車中泊やキャンプなど、長期の車旅ではサブバッテリーがあると便利ですよね。
しかし、旅先では どんな方法で充電するのが良いのか迷ってしまうことも…
そこで、自宅にあった安価な太陽光発電用のチャージコントローラーを使って車の走行中に充電できる装置を自作してみました。
このページではシガーソケットで充電できるサブバッテリー用の走行充電器の作り方を紹介します。
車中泊やキャンプなど、長期の車旅ではサブバッテリーがあると便利ですよね。
しかし、旅先では どんな方法で充電するのが良いのか迷ってしまうことも…
そこで、自宅にあった安価な太陽光発電用のチャージコントローラーを使って車の走行中に充電できる装置を自作してみました。
このページではシガーソケットで充電できるサブバッテリー用の走行充電器の作り方を紹介します。
今回は以前に紹介した「自作のポータブル電源」にシガーソケットから充電したいと思います。
最近の低燃費車両は「充電制御車」になっている事が多く、今までのようにバッテリーから直接電源を引くとメインバッテリーが充電不足になる事もあります。
しかし、昇圧器を組み込む事で問題をクリアしてみました。
自動車で一番簡単に電源を取り出せるのは、やはりシガーソケット（ACC電源）ですよね。
しかし、シガーソケットからサブバッテリーへ充電するには、いくつかの問題点がありました。
その問題点は以下になります。
通常、シガープラグにはACC（アクセサリー）電源から12V電源が供給されており、最大で10～15Aの電流が流せるようになっています。
なので、定格以上の電流が流れるとヒューズが切れます。
カーオーディオやカーナビ、ドライブレコーダーなどの車載機器もACC電源から電流を使っているので、シガープラグから取り出せる電流はヒューズのアンペア以内に納める必要があります。
バッテリーの劣化を防ぐ為にバッテリーの状態に応じた充電電流を制御する必要があります。
配線をする時は充電時の電流に耐える事ができるケーブルを使用しなければなりません。
構造上、シガープラグとシガーソケットの接点は接触不良が起こりやすいです。
以前、シガープラグに 5A の電流を長時間流し続けた結果、プラグが発熱して溶けてしまった経験があります。 その後、管ヒューズの接点とスプリングの接点全てをハンダ付けしてもダメでした。
なのでシガープラグに流す電流は 4.5A 以下に抑える必要があります。
鉛バッテリーは充電時に水素ガスが発生します。
なので車内の換気も重要です。
まず、シガープラグに大電流が流れると発熱したり、ヒューズ切れの原因にもなるので流れる電流を制御する必要があります。
この問題点【①定格以上の電流は流せない】を解決するアイテムがあります。
それは、『DCブーストコンバータ』という昇圧回路です。
このDCブーストコンバータは流す電流を制御したり、メインバッテリーの電圧を昇圧することも出来ます。
また、電流の逆流を防止したり、様々な安全装置も付いているので安心です。
流れる電流が制御できれば、問題点【④シガーソケットは接触不良しやすい】の危険性も低くなります。
【DCブーストコンバータ】
・動作電流：約30mA
・出力電力：自然放熱90W（5A以内）
・入力逆接続保護：あり
・出力端の逆流防止：あり
・短絡保護：あり
・出力電流：最大5A（90W未満）
5Aまたは90Wを超える出力時は自動保護
・入力電圧：9-45V
・電圧表示：分解能0.05V、範囲0-50V
・ディスプレイ：解像度0.005A
・出力電圧：11-50V
出力される電圧計と電流計の液晶モニターが付いているので便利でした。
購入時の価格は1,659円でした。※2020年7月の情報
現在、自分が使っている100Wの出力が出せる12V用ソーラーパネルでも最大出力電流が6Aほどなので、これで充分でした。
ちなみに、この昇圧回路は組み立て式になっています。
そして、こちらも同様の『DCブーストコンバータ』ですが、最大出力が 50W のタイプです。
同じく、組み立て式です。
【DROK 電圧昇圧コンバーター】
・入力電圧：DC 6-30V
・出力電圧：DC7-32V調整可能
・出力電流：5A（最大）
・出力電力：60W（最大）
・作動温度：-20℃ + 70℃
・変換効率：最大96％
・短絡保護：あり（現在定電流値）
・過熱保護：あり（過熱時は自動的オフ）
・入力逆極性保護：あり
・出力逆流防止：あり
こちらも液晶モニターが付いていてバッテリーの状態を把握しやすく、動作電流も必要ないので使いやすいです。
購入時の価格は2,188円でした。※2025年1月の情報
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次に充電する際にバッテリーの劣化を防ぐ為、バッテリーの状態に応じて適正な充電電流を流す必要があります。
その問題点【②過充電するとバッテリーが劣化する】を解決する為にソーラー チャージコントローラーを使用します。
チャージコントローラーは充電するバッテリーの状態に応じて自動で充電管理をする装置です。
過充電防止機能や電流の逆流防止機能もあるので、シガープラグから充電するには最適なのです。
最近は、税込み1,000円を切る価格のチャージコントローラーも見かけます。
ソーラーパネルは当たる光量に応じて充電電圧が著しく変化するのですが、チャージコントローラーが適正な充電電圧をキープしてくれます。
なので、充電制御車でオルタネーターの発電電圧が著しく変わっても対応してくれるのです。
私は自宅で太陽光発電を自作しており、たまたま使っていないチャージコントローラーが１台あったので、それを流用することにしました。
次の問題点【③充電電流に耐えるケーブルが必要】を解決する為に配線に使用するケーブルを選定します。
回路に流れる電流は 5A 前後なので、それほど太いケーブルは必要ないと思いましたが、念のために太さ16AWG のケーブルを購入しました。
購入したケーブルはシガープラグ（15Aのヒューズ付き）とシガーソケットが付属しており、長さは15フィートもあります。
購入時の価格は1,149円でした。※2020年7月の情報
今回はシガーソケットを使用しないので、切り離してストックしておきます。
シガープラグはパイロットランプ付きです。
内蔵されているヒューズは15Aでした。
こちらは２メートルのソケットアダプター。
できるだけ簡単に自作のポータブル電源を持ち運びしたいので接続プラグを付けることにします。
どうせなら、大電流にも耐えることができる接続コネクターが良いと思い選んだのが、この接続プラグ。
一見するとアンダーソンプラグのように見えますが類似品とのこと。
名称は「フォークリフト コネクター」です。
でもレビューを見てみるとアンダーソンプラグとの接続も可能との事でした。
フォークリフトのバッテリーとの接続にも使えるらしく、600V / 50A のスペック。
接続端子は8AWGの太さ用なので今回は明らかにスペックオーバーですが試しに使ってみます。
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まずは１号機の走行充電器の作り方を紹介します。
サブバッテリーを入れている収納ボックス「ドカット4500」に付属していた中皿に収まるように各装置をセッティングします。
まず、中皿のサイズに合わせて12mm厚の合板をカットします。
ピッタリと収まりました。
そして、その板に「チャージコントローラー」と「DCブーストコンバータ」を取り付けます。
チャージコントローラーはビス止めですが、DCブーストコンバータは結束バンドで固定しています。
ちなみに配線はVVFケーブルを使っています。
これで、見た目がスッキリしました。
次に太さ16AWGのケーブルを使って、チャージコントローラーの充電出力端子とバッテリーを接続します。
自動車での移動中に振動で配線が外れると危ないのでバッテリーターミナルを使って確実に接続します。
次に「フォークリフト コネクター」と「DCブーストコンバータ」を接続します。
フォークリフト コネクターのピンと16AWGのコードを接続する際は、圧着ペンチのリングスリーブ小サイズで圧着が可能でした。
でも、ピンには穴が空きますが…
ピンをプラグに差し込むとカチッとロックされます。
ケーブルは200mmの長さにカットしてDCブーストコンバータの入力側に接続します。
しっかりと接続できています。
これなら充電中の発熱は、ほとんどありません。
まあ、持ち運ぶ時にケーブルの取り回しが面倒でなければ、コネクターは必要ないと思いますが。
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走行中に充電をする際はバッテリーの設置場所を どこにしようかと迷いますよね。
自分の愛車はDA64V エブリイなので荷室が広く、余裕で置くことが出来ます。
少し配線は長くなりますが荷室なら他に人が乗車しても邪魔にならないでしょう。
そして、後部座席の足元にも置くことができます。
この場所ならシガーソケットとの距離が短いので配線を短くすることもできます。 配線の長さによる電圧降下も少ないでしょう。
後部座席の足元に置いた場合は、少し斜めになります。
あと、実際に走行しながら充電する場合はバッテリーを固定しなければなりません。
もし、交通事故に遭遇した場合はバッテリーが固定されていないと、衝突の衝撃でバッテリーが飛んでくる可能性があります。
バッテリー内には希硫酸や水素ガスなどの危険な物質が入っているので、それらに接触してしまうと二次的な被害を受けてしまいますからね。
ロープで後部座席の背面に固定してみました。
あとは後部ドアの窓を少し開けて換気をしておけば問題点【⑤充電時に出る水素ガスの排出が必要】は解決できます。
実際に自動車のシガープラグからバッテリーに充電をしてみました。
エンジンを切った状態でのバッテリーの電圧は12.6V。
チャージコントローラーとバッテリーを切り離した状態で出力電圧を設定します。
CVと表示されている可変抵抗を回転させると出力電圧を変更できます。 ちなみに電流調整はCCと表示されている可変抵抗です。
出力電圧は15.3Vに設定しました。
バッテリーをチャージコントローラーに接続してDCブーストコンバータのスイッチを入れると充電が開始されます。
スイッチを入れてから、しばらくすると出力電圧のモニター表示が16V～17Vの間で目まぐるしく変化します。
実際に出力側の電圧をテスターで測ると16Vの中盤で変化していました。
使用したバッテリーが太陽光発電で満充電だったという事もあり、すぐにフロー充電に切り替わったので流れている電流は0.1A前後でした。
その後、自宅のDC扇風機を使ってバッテリーの電流を消費し、再度実験してみました。
バッテリーの電圧が12Vを切るまで消費。
そして、消費したバッテリーを使って充電を開始します。
スイッチを入れるとDCブーストコンバータの出力電圧は14.5Vまで下がり、4.2A前後の電流が流れています。
もし、モニターにエラーが出たらCCと表示されている可変抵抗で出力電流を調整します。
充電中にケーブルやコネクター類をチェックしてみます。
シガーソケットは少し暖かい程度に熱を持っている様子です。
ただ、DCブーストコンバータは触れる事ができないほど熱くなっています。
安全の為には冷却ファンを設置した方が良さそうですね。
そして、一時間ほど充電しているとフロー充電に切り替わりました。
フロー充電に切り替わると出力電圧の表示は17Vを超えています。
流れている電流は0～0.01Aほど。
フロー充電をしている時はバッテリーには13.4Vの電圧がかかっているようです。
このように出力電流が 4A（入力電流はそれより多くなる）ほどの充電では、それほどACC回路に負担がかからないので安心して使用ができます。
サブバッテリーの充電が終わり、シガープラグを抜くとDCブーストコンバータの電源はオフになります。
しかし、チャージコントローラーはバッテリーに接続されたままの状態なのでパイロットランプが点灯しており、起動中のまま。
このチャージコントローラーの待機電力もACC電源と連動してカットできるようにしてみます。
そこで、リレーを使ってチャージコントローラーとバッテリー間の配線を切り離せるようにしてみました。
リレーの電源をDCブーストコンバータの入力側から取ることにより、ACC電源が通電した時のみリレーが働くようにします。
リレーのスイッチ接点はチャージコントローラーとバッテリー間にあるので、ACC電源がオフになるとバッテリーとチャージコントローラーの配線は切り離されます。 リレーの許容電流は40Aなので問題もありません。
ちなみに、リレーは家に余っていたものを使用しました。 購入時の価格は490円。
通常、チャージコントローラーは先にバッテリーと接続した後にソーラーパネルと接続しないとエラーが出ます。
しかし、この回路で使っているDCブーストコンバータの場合はスイッチをオンにしないと出力側に電流が流れないので、結果的に正しい接続順になるのです。
これで、車のキーを抜くと自作のポータブル電源は無負荷状態にすることができます。
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DCブーストコンバータは、とても熱くなるので冷却ファンの取り付けが必須です。 とくにボックスの中にあると熱が籠りやすいのが難点です。
そこで、ジャンク屋さんで中古PCパーツの冷却ファンを100円（税抜）で購入しました。
冷却ファンの電源を常に入れた状態で使用するとファンの音がウルさ過ぎたのでサーモスタッドもネットで購入しました。
45℃の温度になったら、スイッチが入るタイプを選びました。
【温度制御スイッチ サーモスタット】
・オプション：ノーマルオープン（NO）
・起動温度：45℃
・最大電圧：250V
・最大電流：5A
・ワイヤ長さ：75mm
・入り数：2ヶ
購入時の価格は311円。
※現在は販売終了のようです。 amazonショップで探す
放熱板とパネルの間にサーモスタッド入れて感知しています。
5A近くの出力で充電をしていると頻繁に冷却ファンが作動しますが、すぐに冷却されて静かになります。
そして、電圧計も取り付けたので一目でバッテリーの状態も分かるようになりました。
そして、「ドカット4500」にはフタの中央部分と本体に穴が空いています。
そこにベルトもしくはロープで固定するとフタが開かなくなります。
あとは、ボックスが動かないように固定すれば万が一の時でも安心です。
最後にバッテリーのプラス端子に25Aのヒューズを取り付けました。
１号機の走行充電器を数か月使ってみて３つの問題点が出てきました。
以下がその問題点
DCコンバータはエンジンを停止する度に電源スイッチを入れる必要があります。
そうなると、バッテリーボックスの中にあるDCコンバータのスイッチを毎回入れるのが少々面倒になるのです。
特に後部座席に自作のポータブル電源を積載した場合、運転席からはバッテリーボックスに手が届かない…
なので後日、DCコンバータを運転席から手の届くシガープラグ側に取り付け変更してみました。
ちなみにケーブルはシガープラグから30センチの長さでカットしています。
DCコンバータのケーブル接続部は剥き出しになているので、そのままではショートしてしまう危険性があります。
そこで、自己融着テープとコーキング剤を使ってケーブル接続部を絶縁処理してみました。
これなら万が一、金属が接触してもショートすることは無いでしょう。
入力側と出力側の端子を絶縁処理しています。
そして、S字フックを使って自動車のエアコン吹き出し口にDCコンバータを引っ掛けてみました。
これなら発熱したDCコンバータのヒートシンクを送風で冷やすことができます。
もう冷却ファンやサーモスタッドは必要ありません。
あと、吹き出し口の周辺に傷が付くのを防止する為にDCコンバータの裏側に「隙間テープ」を貼っておきます。
そして、S字フックのズレ防止に薄いプラスチック板も両面テープで貼っておきました。
そして、リレーも撤去しました。
充電終了時にチャージコントローラーの電源を自動でカットするためにリレーを使いましたが、ポールコネクターを使って手動で外すことにしました。
このコネクターを使えば簡単にバッテリーとチャージコントローラーを脱着できるので手間が掛かりませんからね。
コネクターのプラス側とマイナス側はスライドさせて接続させることができます。
コネクターはすべて同じものなので、極性を間違えないように注意が必要です。
正しく施工すれば、接触不良の心配がなく安全に接続ができるのです。
ついでにチャージコントローラーも新しいものに変更しました。
このチャージコントローラーは待機電力がわずかで電圧モニターも付いています。 もう、電圧計は必要ありません。
これで、見た目もスッキリした新型の走行充電器の完成です。
ピンを奥まで入れるのに苦労しますが、コネクターがたくさん入っているのでお得です。
回路に流れる電圧値と電流値がモニターに表示されるので便利です。
自作した走行充電器を５年間使用してきましたが、DCブーストコンバータが破損してしまいました。
そこで、新しいDCブーストコンバータを購入しました。
以前に使っていた 90W タイプが廃版になっていたので 50W タイプを購入して交換しました。
こちらも組み立て式でヒートシンクを取り付けたり、外装パーツを取り付ける必要があります。
ただ、ケーブルの取り付け穴が小さいのが少々難点です。
より線が数本はみ出してショートする危険性があります。
そこで、自己融着テープを巻いて取付穴に埋め込みました。
更に上からも自己融着テープをしっかりと巻きつけました。
これでショートする危険性は無くなりました。
DCブーストコンバータの保護カバーには両面に保護シールが貼られています。
保護シールを剥がすと、こんなに透明でした。
これで、走行充電器の復活です。
このDCブーストコンバータはスイッチで電源を入れる必要が無く、シガープラグに電源が入るとすぐに使えるので便利です。
出力の調整は以前のDCブーストコンバータと同じ方式ですが、こちらの方が細かく設定できるのも良い点です。
ADJ-V が電圧、ADJ-I が電流を調整するネジです。
DCブーストコンバータにバッテリーを接続していない状態で出力電圧を 15V 、出力電流を 4A に設定してみました。
商品説明には『最大出力電流 5A 、最大出力電力 60W ですが 4A 以内、50W 以内での使用をお勧めします』との記載があります。
設定出力は 15V × 4A ＝ 60W になりますが、実際にはDCブーストコンバータをフォークリフト コネクターでバッテリーに接続するとチャージコントローラーの充電制御が働いて流れる電流値は下がってきます。
電流値が下がり、電圧値は上がりますが電力は徐々に下がってくるので問題ないと思います。
しばらく、このDCブーストコンバータを使って検証してみたいと思います。
今回ご紹介した方法では様々なトラブルに対応した検証はしていませんので、ご参考にされる方は自己責任の元でお試しください。
電子回路に詳しい方から見ると、もう少し改善の余地があるかと思いますが、ご参考までに。
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