自動車補助電源コンセント

自動車の補助電源コンセント（カーシガレットライターまたは補助電源コンセント^[1]とも呼ばれる）は、もともと電気加熱式シガレットライターに電力を供給するために設計されましたが、^[1]車両の電気システムから直接自動車内または自動車の近くで使用されるポータブルアクセサリに電力を供給するための事実上の標準DCコネクタになりました。これには、携帯電話の充電器、冷却ファン、ポータブル冷蔵庫、電動エアポンプ、および電力インバータが含まれます。^[1]

ほとんどの車には、少なくとも 1 つの車内コンセントがあります。車によっては、さらに電源コンセントが付いている場合があります。通常は、前部座席の乗客用に 1 つ、後部座席の乗客用に 1 つ、荷物用トランク用に 1 つあります。

電源コンセントの電圧は通常 12 V DC 付近ですが、エンジンが作動している間は 13.5 V ～ 15 V に上昇することがあります。トラックの場合、電源コンセントの電圧は 24 V DC 付近になることがあります。

12 V 電源回路は、定格 10 ～ 20 アンペアの自動車用ヒューズによって保護されており、120 ～ 240 ワットの電力を供給します。ヘアドライヤーやトースターなどの大型家電製品は、補助電源ソケットから供給するには電力が大きすぎます。イグニッションではなく直接配線すれば、空の自動車バッテリーを外部電源からコンセントを介して充電できます。これは、自動車バッテリーの電気クランプを介して供給される電流よりも遅いですが、より便利です。^[2]

電気式葉巻ライターは、1880年代初頭にスイス系オーストリア人の発明家フリードリヒ・ヴィルヘルム・シンドラーによって発明され、特許を取得しました。^[3] 1890年代には、これらのツールは、ドイツの大手倉庫カタログで電気葉巻ライター（Cigarrenanzünder、後にZigarrenanzünder ）として販売されました。 ^[要出典]世界恐慌の前に、タバコの販売が葉巻を追い越し、それらは「シガレットライター」としてより一般的に知られるようになりましたが、直径は標準的な葉巻の21ミリメートル（0.83インチ）、またはリングゲージ52のままです。

1921年、モリスの米国特許1,376,154号は、取り外し可能な要素を備えたいわゆる「ワイヤレス」または「コードレス」ライターに対して発行されました。点火装置はソケット内で加熱され、適切な時間間隔が経過した後、手動で取り外して使用しました。^[4]

アメリカでは、1925年から1926年にかけて、一部のモデルにシガレットライターが搭載され始めました。1950年代には標準装備となりました。^[5]

1928年、ブリッジポート のコネチカット オートモーティブ スペシャルティ カンパニー (カスコ) は、コードとリールを使用した自動車用シガレット ライターの特許を取得しました。 ^[6]リール式ライターでは、点火ユニットはスプリング ドラムに巻かれたケーブルによって電源に接続されており、点火ユニットとケーブルをソケットから引き出して葉巻やタバコに火をつけることができます。取り外し可能なプラグをソケットに戻すと、ワイヤーが巻き戻されます。回路は、ボタンを押すか、点火装置をソケットから取り外すと閉じられます。^[4]

現代の「自動」取り外し可能な自動車用Vコイルライターは、1956年にカスコ社によって開発され、^{[6] 1960年に}米国特許2,959,664を取得しました。

ソケットと嵌合プラグはANSI/SAE J563 ^[7]仕様で定義されています。12ボルトシステムの場合、中心の接点がプラス端子、シェルがマイナス端子です。ほとんどの自動車はマイナス端子を車両のフレーム（マイナスアース）に接続します。

12 ボルトの自動車コネクタは、安全に関するUnderwriters Laboratoriesの規格に準拠するように作られています。UL2089 は、車両のバッテリー駆動の電気システムから供給される、定格 24 V DC 以下のポータブル アダプタの要件を満たすように開発されました。この規格の対象となる製品には、自動車の標準シガレット レセプタクルと嵌合するプラグのコード アセンブリが含まれます。

6ボルトシガレットライターソケットとプラグ

• レセプタクル内径: 21.34～21.46 mm (中央値21.4 mm )
• プラグ本体直径: 21.08～21.23 mm (中央値21.155 mm )

12ボルトシガレットライターソケットとプラグ、サイズA

• 受容器内径: 20.93～21.01 mm (中央値20.97 mm )
• プラグ本体直径: 20.73～20.88 mm (中央値20.805 mm )
• アメリカの自動車で最もよく使われている

12ボルトシガレットライターソケットとプラグ、サイズB

• レセプタクル内径: 21.41～21.51 mm (中央値21.455 mm )
• プラグ本体直径: 21.13～21.33 mm (中央値21.18 mm )
• ヨーロッパの自動車で最もよく使用されますが、アメリカの自動車では DC 電源接続専用の 2 番目のソケットとして使用されることもあります。

プラグには、電源が接続されていることを示すパイロット ライト LEDインジケーターが付いていることがよくあります。オプションで、プラグに電気安全用のヒューズが内蔵されている場合もあります。通常は 10 アンペア以下の定格です。^[要出典]設計によっては、プラグの先端をねじって外すと円筒形のガラス ヒューズが出てくるものや、プラグの側面または背面に挿入されたブレード型ヒューズを使用するものもあります。

ライターは金属またはプラスチックの円筒形で、内部に薄く平らなニクロム金属のコイルが入っています。通常は押しボタンのようにソケットに押し込んで作動させると、コイルに高電流（≈10アンペア）が流れます。ライターは押し込まれると、バイメタルストリップに取り付けられたクリップによってバネの力に逆らって保持されます。^[8]発熱体が数秒でオレンジ色に熱く輝き、バイメタルストリップが曲がって機構が解除されます。ハンドルが飛び出すので、ユーザーが加熱操作の時間を計る必要はありません。ライターをソケットから素早く取り外せば、タバコ、葉巻、火口に火をつけることができます。

アルファロメオやフェラーリなど、1960年代から1970年代のイタリア車に共通する特徴は、ブリコ プラム シガレット ライターです。これは、見た目は従来のデザインに似ていますが、タバコに火をつけるためにライターを取り外すことができない点で従来のデザインとは異なります。代わりに、ライターの中央にはテーパー状の開口部があり、ユーザーはタバコを加熱要素に触れるまで挿入し、次にハンドルの縁を押し下げてライターを作動させ、加熱要素がタバコに火をつけ、従来のライターと同様に、希望の温度に達すると「ピン」という音とともに回路が解除されます。このようなデザインの利点は、赤く熱くなった加熱要素が誤って乗員の膝の上に落とされることがないため、安全であることです。それでも、コンセントとして使用するためにライターを取り外す機能はなくなり、開口部が十分に大きくないため、葉巻に火をつけることもできません。

新しい車では、ソケットにはライターの発熱体のないプラスチック製のカバーが装備されています。^[9]しかし、ソケットは再利用され、車内の家電製品に電力を供給するために引き続き使用されています。[10] 多くの場合、車両には利便性のために複数のコンセントが装備されており、一部は車両の後部座席エリアや荷物スペースにあり、ポータブル機器に電力^を供給します。これらのコンセントには通常、プラスチック製のキャップが付いており、通常はDC電源専用と表示されています。これは、電気式シガレットライターの熱に耐えられるようには設計されていないためです。

シガーライターソケットを使用して 12 ボルトの DC 電源を供給することは、事実上の標準に対する下位互換性の一例です。電源コネクタとしては、シガーライターソケットは他の DC コネクタよりも大きく、使いにくく、信頼性も低くなります^[要出典]。シガーライターソケットは、多くの高速道路車両や一部のボートで広く使用されています。ケーブルとワニ口クリップを取り付けて車のバッテリーに直接接続するポータブル シガーライターソケットは、一時的な使用に利用できます。新しい車両では、1 つまたは複数のUSB コネクタも提供される場合があります。さらに、新しい車では、シガーライタープラグからの出力電力は非常に信頼性が高く、電圧の問題なしにラップトップを充電できます。

標準化された 12 ボルト DC 自動車用プラグは、米国では車両バッテリー アダプターに関するUL規格 2089 で定義されています。この規格は、シガー ライター ソケットに挿入するプラグとコード セットを対象としています。ヨーロッパでは、12 ボルトのプラグとソケットは特別に規制されておらず、 CE マークの承認も必要ありません。^{[引用が必要]}

オスプラグは、コンセントと車のバッテリーの間に調整回路がないため、車両に電力を供給してバッテリーを充電するために使用されることがあります。たとえば、ポータブルソーラーバッテリーメンテナーは、通常、この方法で車両のバッテリーに接続します。トリクル充電器もこの方法で接続することがあり、車のボンネットを開けたままにしておく必要がなくなり、極性が逆になる可能性もなくなります。最近のほとんどの車は、バッテリーマイナスアースシステムで設計されているため、+12V のプラス電源配分になっています。このような場合、プラグ/ソケットのセンターピンは +12V DC で、外側のケースは 0V になります。シガレットライターの場合、極性は問題になりませんが、他の種類のアクセサリを接続する場合は、極性が適切に一致していることを確認するのが賢明です。

一部のモデルでは、イグニッションキーが取り外されるとシガレットライターソケットに電力が供給されなくなり、充電ができなくなりますが、ヒューズボックスを改造することで、連続電源供給ヒューズスロットから「ピギーバック」コネクタを介して並列回路を確立し、連続電源出力を解除できる場合があります。 ^[11]

シガーライターソケットはもともとシガーライターを加熱するためだけに設計されたため、これらのソケットを汎用電源コネクタとして再利用すると、多くの問題が発生する可能性があります。部分的に互換性のある物理的寸法の問題に加えて、保持力が低いため、通常の運転条件下ではプラグがソケットから振動して外れる可能性があります。また、接触不良とオーム抵抗による発熱によりプラグの先端が溶けたという報告もあります。

2 つ目の問題は、自動車の公称「12 ボルト」の電力が大きく変動することです。コンセントは自動車の電気系統に直接接続されています。実際の電圧は、自動車のバッテリーの電圧と一致し、休止状態では約 12.5 ボルト (寒い状態では低くなります)、エンジンとオルタネーター/ジェネレーターが動作しているときは約 14.5 ボルト (寒い状態では高くなります) になります。また、エンジン始動時には、バッテリーの一時的な高電流使用により、5～6 ボルトまで一時的に低下することがあります。^[12] DC/DC コンバータを使用すると、通常は小さな変動を補正しますが、独立したバッテリー駆動の無停電電源装置がなければ、信頼性の高い電力が得られない場合があります。

稀ではあるが、エンジンがかかっているときに車のバッテリーが外されたり、車がジャンプスタートを受けたりすると、より極端な電圧変動が発生することがある。エンジンがかかっているときにバッテリーが外されると、その電圧平滑化効果（コンデンサに類似）が利用できなくなり、内蔵電圧レギュレータがオルタネーターの界磁電流を制御して車のバッテリーを充電しているため、負荷ダンプ過渡現象によって非常に高い電圧が発生することがある。出力電圧を一定に保つために界磁電流を減らそうとするが、界磁巻線は非常に誘導性が高く、電流を新しい値に設定するには数百ミリ秒かかり、その間にオルタネーターの出力電圧は意図した値を超える。負荷ダンプ過渡現象によって、オルタネーターのダイオードがブレークダウン電圧を超えて破損することもある。トラックからジャンプスタートを受ける車は、一部の車両で使用されている 24 V の電気システムの影響を受ける可能性がある。^[13]また、寒冷地では、一部のレッカー車の運転手が「ダブル バッテリー ジャンプスタート」を実行する。^[14]

コンセントから電力を供給される機器は、断続的な接触や、最大電圧9～16 Vの連続、または最大電圧20 Vが1時間、24 Vが1分、40 Vが400ミリ秒続くなど、公称12 V DC 以外の電圧を考慮する必要があります。^[15]保護部品の定格許容範囲の例は、+50～-60 V DCです。^[16]堅牢な機器は、-40～+85 °C (-40～185 °F) の温度変化、および高湿度や結露の可能性に耐える必要があります。^[15]

• 自動車用アクセサリー電源
• EmPower（航空機用電源アダプター）
• 誘導充電
• ISO 4165: 道路車両 - 電気接続 - 二極接続

ウィキメディア・コモンズには、自動車補助電源コンセントに関連するメディアがあります。

• CASCO ライターの歴史 (1925 - 1960)
• CASCO ライターの歴史 (1960 - 2005)
• 12Vコネクタの写真