車中泊用のサブバッテリーシステムの自作方法を紹介したい。
ワテの場合、数年前から車中泊の旅に時々出かけている。
当初は市販のサブバッテリーシステムを購入して使っていたが、現在では自作サブバッテリーシステムを走行充電して、車中泊で活用している。
ワテ自作のサブバッテリーシステムは以下の記事で紹介しているが、製作過程を詳しく説明しているので、逆に読者の皆さんには分かり辛いかもしれない。
そこで、当記事では現在ワテが使っている自作サブバッテリーシステムの設計・製作を簡単にまとめてみた。
この方式で作成したサブバッテリーシステムを数年使っているが、今のところ一度も問題は発生したことはない。
と言う事で、当記事がこれから自作サブバッテリーシステムを作ってみようと思っている全国数千万人の車中泊ファンの皆さんの一助になれば幸いである。
では、本題に入ろう。
走行充電可能なサブバッテリーシステムを設計する
一般的なサブバッテリーシステム
車載用のサブバッテリーシステムでよく見かけるのが下図のような構成例だ。
図 一般的な車載サブバッテリーシステム例（ソーラーパネルも有り）
上図において、走行充電器が重要な部品になる。
この走行充電器は、一般に２系統の電圧入力端子がある。
一つは車のオルタネーターで発電した電圧（12V車なら14.4V程度）の入力端子、もう一つはソーラーパネルからの入力端子だ。
それらの外部機器から入力されたDC電圧を使って、サブバッテリーを充電するのだ。
サブバッテリーの後段にはいわゆるDCACインバーターを接続してAC100Vを発生し、各種の100V家電を使うことが出来る。
メインバッテリー直結かシガープラグ接続か
上図では、メインバッテリーから直接電線を引っ張り出して走行充電器に接続している。
そのほうが大電流が取り出せるので、サブバッテリーの充電も速く行えるからだ。
車の詳しい人ならメインバッテリーに電線を接続して、この手の配線作業は難しくはない。
しかし素人がDIYでメインバッテリーに外部機器を接続すると、何らかのミスでバッテリー上がりなどのトラブルを起こす可能性もある。
そういう人は、車のシガープラグから電源を取り出して走行充電器に接続すると良い。
例えば車中泊で毎晩1KW級の電熱器を使ってお湯を沸かしたり、料理をしたりするとしょう。
もし1KW（=1000W）の電熱器を1時間使うと、1000Whの電力を消費することになり、サブバッテリーが蓄えている電力も1000Wh減少する。
その減少した1000Whを翌日の走行充電で蓄えるためには、1000Wで充電するなら1時間、100Wで充電するなら10時間かかる計算になる。実際には走行充電器の効率なども考慮する必要があるが、大雑把にはこんな計算で良いだろう。
と言う事は、車中泊で毎晩大電力を使う人はバッテリー直結が望ましい。その場合には当然ながら安全のためのヒューズを追加しておくべきだ。
一方、車のシガープラグは12Vで最大10A程度（120W）が限界なので、安全性を考慮すれば最大でも半分の60Wか50Wくらいに抑えておくのが良いと思う。
そうすると、前夜に1000Wh消費したサブバッテリーを電力50Wで満充電するには20時間の走行充電が必要になる計算だ。それは無理がある。
なので、自分が使う電力量をあらかじめ見積もっておいて、大電力を取り出せるバッテリー直結か、50Wくらいの充電で良いのかを見極めておく必要がある。
ワレコ設計の超格安サブバッテリーシステム設計図
ワテが現在使っている走行充電可能なサブバッテリーシステムは以下の通り。
図 ワレコ設計の12Vを24V昇圧のサブバッテリーシステム
上図を簡単に説明しておこう。
24Vバッテリーなら電流が少ないので細い電線が使える
まず、12Vバッテリーを2台直列にして24Vバッテリーとして使う。これは24Vバッテリーを1台でも良いが、小型の24Vバッテリーは種類が少ない。
なので、種類の多い12Vバッテリーの中から自分の用途に合うものを探せば良い。夜間に大電力を使う人は大型の24Vバッテリーを1台でも良いだろう。
なぜ24Vにするのかというと、12Vに比べて電圧が2倍の24Vになると同じ電力なら電流が半分になるので、使う電線が細くても良いのだ。太い電線は値段も高いし、大型の圧着工具も必要になる。
電線が細ければ費用を節約できる。
直流回路の消費電力（W）と電流（A）と電圧（V）の関係は以下の通り。
| 12Vの場合 | 24Vの場合 | |
| 単純計算 | 1000W ÷ 12V ＝ 約83.3A | 1000W ÷ 24V ＝ 約41.7A |
| 変換効率90%を考慮 | 1000W ÷ 12V ÷ 0.9 ＝ 約92.6A | 1000W ÷ 24V ÷ 0.9 ＝ 約46.3A |
表 直流回路の消費電力（W）と電流（A）と電圧（V）の関係
つまり12Vで1000Wのインバーターを使うと92.6Aもの電流が流れる。そんな大電流を流すには22sq（22スケア）という直径7ミリの電線が必要になる。
安全を考慮すればワンサイズ太い38sqが望ましいが9.2ミリもの太い電線になる（下表）。
22スケアとか38スケアなどの太い電線はホームセンターなどには普通は置いていない。
38スケア電線はアマゾンなどで入手出来るが１メートルで数千円もする。
| 入力電圧 | 推奨電線サイズ | 推奨ヒューズ容量 | 配線時の注意点 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| KIV線 | 最大電流 | 導体直径 | |||
| 12V | 22 sq | 115A | 約 7.0mm | 150A ～ 200A | 大電流のため発熱しやすい。配線は必ず1m以内に短く抑える。 |
| 38 sq | 162A | 約 9.2mm | |||
| 24V | 8 sq | 61A |
約 3.7mm | 80A 前後 | 12Vに比べ電流が半分になり電線も細くできる。 |
| 14 sq | 88A | 約 4.9mm | |||
表 電流と電線の太さの関係
上表のように24Vバッテリーを使ってサブバッテリーシステムを組み上げれば、電流は約46.3Aなので、8sq（8スケア）という細い電線（直径3.7ミリ）で良いのだ。8sq電線なら大型ホームセンターなら売っている場合もある。
8sq用圧着端子や圧着工具も2千円前後で入手出来るが、38sq用の圧着工具なんて1万円前後もするし。
サブバッテリー24Vの充電にソーラー充電器を使う
サブバッテリー24Vの充電にソーラー充電器を使っているが、これは費用を抑えるためだ。
予算がある人は一台数万円くらいの専用の走行充電器を使うと良い。
ワテ使用のソーラー充電器（ソーラーチャージャー）はアマゾンなどでも多く見かける。一台2000円前後で売っている。
ソーラー充電器は外部ソーラーパネルからの12Vや24Vを使ってサブバッテリーを充電する機能があるので、ソーラーパネルの代わりに車のオルタネーターで発電した電気を入力してサブバッテリーの充電に使うのだ。
自動車メインバッテリー側アースとサブバッテリー側アースは接続禁止
なお、ワテが採用した2000円前後で売られている安いソーラー充電器（ソーラーチャージャー）を利用してサブバッテリーシステムを作る場合、重要な注意事項がある。
それは自動車12V電装系のアース（図中のソーラー充電器左側の黒色配線）と、24Vサブバッテリーシステムのアース（図中のソーラー充電器右側の黒色配線）は接続してはいけない。
その辺りの考察は前々回記事（設計編）で説明しているので必ず熟読して下さい。
ソーラー充電器ではなく、専用の走行充電器を使う場合にはそれらの走行充電器の取扱説明書に従って施工すると良い。
DCDCコンバーターで12Vを24Vに昇圧（アイソレーターも兼ねる）
車のオルタネーターで発電した14.4V程度の電圧を、市販のDCDCコンバーターを使って27Vくらいに昇圧し、ソーラー充電器に入力するのだ。
あとはソーラー充電器が24Vサブバッテリーを自動で充電してくれる。
このDCDCコンバーターは、回路構成上は入力部と出力部との間にはダイオードが入っているので、サブバッテリー側から車のメインバッテリー側に電流が逆流する事は無いと思う。
少なくともワテ採用のDCDCコンバーターでは、逆流は起こらないからだ。
つまり、DCDCコンバーターはいわゆる市販のアイソレーターの機能も兼用できるのだ。それにも関わらず3千円程度で購入出来るのは自作派には嬉しい。
ワレコ設計の超格安サブバッテリーシステムを製作する
下図がワレコ設計の超格安サブバッテリーシステムの詳細図だ。
少々複雑なので難しそうだが、中身を理解出来れば難しくはない。
図 ワレコ設計の超格安サブバッテリーシステム（詳細図）
上図は、3つのトグルスイッチがある。
3つのスイッチの説明
例えばSW1はSW1aとSW1bの2回路が内蔵されているタイプだ。
専門用語で言うと2極単投（Double Pole Single Throw、DPST）型のトグルスイッチだ。
つまりDPSTとは、1つの操作部（レバーやボタン）で2つの独立した回路を同時にON/OFF制御できるスイッチの構造となる。
要するにSW1をONにすれば、車のシガープラグから来た14.4Vくらいの電圧をDCDCコンバーターに入力できる（SW1a）。と同時に、SW1bもONになるので、ソーラー充電器が24Vバッテリーを充電出来る。
一方、SW2は24VバッテリーとDCACインバーターの接続用で、SW2aをONにするとDCACインバーターがONになる。これはワテが採用したDCACインバーターのメイン電源スイッチが木箱の中に入れたら押しづらい場所に来たので、DCACインバーターのリモート機能を利用して電源操作を出来るようにしたからだ。
もし皆さんが同じようなDCACインバーターを使う場合にはメイン電源スイッチを操作し易い場所に持ってくればSW2を付けなくても良い。
最後のSW3はトグルスイッチの絵柄で描いているがモーメンタリー型プッシュボタンスイッチを使うのが良い。
ワテが採用したソーラー充電器はサブバッテリー電圧を利用して自分自身が動作している。
ところが、もし夜間に電力を沢山使ってしまいサブバッテリー電圧が低下するとバッテリーマネジメントシステム（BMS）が働いて出力がほぼ0Vになってしまう。
そうなると、ソーラー充電器自体が動作できなくなるので、走行充電が出来ない問題が起こる。
その対策として、SW1をONしてメインバッテリーからの電流をDCDCコンバーター経由でソーラー充電器に接続した状態で、SW3を一瞬だけ押す。
そうすると、DCDCコンバーター出力電圧27Vくらいが、一瞬だけ24Vサブバッテリーに印加され、その結果、BMSが解除出来て、バッテリーは20V台くらいの電圧に回復する。
あとは、ソーラー充電器が正常にサブバッテリーを充電してくれるので、数時間走行すれば26V~27Vくらいのフル充電まで行ける。
ワテ採用のSW3は2回路入り（両切り）だが、1回路（片切り）でも良いと思う。
220Ωの抵抗はSW3を押したときの突入電流防止用なので、50Ω～200Ω程度の突入電流防止抵抗を追加すると良いだろう。
電流 I = 電圧／抵抗 = 27V/100Ω = 0.27A
電流 I = 電圧／抵抗 = 27V/200Ω = 0.135A
ワレコ設計の超格安サブバッテリーシステムの紹介
これらの設計図に基づいて自作したサブバッテリーシステムを紹介したい。
下写真のように12ミリ針葉樹合板で自作した木枠に収めている。
写真 ワレコ設計の超格安サブバッテリーシステム（全体写真）
上写真において、2台の12VバッテリーはDenryo（電菱）製のDCACインバーターの下側に設置している。
下写真は前面操作パネルで、充電（SW1）と100V（SW2）となる。
写真 ワレコ設計の超格安サブバッテリーシステム（前面操作パネル）
SW1とSW2の使い方を改めて解説
SW1とSW2の使い方を改めて解説しておこう。
インバーターのAC100V電源を利用したい場合は右側スイッチ「100V」を上に倒してONするとインバーター電源が投入される。橙LEDも点灯する。
繰り返しになるが、このSW2はワテ採用のDenryo（電菱）製のDCACインバーターの電源をON/OFFする目的で追加した。なので、もし皆さんが類似のサブバッテリーシステムを作る場合にはその電源スイッチがSW2に相当するので、SW2は付ける必要は無い（その場合には、以下の説明ではSW2＝インバーター電源スイッチと置き換えて頂ければ良い）。
この二つのスイッチは独立で自由に操作出来る。
つまり、以下のようになる。
|
SW1 充電 |
SW2 100V |
説明 |
| ON | ON | 走行充電しながら、かつ、インバーターAC100Vを使いたい場合 |
| ON | OFF | 走行充電のみ（ソーラーチャージャーはONになる） |
| OFF | ON |
走行充電せずにインバーターAC100Vを使いたい場合 エンジン停止して車中泊の場合は通常はこのモードを使用。 バッテリー電圧を確認したい場合には必要に応じてソーラーチャージャーをON（=充電SW1をON）すれば良い。 |
| OFF | OFF |
車を数日以上エンジン掛けない場合は必ず両方のSWをOFFする もし100V側SWをONのままだと電菱インバーターが待機電力を消費して2週間くらいでサブバッテリーが遮断するので。その場合の対策がSW3プッシュボタンスイッチだ。 |
表 ワレコ設計のサブバッテリーシステムのスイッチ操作説明
上表のスイッチ操作は走行中でもエンジン停止中でも、自由に操作して良い設計になっている。
このサブバッテリーシステムを製作して今まで使っているが、今のところ問題なく動作している。
スイッチ操作を間違えたら何かが壊れるなんて言う事故は起こらない設計だ。
下写真のように必要に応じて端子台など使うと配線がまとめやすい。
写真 ワレコ設計の超格安サブバッテリーシステム（内部の様子）
下写真にDCDCコンバーター（赤色基板）、SW3（モーメンタリー型プッシュボタンスイッチ）、電流制限抵抗220Ω（メタルクラッド型）などの配置を示す。
写真 ワレコ設計の超格安サブバッテリーシステム（DCDCコンバーター、SW2、電流制限抵抗など）
上写真では、偶々手持ちに有った大型の220Ωのメタルクラッド抵抗（50W）を追加している。
でもこんなに大型のメタルクラッド抵抗を使う必要はなくて、100Ω/5W程度の酸化金属被膜抵抗あたりでも良いだろうとは思うが、大きいのに越したことはない。
ワレコ設計の超格安サブバッテリーシステムの使い勝手
この自作サブバッテリーシステムを使って、何度か車中泊の旅に出かけた。四国一周、九州一周、伊豆半島富士山方面など。
車の中でAC100Vが使えるのでとても快適だ。
ワテの場合は車の中で夜間に使うのはLED照明、スマホ充電、タブレット充電程度なので700WのDCACインバーターを使っている。それでも700Wも有れば十分なパワーだ。
もし車の中で1000Wクラスの電気ケトルを使うとか、1500W級の電子レンジを使う人は、2000Wインバーターや3000Wインバーターを使うと良いだろう。
もし3000Wインバーターを満負荷で使用する場合、12V仕様の入力電流は約250A、24V仕様の入力電流は約125Aになる。
12V250Aもの大電流を扱うには100 sq（許容電流約298A、導体直径15mm、被覆外径21mm）もの極太電線が必要になるが、そんな電線を使ってサブバッテリーシステムを作るのは、費用面でも安全面でも現実的ではない。
一方、24V125Aなら38sq（許容電流約162A、導体直径9.2mm、被覆外径13.2mm）なので、ギリギリ自作可能な範囲だと思うが、お勧めしない。
3000Wや4000Wクラスになると、24Vではなく48Vサブバッテリーや48VDCACインバーターを使うのが現実的だろう。
ワレコ設計の超格安サブバッテリーシステムの製作費用
ワテ自作のサブバッテリーシステムの製作費用の概算をまとめてみた。
| パーツ | 単価 | 個数 | 小計 | コメント |
| ソーラー充電器 | 1,500 | 1 | 1,500 | |
| 12v リン酸鉄リチウムイオンバッテリー 30AH | 10,000 | 2 | 20,000 | |
| DCDCコンバーター昇圧型 30A | 2,500 | 1 | 2,500 | |
| DCACインバーター 1000W | 10,000 | 1 | 10,000 | |
| 赤黒配線 8sq | 2,000 | 1 | 2,000 | 赤黒各1mくらい |
| 丸型圧着端子 R8-10 | 100 | 10 | 1,000 | 使う電線やバッテリー電極ネジサイズに依存 |
| トグルスイッチなど | 1,000 | 1 | 1,000 | |
| 合計 | 38,000 |
表 ワレコ設計の超格安サブバッテリーシステムの製作費用
上表のように約4万円弱くらいの費用で、1000Wクラスの走行充電可能なサブバッテリーシステムを自作出来る。
これなら市販の1000Wクラスのポータブルバッテリーを買うよりも安いかな？
有名なJackery (ジャクリ)のやつで約6万円くらい。
なお、自作サブバッテリーシステムの場合、必要に応じてバッテリー容量を増やしたり、あるいは、DCACインバーターを1000Wから1500Wへアップグレードするなどの改造が可能だ。
古いバッテリーやインバーターはヤフオクで処分すれば、数千円くらいの収益が得られるので経済的だし。
あるいは、何らかの部品が壊れた場合でも、自作ならその部品のみを買い換えれば良い。
一方、市販のポータブルバッテリーが故障すれば、保証期間が切れていると修理費用もかかる。
と言う事で、市販ポータブルバッテリーに匹敵するサブバッテリーシステムを自作するのは、色んな意味で経済的だ。
まとめ
走行充電システムやサブバッテリーシステムで検索すると多数のサイトがヒットする。
その多くが設計図が複雑でさっぱり分からんん。
ワテの設計図は分かりやすく描いたつもりなのだが。
どうでしょうか？
当記事ではワテが試行錯誤して完成した、格安で誰でも簡単に作れる走行充電可能なサブバッテリーシステムの設計図・回路図を紹介した。
ワテの設計サブバッテリーシステムの特徴は12V車にも関わらず24Vバッテリーや24VDCACインバーターを採用すると言う点だ。
その理由は12Vよりも24Vで統一することで電流を減らせるので、配線に使う電線も細く出来る。その結果、配線材料（電線、圧着端子、圧着工具など）の費用を抑えられるのだ。
かつ、12Vを24V（実際には14.4Vくらいを27Vくらい）に昇圧するために採用したDCDCコンバーターがサブバッテリーとメインバッテリーを電気的に切り離すアイソレーターの機能も兼用しているのだ。
と言う事で、ワテの場合はこの設計図に従って自作したサブバッテリーシステムは今のところ、数年間利用して一度も事故は起こっていない。
とは言っても、この手の大電流を扱うDIYは危険が伴いますので、皆さんが同じものを作ってみたら、爆発したとか燃えたとか何か事故が起こってもそれは自己責任でお願いします。
当記事が皆さんの参考になれば幸いである。
（つづく）
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