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電気自動車の点検修理

2019-04-23 | 自動車

現在、自動車整備工場で最も頻繁に見られる電気系統の不具合の1つは、電圧降下と呼ばれる現象です。電圧降下を点検せずに放置すると、特に回路の接地側が電圧降下の影響を受けた場合に、解決不能な無数の電気的不具合が発生します。また、勘違いして悪くない部品を取り替えてしまうことにもつながります。

車両に接続部や配線が多いほど、電気系統で電圧降下が発生しやすくなります。

電圧降下が発生している場合は、安全に配慮して電気整備を実施 してください。つまり、何らかの結論を下す前に、電圧降下を測定する必要があります。「電圧降下」時には、回路の動作から、どのタイミングで回路にコンポーネント(モーター、リレー、電球など)を動作させる、または正しく動作させるための電圧が不足するかが分かります。回線の電圧が不足する場合は、修理の上、再試験してください。電圧が不足していないにもかかわらずコンポーネントがなおも動作しない場合、または正しく動作しない場合は、コンポーネントを交換してください。

Example of voltage drop

この例では、線が外れたり、接続部が破損したりすると電流 が流れなくなり、電圧がゼロになります。セルモーターがオフになるか、ヘッドライトが消灯します。

電圧降下の症状

多くの場合、混乱を招いたりつじつまが合わなかったりする電圧降下の症状は、回路の役割と電圧降下の重大度によって異なります。

  • 電気部品が動作しない
  • 電気装置の動作が遅い
  • 装置が不安定で、時々途切れる
  • 電気負荷が高いときに、装置の動作が遅くなったり、不安定になったりする
  • ラジオの電波障害またはノイズが多すぎる
  • スロットルまたはトランスミッションのケーブルまたは連結機構が損傷している
  • スロットルまたはトランスミッションのケーブルが繰り返し破損する
  • ドライブトレインの部品が損傷する
  • エンジンまたはトランスミッションの性能に関する苦情が寄せられる
  • 始動しない、または急に始動する
  • センサーまたはコンピューターの電圧が大きい
  • エンジンまたはトランスミッションのコンピューターの動作が不安定
  • 搭載コンピューターのメモリーに誤ったトラブルコードが記録されている
  • A/Cコンプレッサーのクラッチの故障が早すぎる、または繰り返される

この症状リストからは、以下のとおり複数の事柄が分かります。

  1. 目視点検では、ほとんどの場合、電圧降下が見落とされます。通常、問題の原因となっている接続部内部の腐食や線の損傷は見えません。
  2. 接地側の電圧降下は、よく見過ごされがちな電気系統の問題の原因であり、上記の症状のほとんどの原因と考えられます。すべての回路またはコンポーネントの性能は、その接地により決まります。
  3. 電気系統が複雑化するほど、接地の重要度が高まります。電気コンポーネントの数は急速に増加しており、その大部分には、個別の接地線が備わっていません。代わりに、これらの装置は、エンジンまたはボディーに接地されます。錆、グリス、振動、いいかげんな修理は、頻繁にエンジンまたはボディーからバッテリーに戻る回路の動作を制限する原因となります。
  4. エンジンセンサーなどの多くのコンポーネントは、接地を共有します。そのため、接地が不適切な場合は、一度に複数のコンポーネントに影響が及ぶため、診断が複雑になります。
  5. 一部のショップマニュアル、診断チャート、またはフォルトツリーでは、最後に接地を確認するよう推奨しています。そのフォルトツリーをたどる前に、接地回路を点検する方がはるかに速く原因を特定することができます。
  6. 回路の電圧降下を定期的に確認する方が、多くの症状を記憶するよりも迅速かつ効果的に対応できます。経験から判断すると、症状を追跡しても、定期的に電圧降下の検査を徹底して行うほどの効果は得られません。

経験からは、まず初めに電圧降下を確認すべき他の理由が分かっています。電圧降下は通常、接地側で発生し、デジタルマルチメーターに不正確または異常な読み取り値が表示されたり、オシロスコープ の波形が不正確または異常な形で表示されたりします。また、デジタルマルチメーターまたはスコープを接地の不適切なシステムに接続すると、試験機器自体がそのインピーダンスに応じて代わりに接地の役割を果たす場合があります。インピーダンスが低すぎる場合は、厄介な事態となることもあります。つまり、機器を接続すると回路が機能するため、どこが悪いのかが分かりません。

基本的な手順

電気的な問題で困ったときは、必ず深呼吸をし、基本的な電気構成要素、すなわち直列回路のことを考えましょう。システムがどれほど複雑であっても、必ずより小さい一連の回路に単純化することができます。次に、各回路に電圧降下が発生していないか点検しましょう。

Electrical circuit with kink

電気回路では、電気の圧力(電圧またはボルト)が回路内に一定容量の電気を流し(電流またはアンペア)、負荷を動作させます。負荷の例としては、コンピューター、モーター、ランプ、リレー、またはその他の装置が挙げられます。電気の圧力(電圧)は、負荷を動作させるために使用されます。したがって、接地側では電圧がおよそゼロに低下しますが、電流はバッテリーに流れ続けます。正常な接地回路の電圧はおよそゼロのはずであるため、ゼロ点と呼ぶ技術者もいます。

接地側で電圧降下が起こると、負荷の性能が低下し、負荷の接地側で電圧が読み取られることとなります。

抵抗 - 制限

電気回路の抵抗が大きすぎると、電流の流れが制限される可能性があります。接続が不十分な場合や、線が破損していたり細すぎる場合は、ねじれた管のように働き、電流の流れが制限されます。通電側または接地側のどこかで電流の流れを制限すると、負荷の性能が低下します。負荷に対する影響は、制限の大きさによって変化するため、予測が困難です。たとえば、電流が制限された回路内のモーターは、動作を停止したり、通常よりも動作が遅くなったりすることがあります。

回路の電流が制限されていると、 A/Cコンプレッサーのクラッチがすべって、早期に焼損することがあります。電流が制限された回路上のコンピューターが停止したり、動作が不安定になったりすることがあります。腐食、接続の緩み、またはその他の種類の抵抗により、回路の働きが制限され、ボルトとアンペアの両方が降下します。電圧が低下すると、電流も低下します。そのため、接続部またはケーブルの電圧降下を検出した場合は、その接続部またはケーブルの働きが制限されていることが分かります。

Electrical circuit with broken wire

図面の回路を見て、 下記の2つの重要事項を覚えておいてください。

  1. 接地側によどみなく電流が流れることは、通電側によどみなく電流が流れることと同様に重要です。
  2. 接地側の電流が制限された場合のみ、接地回路の電圧読み取り値が 0 ~ 0.1Vを超えます。

接地線が破損していると、電流が完全に遮断され、負荷が切り離され、負荷の接地側でシステム電圧が読み取られます。

電圧降下試験

電圧降下は、電流に応じて変化します。電流が流れるように回路を操作しない限り、電圧降下を測定することはできません。デジタルマルチメーターのバッテリーは、通常ほとんどの回路を流れる電流を供給できないため、デジタルマルチメーターによる試験では、電圧降下試験ほど正確に電流の制限を検出できません。

線の破損や接続の外れなどの開路状態になると、電流が停止します。開回路を修復した後に、回路のスイッチを再度オンにして、電圧降下が残っていないか点検してください。電流が流れ、回路を再度点検するまで、回路全体が正常かどうかは分かりません。

抵抗のない接続部、線、およびケーブルは理想的ですが、これらのほとんどで、少なくともある程度の電圧降下が発生します。マニュアルに電圧降下値が記載されていない場合は、以下を上限値として適用してください。

  • 接続部全体で0.00V
  • 線またはケーブル全体で0.20V
  • スイッチ全体で0.30V
  • 大地で0.10V

大部分のコンピューター回路は、ミリアンペアの範囲で動作するため、他の回路ほど電圧降下を許容しません。なお、ミリアンペアは1000分の1(0.001)アンペアです。低電流の線全体およびスイッチ全体で0.10Vの電圧降下を動作限度とすることが推奨されています。低電流回路の試験には、高インピーダンス(10メガオーム)のデジタルマルチメーターも必要です。低インピーダンスのデジタルマルチメーターは、低電流回路に負荷をかけて、読み取り値が不正確になったり、読み取り値がまったく表示されなかったりすることがあります。大部分のプロ仕様のデジタルマルチメーターの入力インピーダンスは、10メガオームです。デジタルマルチメーターを使用すると、最も早く電圧降下を正確に測定できます。お持ちのデジタルマルチメーターにオートレンジ機能がない場合は、電圧降下試験に低電圧(0 ~ 1V)スケールを使用してください。なお、試験ランプは、電圧降下を診断できるほど精度はなく、大部分のコンピューター回路を損傷するおそれがあります。

簡易接地試験

接地回路の電圧降下は、前述の症状のほとんどを引き起こす可能性があるため、常にまず接地試験を行うという習慣を新たに取り入れてください。調整を行う前に、電気的な問題がないか点検するか、始動、充電、ABS、または空調システムを試験し、定期的にエンジンおよびボディーの接地を点検してください。デジタルマルチメーターをエンジンとバッテリーのマイナス端子の間に接続してください。点火装置を安全に解除し、エンジンを数秒間かけてください。ただし、マルチメーターにデータ記録機能が備わっている場合は、読み取り値をわずか100ミリ秒で取得できます。

電圧降下が過剰な場合は、エンジンの接地回路を修理して再試験してください。ディストリビューターが装備されていない一部の点火システムでは、燃料ポンプのヒューズを引くと、接地試験中のエンジンの始動を最も簡単に防ぐことができます。次に、デジタルマルチメーターをバッテリーのマイナス端子と車両の防火壁の間に接続してください。続いてエンジンを始動し、主な電気装備品をオンにしてください。電圧降下が大きすぎる場合は、ボディーの接地を固定して再試験してください。

エンジンおよびボディーの接地が限度内に収まったら、診断を進めてください。これらの接地を固定することで車の問題が解決しても安心しないでください。車両がボディー接地試験に合格した場合であっても、デジタルマルチメーターをどこにでも安全に接地できるわけではありません。技術者の中には、デジタルマルチメーターが適切に接地されていないため、何時間も堂々巡りしてしまう人もいます。安全に電気整備を行うため、ご自身で両端にワニ口クリップを取り付けた20フィートまたは30フィートのジャンパー線を作成し、このジャンパー線を使用してデジタルマルチメーターをバッテリーに接地することにより、電動燃料ポンプ、照明システム、または車両後部に搭載のABSコンピューターを試験できるようにしてください。

コンピューターの接地の問題

コンピューター回路はかなりの低電流で動作するため、標準的な接地試験では、車載コンピューターの分かりにくい接地を確認することができません。車載コンピューターに欠陥があると決めつける前に、まずその接地を確認してください。コンピューターシステムを作動させ、各コンピューターの接地端子をバックプローブで探ってください。0.10Vを超えるものを測定する場合は、その接地回路を追跡して問題を特定してください。

コンピューターの接地には、動きやすい場所や、サーモスタットのハウジングのボルトなどの腐食を起こしやすい場所に接続されているものもあります。また、コンピューターのコネクター端子が腐食することもあります。コネクターを取り外し、端子に電動クリーナーでスプレーを吹きかけて掃除するだけで、電圧降下が解消される場合があります。

経験から分かっていることは、コンピューターの接地端子に0.30Vの電圧しか印加されていない場合、問題が発生する可能性があるということです。電子試験ランプでこれを特定する前に、従来の試験ランプが電流を引き寄せすぎてコンピューターを損傷する可能性があることに留意してください。コンピューターやセンサーの接地が不適切な場合、センサー電圧が通常よりも高くなったり、誤ったトラブルコードを発生させたりすることがあります。多くの場合、接地が不適切であれば、コンピューターまたはセンサーが電圧信号をゼロ点またはその付近まで引き下げることができなくなります。接地を確認するためにコンピューターを調べるのは面倒かもしれませんが、高価なセンサーやコンピューターを誤って取り替えてしまうと、もっと面倒なことになります。

Voltage loss between battery and load

デジタルマルチメーターを回路の任意の部分の両端に接続して、その線、ケーブル、スイッチ、または接続部の電圧降下を直接読み取ってください。この例では、 1個のデジタルマルチメーターがバッテリーと負荷の間の電圧損失を表示し、もう1個は、負荷の接地側からバッテリー方向への電圧損失を表示します。

ボディー接地不具合の要因

ボディー接地が行われていない箇所がないか、目を凝らして確認してください。他の人が車両に対し作業を行った場合、ボディーの接地線または接地ケーブルを再接続し忘れている可能性があります。ボディー接地が不十分な場合、電流がバッテリーに戻る別の経路を探そうとします。最も取られやすい別経路は、トランスミッションシフトケーブルまたはスロットルケーブルと考えられます。この電流によりケーブルが溶着するだけでなく、トランスミッションまたは車輪軸受内のブッシングと軸受が点食または腐食する場合もあります。

ボディー接地線の絶縁材が焦げているか膨れ上がっていることが分かった場合、スターター電流により線が過熱されたと判断することができます。エンジン接地が不十分な場合、スターター電流はボディー接地回路を通ってバッテリーに戻ろうとします。経験から分かっていることとして、ボディー接地回路が電流負荷を処理できない場合、すぐに問題に気付けないことがあります。

強電流が流れている間は、ボディー接地が不十分な場合、コンポーネントの動作が妨げられたり、コンポーネントが停止したりすることがあります。たとえば、運転者がブレーキペダルを踏んだときに方向指示器の点滅が停止することが分かっています。試験により、不十分なボディー接地が原因で方向指示器の動作が妨げられたことが確認されました。ボディー接地が不十分では、方向指示器とブレーキライトからの電流を同時に処理できませんでした。

安全な整備

安全な電気整備を実践することは、推測により部品を交換するよりも、電気的な問題を迅速に、かつ経済的損失も出さずに解決するのに役立ちます。今日からは、デジタルマルチメーターを活用して、電圧降下を解消してください。是非取り組んでみてください。