッテリーの種類による性能の違いを理解しよう!
電動自転車のバッテリーとして使用されるバッテリーには主に鉛酸バッテリリチウムバッテリがありますが、家電一般で使われるバッテリを紹介します。

鉛酸バッテリ
鉛酸バッテリーは、陽極・陰極間と希硫酸バッテリー液の硫黄分子で起こる反応によってエネルギーを放出する仕組みになっています。鉛酸バッテリのエネルギー密度はリチウムイオン二次電池に較べるとかなり小さいですが,安価で安定して大電流が取り出せる利点があります。メモリー効果が発生します。中国製のフル電動自転車にはこのバッテリが使用されています。

ニッケル・カドミウム・バッテリ
製造コストが安価なため、当初家電製品向けの2次電池として広く普及したが、有害なカドミウムを使用していることと、メモリ効果のため、現在はほとんど使われていない。

ニッケル水素バッテリ
ッケル・カドミウムバッテリの特長をそのままに、有害なカドミウムを使用しないこと、エネルギー密度(単位重量あたりに保持できる電気エネルギーの量)が大きいことを特長とする。当初は、メモリ効果はほとんど起こらないとされていたが、実際にはメモリ効果が起こることが確認されている。一時期ノート型PC用のバッテリとして広く利用されたが、現在ではさらに大容量化が可能なリチウムイオン電池の方が普及している。

リチウムイオン・バッテリ
ニッケル水素バッテリからさらに電力容量を高めたバッテリ。家電製品やノート型PC用のバッテリとして広く利用されている。メモリ効果の影響はほとんどないといわれている。エネルギー密度が大きく、軽量で、高速充電が可能、カドミウムのような有害物質を含まない、使用可能温度帯が広いなどの特長がある。最近では家電製品からノート型PCまで、リチウムイオン・バッテリを採用する製品が増加している。国内の大手電動自転車メーカーのほとんどが採用しています。
参考までに各社のバッテリの機能を比較しましょう・・・

松下電器バッテリ
松下電器産業(株)とナショナル自転車工業(株)が開発したもので、世界初、大容量のラミネート型リチウムイオンバッテリーで、このバッテリーシステムは世界で初めて大容量マンガン系リチウム電池のラミネート工法の開発に成功し、バッテリー重量の半減を実現、持ち運びの負担を大幅に改善、同時にマイコンによるモニター機能・コントロールシステムを開発、走行距離・安全安定性を大幅に向上させました。さらに従来のメモリー効果がなく、リフレッシュが不要。

ナショナル自転車(PANASONIC)
軽量リチウムイオンバッテリ。従来の電池(ニカド電池・ニッケル水素電池)に比べ重量が約1/2、容量が約2/3、エネルギー密度(重量あたりののエネルギー密度)が倍増で一度の充電で長い距離が走れます。充電頻度が減少しました。 継ぎ足し充電もOKです!電池が切れる前に充電を重ねても充電容量の低下は生じません。だから面倒なリフレッシュ充電が不要。約3.8時間で充電が完了します。

YAMAHA  
NEW PAS リチウム。リチウムイオンバッテリー採用。大容量3.7Ahのリチウムイオンバッテリー。同サイズのニッケル水素バッテリーに比べ、容量32%増、25%の軽量化となりました。メモリー効果*もなく、継ぎ足し充電も可能。

【ちょっと解説します】
メモリ効果という言葉で出てきましたね。大事なキーワードなのでちょっと解説しますね。
メモリー効果について

メモリ効果

メモリー効果といって、使い切ってないときの充電を繰り返すと一時的に容量が小さくなってしまう現象があります。


再充電可能な充電電池が持つ特性の1つで完全に放電しない状態で2次電池の再充電を行うと、その時点での充電レベルを電池が覚えており、再度放電する際に、その充電レベルに達すると、電力は残っているにもかかわらず、バッテリからの電力供給が停止してしまうというものです。



ニッケル水素はメモリー効果があります。鉛酸バッテリーもメモリー効果の発生するバッテリーですので、使い切ってからの充電をオススメします。継ぎ足し充電を繰り返すと、バッテリで使える時間がどんどん少なくなってしまいます。


リチウムバッテリーはメモリー効果の発生しないバッテリーですので、お好きなタイミングで充電できます。しかし、実際に何度も使っていると、メモリー効果と同様にバッテリで使える時間が短くなるケースが時々見られます。リチウムイオン・バッテリーには過充電と過放電を防ぐ機能が組み込まれています。継ぎ足し充電を繰り返すと、この機能で管理される放電ポイントや充電容量の予測に誤差が生じて、使える容量が減ることがあります。このため、月に1回程度はバッテリを使い切ってから充電するのがおすすめです。

【鉛酸バッテリー特有の現象”サルフェーション”とは?】
鉛酸バッテリーは、陽極・陰極間と希硫酸バッテリー液の硫黄分子で起こる反応によってエネルギーを放出する仕組みになっているのですが、皮肉な事にこの化学反応の過程の中でサルフェーション(硫酸鉛結晶化)が起きます。サルフェーションとは、鉛酸バッテリーの放電中に中間物資としてできる硫酸鉛(PbS04)が大結晶となり不良導体として極板に付着する事で、結晶が蓄積されるにつれバッテリーの充電効果が得られず最終的には電池の容量を極端に低下させ使用不能となります。
 

充電池の充電時間と回数と寿命

鉛酸バッテリーで200回、リチウムバッテリーで500回の充放電がバッテリー寿命の目安ですが、その目安に達しても70〜80%ほどの容量に減少するだけで使用することはできます。
  重量 容量 サイクル寿命 充電時間 連続走行距離
鉛酸 9.2 kg 7 AH 200 回以上 5 〜 8 H 30 〜 35 km
リチウム 2.0 kg 8 AH 500 回以上 5 〜 8 H 35 〜 40 km

リチウムイオン・バッテリを長期間使用しない場合は、フル充電の状態ではなく、50%程度充電した状態で保存します。日が当たらず風とおしがよく湿度の低い場所が理想的です。また、使い始める場合は、いったん電力を使いきってから充電するといいです。また,放電(使用)後に充電せずに放置すると,上に述べたようにサルフェーションによって寿命を著しく縮める可能性があります。

よくある質問です

●他の業者に「鉛酸バッテリはメモリー効果が発生しない」と言われたけど、どっちが正しいの?
鉛酸バッテリはメモリー効果が発生します。特にフル電動自転車はほとんどが中国製ですが、ほとんどが鉛酸バッテリを使っています。
ただし、鉛酸バッテリーのメモリー効果は、ニッケル水素バッテリーほどではありません。また、一度全て使い切ってしまいますと、バッテリーの能力が極端に落ちますし、回復不能です。(メーカーからも言われてましたし、お客様が何人かやっちゃいました、やはり回復不能でした。)
 
出来れば、2割位残して充電して頂ければ良いのですが、それを忘れて、最後まで使い切ってしまう事が多いので、「使ったらすぐに充電してください」とお勧めしています。使い切っての能力低下よりも、バッテリーのメモリー効果による能力低下の方が、はるかにマシです。
(ニッケル水素バッテリーは、使い切った方が良いですが、リフレッシュ機能の付いた充電器が付いて来ると思います)

フル電動自転車を購入する際は、この点について正しい説明のあるところでお買い求めください。

●充電の仕方で気をつけることがありますか?
鉛酸バッテリやニッケル水素はメモリ効果のため一度電池を使い切ってから充電するといいです。
リチウムイオン・バッテリはメモリ効果の影響が少ないので大丈夫ですが、長持ちさせるなら使うたびに充電しておく(継ぎ足し充電)といいようです。

●バッテリがなくなる直前の状態を教えてください?
長距離の出先でバッテリが空になってしまうと自転車を自力でこがないと戻ってこれません。ですから、なくなる直前の状態を見極める必要があります。具体的には、アシスト力が少し弱くなったように感じる、フル電動走行でアクセルを回しっぱなしにすると、断続的にモーターが回るようになる、バッテリ残量付きライトの残量メモリのランプが一つしか付かない、などです。

●バッテリによって充電のめんどうくささに差はありますか?
リチウムイオンは継ぎ足し充電ができますが、鉛酸バッテリと同様に使い切ってから充電しても構いません。走行距離にもよりますが、例えば4〜5回走ってから充電するという習慣ができれば問題ないです。リチウムイオンはメモリー効果が発生しないというだけで、むしろ普段の取り扱いにあまり差はないように思います。あえて面倒くささに差があると思うのは、重いバッテリだと、屋内で充電する際に持ち運びが疲れることくらいです。

●車のバッテリみたいに走行中に充電できるのですか?
ペダルによる自力走行中にバッテリーの充電は残念ながらできません。バッテリーの充電は家庭用コンセントから行います。ただし、車種によっては補充電できるものもあります(エコ充電機能)。また、その他の車種でも、ペダルをこがない状態で下り坂を走っていると、補充電の状態になり車種があります。この時、バッテリをつけてなくてもライトがほんのわずかに点灯したりします。

●バッテリが途中でなくなったらペダルがめちゃくちゃ重くなるんですか?
ペダルとモータはまったく別々の駆動系ですので、バッテリーがなくなったとき、ペダルを回すときに特別な付加が掛かるようなことは一切ありません。ただし、電動自転車自体の重さによってはその重さにより、ペダルが重く感じることがあります。普通の自転車に重い荷物、もしくは2人乗りをしたときと同じような感じです。

●もう少しスピードが出ないんですか? 
法律では電動アシスト走行による最高時速は24Km/hまでと決められています。(あとは普通の自転車と同様にペダル走行により24Km/h以上のスピードを出すことは可能です)詳しくは下記を参考にしてください。この辺が、原付バイクと違う、電動自転車の限界といえます。
16インチのアストレイの場合
元々、16インチとタイヤが小さいため、スピードは速くありません。速度が24Km/h以上になると、スピードが出ないようにリミッターがついており、これ以上のスピードになると、ペダルが空回り気味になります。これを無理矢理取り外してしまうと、たしかにスピードが出ますが、すぐにモーターが焼き切れて火を噴いてしまったという報告例があります。当社の販売する電動自転車はこれらの違法なリミッターはずしは決して行いません。全て法律を遵守した製品になっております。
24インチのフリーダム、26インチのジャスティスの場合
24Km/h以上になると、アシスト力が0になる仕組みになっています。長い下り坂などの条件では、ペダル走行により33Km/h程度までスピードがでます。
  →フル電動モードの公道走行についてはこちらを参照してください
電動アシスト走行の法律で規制される限界速度

【 参 考 】 道路交通法施行規則(抄)

(人の力を補うため原動機を用いる自転車の基準)
 
(→電動アシスト自転車のことです)
第1条の3 法第2条第1項第11号の2の総理府令で定める基準は、次に掲げるとおりとする。



1. 人の力を補うために用いる原動機が次のいずれにも該当するものであること。

イ. 原動機であること
ロ. 24キロメートル毎時未満の速度で自転車を走行させることとなる場合において、人の力に対する原動機を用いて人の力を補う力の比率が、(1)又は(2)に掲げる速度の区分に応じそれぞれ(1)又は(2)に定める数値以下であること。
(1)15キロメートル毎時未満の速度 1
(ペダルの力1に対してアシストが1の比率)
(2)15キロメートル毎時以上24キロメートル毎時未満の速度。 走行速度をキロメートル毎時で表した数値から15を減じて得た数値を9で除したものを1から減じた数値
(時速20キロの場合、1-(20-15)/9=0.45 →ペダル1に対し、アシスト0.45 つまり、ペダルをこいでる割にはあまり前に進まず、少し空回りする感じになります)

ハ.
24キロメートル毎時以上の速度で自転車を走行させることとなる場合において、原動機を用いて人の力を補う力が加わらないこと。
(24キロ以上はアシストが働かない。自力走行のみ)

ニ. イからハまでのいずれにも該当する原動機についてイからハまでのいずれかに該当しないものに改造することが容易でない構造であること。(簡単に違法操作できないこと)

2. 原動機を用いて人に力を補う機能が円滑に働き、かつ、当該機能が働くことにより安全な
  運転の確保に支障が生じるおそれがないこと。

 

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