サブバッテリーを復活させる

こんにちは。からあげです。

昨日は思いがけない出会いがあって楽しかった。
実家にいると家族以外の人間と話すことはない。
周りに人はたくさんいるが、みんな忙しそうに走り回っているので、話すきっかけがまるでない。
旅をしてもひとり。実家にいてもひとり。そして山小屋にいてもひとりだ。
山小屋にいると鹿や猿、鳥などの野生動物が時々遊びにやって来るので結構賑やかだ。
それに炊事や洗濯、山小屋の手直しなどやることがたくさんある。

山小屋を出てから早5ヶ月以上経過した。
小屋は大丈夫かなと考えたりもするが、向こうは紅葉シーズン真っ盛りで、休みになると車が大挙して上がって来て騒がしくなるので、葉っぱが散って閑散とするまでもうしばらく実家でゆっくりすることにしよう。
わざわざ混むようなところに行くことはない。

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ところで、今日は北海道車中泊生活で必需品だった、サブバッテリーについて話をする。

北海道出発前に主にノートPC電源用としてディープサイクルバッテリー、ソーラーパネル、チャージコントローラで構成されたソーラーシステムを取り付けた。
取り付け当初は、順調に稼働していた。
パソコンを繋いで使い続けて、出発前の実家では電動の植木剪定バサミを使ってもなんともなかった。
ところが、北海道に渡って一月もしないうちから、サブバッテリーの電圧が低くなっていることに気がついた。
今年の北海道は6~7月にかけて天候が不順で曇りや雨の日が多かった。
地元の人によれば、今年の梅雨のような天気は珍しい、いつもは天気が安定し一番過ごしやすい季節とのことだった。
日照不足でソーラーパネルの発電量が電気の消費量に追いつかない。
じりじりとバッテリーが消耗してゆく。

ソーラーシステムの計画段階では、走行充電システムも組み込もうと考えていたが、ソーラーと走行充電の併用しての充電は電気的に出来ないとの情報をキャッチした。
あれこれ検討を重ねるうちに、まずはソーラーシステムだけでやってみようか(費用も安く済むので)ということになった。

参考記事 ソーラーシステム概要とバッテリー使用可能時間など(2015.4.24)

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計画と実際に運用するのとではまるで違う。つくづく思い知らされた。
当初の計画では、空のバッテリーが満充電されるまでに要する日数は約2週間、ノートパソコンを連続して使用できる時間は約40時間と見積もっていた。
ところが、全然計算通りにはならない。
(インバーターとバッテリー容量のロスも考慮している)
ソーラーパネルの設置は、純正ベースキャリアに自作のアタッチメントを介して水平となっている。
太陽に向かってある程度の角度を付けるのが良いらしいが、空気抵抗を考えると水平とせざるを得なかった。
簡単にパネルを取り外せるようにして自在に太陽に向けていられるようにとも考えたが、取り付けの強度を保てるアイデアが浮かばなかったので、結局パネルは固定式となった。

さらに安定して電気を発電出来る快晴の日は非常に少なく、晴れの一日でも時間帯によっては雲が湧いてきて日が陰ってしまうこともある。
パネルの公称最大出力動作電圧は17.5Vとなっているので、満充電まで充電出来ると考えた。
しかし、それは甘すぎたようだ。
充電電圧を測っていないのであくまで推測だが、晴れの条件が良い時でも14v程度ではなかったのかと思う。

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バッテリーが消耗するにしたがって内部で劣化が進み、晴れの日にソーラーパネルより充電しても、見掛けの電圧は上がるものの、負荷を掛けると電圧が急降下する現象が顕著に出てきた。
設置しているチャージコントローラーは、バッテリー電圧が14.3vとなると勝手に充電をストップしてしまう。
見掛けの電圧だけを見て充電を止めてしまうので、貴重な晴れの日なのにバッテリーの残量はほとんど回復することは無かった。
旅の終盤では、パソコンを1時間も使用しないうちにバッテリー電圧が12.0vを下回るようになってしまった。
それでやむなくソーラーパネルから直でバッテリーに繋いで充電していたが、劣化したバッテリーは不安定なソーラーパネルの発電では復活することは無かった。

バッテリーをあまりに消耗させてしまうと、充電器に繋いで充電しても復活しなくなる恐れがあったので、ノートパソコンの使用は控えてブログの更新はスマホを使って行っていた。

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実家に戻るとネットで調べてバッテリーの充電器を購入した。

セルスター バッテリー充電器 DRC-1000

購入の決め手は適合容量が8Ah~150Ahまで、8段階の自動充電制御できめ細やかな充電を行えること、充電モード(ノーマル、スノー、ブースト)の3種類を選択出来ること、充電電流が10Aと高出力なことだった。

最近の家庭用の電化製品は全自動となっていて、手動により調整出来ないようになっているのが残念だ。(メーカーは不適切な使用による機器の故障を恐れているのだろう。)
その中で、使用者がある程度設定を出来て、取り扱いが楽で、安価なものはこのDRC-1000くらいしかない。
最近は上位機種のDR-1500もラインナップされているが、出力電流15Aまでのスペックは必要ないし、筐体がデカくなる。
下位機種のDR-600は、出力電流が6Aなのに、筐体はDR-1000と同サイズなので、多少値段が安くてもそれほど魅力的ではなかった。

DRC-1000 主な仕様

本体サイズ(mm) 141.5(W)X72(D)X230(H)(突起部除く)
本体重量 1120g

出力電圧
ノーマルモード  DC14.7V
スノーモード   DC14.9V
ブーストモード  DC18.0V
出力電流(最大)  2A/4A/7A/10A

適合電圧 DC12V
適合容量 10Ah~150Ah

DRC-1000の各充電電流・充電モード設定時のおおよその消費電力は以下の通りです。
【ブーストモード時】
2A-45.0W、4A-90.0W、7A-157.5W、10A-225.0W
【スノーモード時】
2A-37.3W、4A-74.5W、7A-130.4W、10A-186.3W
【ノーマルモード時】
2A-36.8W、4A-73.5W、7A-128.7W、10A-183.8W
※ 上記は目安の消費電力です。充電状態により変動します。

インバーター等を用いての使用は推奨出来ず、また動作の保証も出来かねます(変換の変換となり効率が悪く、正常動作保証出来ません)。ご注意下さい。

メールによる質問のメーカーの回答

消費電力の計算方法に自信が無かったので、メーカーに問い合わせてみると丁寧な回答があった。
直流の消費電力は、単純に電流I×電圧V=消費電力Wとなるが、交流の場合は電流I×電圧V×力率=消費電力Wとなって、力率は機械によって異なるので分からない。
船員学校時代に電気の勉強をやったのだが、居眠りしてばかりいたので、ほとんど記憶がない。
ブーストモード出力電圧18.0Vに出力電流10Aをかけると180wとなって大体メーカーの回答と合っている。

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充電器を箱から出したところ。
詳しい取り扱い説明書付き(ネットでダウンロード可)
機械はシンプルで電源スイッチはなし、充電電流切替スイッチ1個、充電モード切り替えスイッチ1個、プラスマイナスのワニ口クリップと家庭用コンセントのプラグが付いている。

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端子はワニ口クリップとなっている。
バッテリー端子にしっかりと固定して使用する場合には、コードの加工が必要。

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地味に大きい筐体。
底4箇所にすべり止めのゴム、側面2面には放熱用の穴が開いている。

充電方法

1 バッテリーのプラス端子に赤いクリップを接続
2 バッテリーのマイナス端子に黒いクリップを接続
3 電源コードをAC100Vに接続

充電器とバッテリーが正しく接続されていることが確認できると、バッテリーチェッカー機能が作動し、バッテリーの状態をランプで表示する。

4 充電電流の設定(2A,4A,7A,10A)
5 充電モードの設定を行う(ノーマル、スノー、ブースト)

設定を行うと充電を開始する。
満充電になるとお知らせアラームが10秒間1回鳴る。

6 電源コードをコンセントから抜く
7 バッテリーからクリップを外す(黒色から外す)

以上でバッテリーの充電は完了する。

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サブバッテリー(ディープサイクルバッテリー)の充電

充電器を手に入れたので、早速消耗してしまったバッテリーを充電することにする。

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助手席足元に設置したバッテリーボックスの中からバッテリーを取り出してまずは外観チェックする。見た目は問題はなし。

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サブバッテリーの型式
G&Yu(ジーアンドユー) SMF 27MS-730
容量   105Ah(20HR容量)
充電電流 10A

重量   22kg
寸法   長さ304 x 幅173 x 高さ225 mm

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インジケーターの状態
充電前でバッテリー残量は少ないはずなのに緑となっている。
北海道滞在中にも何度かインジケーターを確認したが、いずれも緑だった。

インジケーターの表示(G&Yu SMFの場合)
良好  緑
要充電 黒
要交換 白

消耗しているはずなのになぜそうなるのかネットで調べてみると、マリンレジャー用の魚探やエレキ、バッテリーなどを取り扱う「BOTTOM HAUS」という会社のHPで分かりやすく説明してあった。

参考リンク BOTTOM HAUS シーズンイン直前チェック バッテリーチェック法

インジケーターは目安程度で正確なものではない。バッテリーの劣化度を表示していて充電度を表示しているのではない。
バッテリー内には6個のセルがあるのに、インジケーターと繋がっているのは1個のみで、1つのセルの劣化度合いの目安にしかならない。
劣化度合いをチェックするには、専用のバッテリーテスターで電圧の他に内部抵抗も測定して劣化状況を判定する必要がある。

これまで疑問に思っていたことが、一気に解決した。
日頃の仕事で培ったノウハウを惜しみなくアップされていて非常に勉強になる。
どうもありがとうございます。
私の頭とバッテリーは随分と劣化が進んでしまったようだ。

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物置小屋から延長コードで電源を引っ張ってきて充電器を繋いで充電を開始する。
するとバッテリーチェッカー機能が働いて満充電との表示が出た。
やっぱり、この充電器も見掛けの電圧に騙されているようだ。
充電前に念のため、サブバッテリーからソーラーパネルに電気が逆流しないように、チャージコントローラー入力のマイナス端子(ソーラーパネルから)を取り外しておいた。

充電作業実施

1回目 ノーマル4A  充電時間 3時間30分
2回目 ノーマル4A  充電時間 5分
3回目 ブースト7A  充電時間 3時間
4回目 ブースト10A 充電時間 50分
5回目 ブースト10A 充電時間 8時間
6回目 ブースト4A  充電時間 18時間

1~2回目は、電気を使用せずにそのまま充電を開始。
3回目以降は電気を使用してある程度放電させてから充電を行った。
充電電流はバッテリー容量のおおむね1/10までということになっているので、充電電流最大の10Aで行っても問題なし。
ブーストモードは充電始めは18Vの高電圧となるが、しばらくすると自動でノーマルに切り替わり14.7Vで充電を行う。
5回目は電気を消費してからブースト10Aで充電を行ったため、内部に十分電気が貯められた。
ブースト10Aで充電し終わると、初めてチャージコントローラーのバッテリー残量ランプが点滅し、満充電の表示となった。(この時のバッテリー電圧 13.4V)

サブバッテリーをソーラーパネルから切り離した状態で、ノートパソコンのみ接続して負荷(20W~40W)をかけたところ、12.0Vまで下がるのに約14時間となった。
これなら実用十分だ。

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充電の作業風景

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バッテリーボックスの蓋を外して端子に挟めば充電を行うことが出来る。
わざわざ箱から出すのは面倒なので、この方法が良い。

ソーラーパネルの端子を付けてソーラー充電しながら時々パソコンを使用しているが、今のところ問題はない。
見掛けの電圧だけすぐに上がって充電をストップするという症状も出なくなった。
やはり、ソーラーの充電不足を補うために、定期的にAC電源に繋いで充電器で満充電まで充電してやる必要があるようだ。
多少バッテリーは劣化してしまったようだが、ある程度は回復したようなので、しばらくは問題なく使用出来そうだ。

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メインバッテリーの充電

サブバッテリーの充電と並行してメインバッテリーの充電も行った。
念のため、補充電用のソーラー充電器のマイナス端子を外しておいた。
山林探しの時はメインバッテリーから電源をとってパソコンを使って酷使していた。
今春、サブバッテリーを積むようになってからは負担がほとんど掛からなくなった。

ジムニー(JB23W)純正のバッテリーサイズ 55B24R 36Ah(5時間容量)

小さいソーラー充電器で補充電も行っているので、バッテリーの消耗はほとんどなく、直ぐに充電は終了した。

サブバッテリー積付け方法について

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サブバッテリーは、助手席足元の狭いスペースに自作ボックスに入れた状態で設置している。
液が漏れないようにするため、大体水平となるように突っ張り棒を兼ねたものを箱の底に取り付けてある。
箱はボディーには固定していない。
ズレたり飛び出たりしないようにすべり止めマットを敷いて、奥のステーにロープで縛ってある。

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通常、助手席を一番前に移動させて背もたれを後ろに倒しフラットとしている。
バッテリーは挟まれたような感じとなるので、倒れることはない。
隙間に詰める板片を用意していたが、ガタガタ揺れることはなく安定していたので、使用しなかった。

北海道では凸凹した未舗装の林道も走ったが、バッテリーがズレるなどの問題は無かった。
車の重量バランスも良好で、カーブで曲がりにくいと感じることもなかった。
ジムニーでは、105Ahサイズの大型バッテリーの積付け場所は、この助手席の下が最良の場所と思う。
あとは、インバーター、ソーラーパネルまでの距離があって配線が長くなるので、電気的ロスが発生しているか気になるところだ。
50Wのパネルで思ったほど充電出来ないのは、長い配線によるロスもあるかもしれない。

走行充電システムは、メインバッテリーから電気を取ってインバーターで変換したAC電源で充電器を使用してサブバッテリーに充電するようになる。
エンジンを掛けた状態であればメインバッテリーに負荷はほとんどかからない。
メインとサブを電気的に切り離すことにより、安全で汎用性の高いシステムとすることが出来る。
北海道の中札内キャンプ場で会った人から情報を貰って私の走行充電システムの概略が決まった。
車のオルタネーターからアイソレーターを介してサブに充電する方法だと、電圧が低すぎて7割程度しかバッテリーを充電出来ないという欠陥があるらしい。
そのおっちゃんは途中でやり変えて、ACC電源に小容量のインバーターを繋いで、そこに家庭用AC充電器を付けてバッテリーに充電するようにしたらしい。
やり直してからは全く問題無いそうだ。
私もこの方法を採用することにした。
走行充電とソーラー充電の組み合わせ方法、運用方法などの詳細は後日アップする。

さあて今日は電気のことを書いて頭がパンクしそうだ。
難しいことを考えると頭がショートしそうになる。
もうこの辺で終わりにして明日の作業の準備をするとしようか。
お腹が減ったからご飯にしよう。

おわり

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『サブバッテリーを復活させる』へのコメント

  1. 名前:タッキー 投稿日:2015/10/31(土) 04:53:50 ID:ec5f13120 返信

    隊長が電気関係に非常に詳しいのは職業柄なのですか。
    専門の学校を出られているのですか。

    ジムニーは、寝泊り用の車としては小さくないですか。
    寝泊り用の車としては、どんな車をお勧めですか。

    歩く旅、車の旅の2部作でしたが、バイクの旅は今後企画されますか。

    かつやサンのブログに隊長の正体が公開されています。
    ツカさんはサンダルだけで隊長と判断。
    熱烈なファンが沢山いるんですね。
    http://uzakituka.com/2015/09/27/5585

    隊長は坊主で脂肪の無い細マッチョな山男でした。
    →かつやさんもブログでヌードを公開していますが
    今後隊長はマッチョなヌードを公開する予定はないですか。

    キャプテンアメリカ
    https://www.youtube.com/watch?v=VL8eV_Y2pDo

    • 名前:karaage 投稿日:2015/10/31(土) 16:58:38 ID:800126be5 返信

      エンジンだったので船では機械の整備を行っていました。
      電気は苦手です。必要なことはネットで調べて勉強しています。

      バイクも欲しいですけど、今のことろ、バイクに乗っている暇がありません。

      読者のイメージを壊すといけないので、今後も自分の姿の公開はしないつもりです。