ジェネレーターの発電能力とバッテリーの関係について

Question

いつもアドバイスありがとうございます。愛車のマジェスティS（SG-52J）にこれからグリップヒーターやナビゲーションなど電装品をつけたいと思っています。前回、ヒューズなどの質問で色々と勉強になりましたが、バッテリーの容量は意外と小さいんだなぁ、、。という率直な思いもありました。クルマのボンネット内にあるオルタネーターはエンジンに接続されたVベルトにより発電していますが、スクーター系バイクはジェネレーターにより発電されていると最近知りました。そこで仮に質問ですが、新品・フル充電のバッテリーを装着し走行し、仮にバッテリーからの電力消費よりジェネレーターの発電量が上回ったとしたら、その余剰電力（？）は、どこに行ってしまうのでしょうか？もし「どこに行くとかじゃなくて、バッテリーのフル充電状態が続くだけだよ？」という事でしたら、その発電した電気が勿体無いですし、これからグリップヒーターを付けたいな、と思っている僕は、シート下などにもう一つ同じバッテリーを設置、もとからあるバッテリーと接続し、バッテリ2基仕様で少しでもバッテリー容量や出力を確保したいと考えましたが、これは無謀でしょうか？また、もう一つ伺いたい事が。。普通の乾電池1,5vをタテに繋げば直列になり、ヨコに並べれば並列になる事は理解できるのですが、バッテリーとバッテリーをケーブルにて接続した場合、これは直列24Vてまはなく、並列12Vに相当すると考えていますが、これで宜しいでしょうか？長文失礼しました。アドバイスを何卒、宜しくお願い致します。

WhatDoYouThink · Accepted Answer

6[V]バイク? よっぽど小さなオルタネータでなければ三端子レギュレーターは使いません、使えません。まずは電圧、三端子の耐電圧は35[V]程度。60[V]入力されたら破壊します。ありえないほど入力電圧が低く20[V]、出力を14[V]としても入出力間の電位差が6[V]、電流が5[A]も流れたら破壊します。

ショート型であれば、バッテリー電圧と基準電圧を比較して、バッテリー電圧が高ければスイッチング素子をオンにして発電機を短絡し、低ければオフにして発電機をバッテリーにつなぎます。スイッチング素子にはサイリスタやMOSFETが使われます。サイリスタの電圧降下は3[V]程度あるため熱くなり寿命が短くなります。MOSFETにすれば0.1[V]になるので大電流が流せます。

オープン型が成立するのかなんて書き込みがありますが、もちろんあります。開放時の電圧がものすごく高くなりアセンブリー自体も大型化します。H2やGSX-R1000Rは開放型です。アドレス125だって開放型です。開放型はメカニカルロスが減るので燃費がよくなります。

>突っ込みどころ満載なんだけど、、、

の書き込みが突っ込みどころ満載なんだけど、、、

>発電機のコイルを開放にすると、負荷がかからなくなるのではなく、電圧が∞に上昇して無理にでも電流を流そうとします。コイルに
>発電の負荷を減らすには、短絡させてやります。このとき、発電機の回転に対する抵抗も減ります

開放されてどこに電流が流れるの? 開放にするからメカニカルロスが減ります。マブチモーターの端子をショートさせて軸を回転するのは開放時よりも力が必要なのはおわかりでしょう。

>バイクの発電機は大型なら400w前後の発電力がありますんで、全部熱にしてたらエライことになります。

いつでも400[W]で発電するわけではありません。アイドリング時と1万回転で発電量は違います。

これを見れば理解できますか? 従来システムが余剰を熱に換えて捨てているのもわかるでしょう。説明にあるACGはACジェネレーターのことです。
https://www.shindengen.co.jp/products/electro/technology/motorcycle_gp/

>レクチュファイヤーとレギュレータは別物で

別物じゃないんだけど。切り分けできません。レクチュは気になるけどrectifierね。レクティファイアの方が近いと思うのだけど一般的にはレクチファイアといいます。

発電機ですが前にも書いたけど定義がいろいろあります。だから何が間違いとは言えません。
ダイナモはそもそもはコイルと磁石による発電機ですから直流発電機ではありませんでした。ホンダのS800MにはなんとACダイナモが使われていました。
https://www.honda.co.jp/memory/mem-s8/s8mparts/8me-20-1.html
いまは整流子を持った発電機をダイナモと呼んでいるので直流発電機がダイナモです。ジェネレーターは発電機一般をさし、交流発電機、直流発電機があります。オルタネーターはAlternative Current(AC)を発生させるから交流発電機です。ヤマハではACジェネレーター+レクチファイアをオルタネーターと呼んでいます。
https://www.yamaha-motor.co.jp/mc/yamaha-motor-life/2014/11/post-159.html

うすうすきょん · Answer

誰かが書き込むかと思って見てたけど、またー余剰電力熱変換説かあそもそも余剰なんて出ないのよん

yesフォーリンラブ · Answer

＞そもそも余剰なんて出ないのよんじゃあレギュレータが熱持つことはないのね、余剰電力、発電量が上がりすぎてバッテリーがパンクしないようにレギュレータで電圧を熱に変えるという認識だったけど。熱持つからフィンが付いて放熱できるような形状になってるよね。似たようなのだと、LEDのハイフラ防止抵抗器も抵抗器で電圧下げそれを放熱することでハイフラ防止するものだよね。

WhatDoYouThink · Answer

余剰電力がないなんてのはビックリだけど、それは無負荷でフル充電のバッテリーをつないで回転上げてもレギュレータが熱を出さないと言っているのですよ。ありえません。発熱するのは余剰電力があるからです。ショート型は余剰は短絡します。オルタネーターは短絡させても発電します。負荷があれば回転数を上げても鉄心が飽和してしまい発電量はサチってしまいますが、短絡だと鉄心が飽和しないので回転数を上げれば上げただけ比例して発電します。自動車と異なり、永久磁石を使っており界磁電流を変化させることができないので大きな電流が流れないようにバイクのコイルのインピーダンスは大きくしてあります。短絡直後は電機子反作用がないので大きな過渡電流が流れます。突発短絡電流といいます。数秒で電機子反作用により減磁作用が働き短絡電流は減少しますがゼロにはなりません。これを持続短絡電流といいます。これにより発熱します。

いろいろ定義はありますが、バイクでジェネレータは使われておりません。いまはすべてオルタネーターです。ステーターが磁石なのがジェネレータ―、コイルなのがオルタネーターです。

暁のスツーカ · Answer

おはようございます。「オルタネーター」は発電機全体をさす言葉で、その中の交流発電機を「ジェネレーター」と呼びます。その余剰電力（？）は、どこに行ってしまうのでしょうか？⇒レギュレーターで熱に変換されます。そもそも、バッテリの充電量とバイクで走行中に使用する電力分プラスα程度しか発電していません。なので、バイクによっては、グリップヒーターとか消費電力の多いアクセサリーを多く付けると、バッテリーが充電できなくなります。バッテリーとバッテリーをケーブルにて接続した場合、⇒「+」と「+」、「-」と「-」を繋げば12Vで容量は増えます。だけど、オルタネーター（発電機）の発電量が不足して充電は難しいかもしれません。最近のスマホの事情と同じです。ガラケーは900ｍAの充電器で出来ましたが、バッテリー容量の増えた今のスマホは2A以上の容量がある充電器じゃないと充電できない理屈と一緒です。ただ、オルタネーターの発電量はメーカーのカタログに記載されていない場合もあるので、その場合はメーカーに直接確認してください。

和胡桃 · Answer

オープン式なら疑義は生じないでしょう。ショート式を模擬した回路のシミュレーション結果を図に示します。右のグラフは上から発電機の相電圧，線電流，発電電力です。サイリスタが非短絡時は定格電力を発生しますが，サイリスタが短絡すると，発電電力が小さくなります。グラフではまだ約170Wですが，レギュレータ内にあるダイオードで約20W×2V＝40Wロスし，残り130Wは発電機の巻き線抵抗で熱になる筈です。常に電力収支は釣り合っていて，「電力消費よりジェネレーターの発電量が上回る」事態にはなりません。。。。と思います。シミュレーションファイルは下記に置いてありますので，気が向いた人はいじってみてください。https://drive.google.com/file/d/14uy8LaYGg1_-tKsM5jI2O_UuaCO8m_ab/view?usp=sharing

ごく一般的なお父さんでしょうか · Answer

発電機（マグネット式は除いて）交流でも直流でもコイルに電気を流して発電するタイプは、負荷を掛けなければ発電しないから余剰電流は無いと思います、レギュレータの発熱は負荷をかけた時にするものです、。
マグネット式が発電しているという意味ではなく発電していないときでも抵抗があるって事で勘違いする人がいるからね。

逆に見ると、モーターは無負荷では電流値が上がらない、負荷をかけると電流も上昇する

負荷ってことを考える、エンジンの出力が75kw/5000rpmでも、5000回転まわしたから75kwの出力を出しているわけではない
負荷をかけて初めて仕事をするわけで、発電機も一緒です。

とどこかのサイト検索すれば出てくると思うけど、どうですか？

v125のとっつあん · Answer

＞osamuzさん車体から電源を取らずにグリップヒーターを電熱グローブにスマホやナビはモバイルバッテリーを使ってみてはいかがでしょうか。

ムアディブ · Answer

突っ込みどころ満載なんだけど、、、結論:①余計な発電はしてません。②直列ツナギ、並列ツナギはバッテリーも乾電池も同じです。#コイルの特性を理解しないで勝手に解釈すると色々勘違いが発生します。コンデンサー(バッテリー)は電圧の変化に対抗しようとしますが、コイルは、電流の変化に対抗しようとします。発電機のコイルを開放にすると、負荷がかからなくなるのではなく、電圧が∞に上昇して無理にでも電流を流そうとします。コイルにとっての開放は、バッテリーにとっての短絡と同じです。発電の負荷を減らすには、短絡させてやります。このとき、発電機の回転に対する抵抗も減りますのでエネルギーは無駄になってません。＞yesフォーリンラブさん>じゃあレギュレータが熱持つことはないのね、極論乙、、、なんだけど、残念ながら半導体は理想のスイッチとは言えず、ゼロコンマ数Vの電圧降下がありますので、電流を流せば熱は出ます。バイクの発電機は大型なら400w前後の発電力がありますんで、全部熱にしてたらエライことになります。それと、レクチュファイヤーとレギュレータは別物で、レクチュファイヤーは使った電力に対して負荷がかかるような回路が多いと思います。なんにでもロスはあります。＞うすうすきょんさん電流遮断するタイプなんて成立するの?回路を見てみたいな。省エネとは思えないけど。＞暁のスツーカさんジェネレーター → 発電機、オルタネーター → 交流発電機、ダイナモ→直流発電機ってのが一般的な理解かと。違うならwiki直しといてね。(笑>その余剰電力（？）は、どこに行ってしまうのでしょうか？電力=電圧×電流 です。電位差ゼロならいくら電流が流れても電力は消費しません。(超伝導の原理もコレ)>⇒「+」と「+」、「-」と「-」を繋げば12Vで容量は増えます。だけど、オルタネーター（発電機）の発電量が不足して充電は難しいかもしれません。最近のスマホの事情と同じです。ガラケーは900ｍAの充電器で出来ましたが、バッテリー容量の増えた今のスマホは2A以上の容量がある充電器じゃないと充電できない理屈と一緒です。レクチュファイヤーレギュレーター経過後のバッテリー端子は定電圧を維持しようとするので、回路に見合わないバッテリーを接続すると、充電の過電流で吹っ飛ぶ可能性があります。上記したように、レクチュファイヤーとレギュレーターは別のパワー半導体を通りますので、レクチュファイヤーがもつからといって、レギュレーターがもつとは限りません。あと、ジェネレーター回路がフル稼働を続けて焼けない保証もないし、無理すんのは止めといた方がいいように思いますけどね。まぁ、リスク理解して実験する分にはどうぞなんだけど。(あなたの財布だし)壊れてもメーカーの窓口のおねえちゃんに絡んだりしないでね。

cbr600f2とし · Answer

＞osamuzさん簡単なのは、Amazonで電熱グローブ（汎用のモバイルバッテリーが使える）を買いスマホをナビに使う（これ用にモバイルバッテリーを持ち歩く）これが簡単なはず後、皆さん話が脱線してますよ(笑)

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