車にサブバッテリーを自作したい！ややこしくてわからないを解消したい人の助けになるメモ PART.1 / 4

近年、車中泊需要や、令和6年能登半島地震などの自然災害を見据えて車にサブバッテリーを積みたいという考えを持つ方も多いのではないでしょうか。

といってもポータブル電源や、サブバッテリー等考えられる手段がある中で、やはり最もネックになるのは価格。

そんななか誰しも、ふと考える “自作したら価格が抑えられるのではないか？” という考えを形にするための内容を段階的に筆者が勉強していく過程で学んだ内容をメモとして共有できればと書き始めます。

最初は本当に簡単な実際に使うには問題がある段階から、段階的に実用化できるレベルへとステップバイステップに数回に分けて書いていきたいと思います。

※電気を扱う時は細心の注意をしてください。場合によっては火災・破損など重大な事故につながります。DIYは自己責任でお願いします。

また、既製品のポータブル電源も悩んでいる方は下記記事にてボータブル電源を探すと必ず選択肢に入ってくるJackeryポータブル電源2024年5月時点での全製品の比較をしています。ポータブル電源を選ぶ際に見るべきポイントも記載してありますので一度読んでみてください。

サブバッテリーを順番に発展

1. サブバッテリーを使えるようにする

まず取り敢えず、サブバッテリーを用意し車載冷蔵庫・家電製品などをポータブル電源と同じように使えるようにします。

完成です。一番シンプルにサブバッテリーをポータブル電源化しました。サブバッテリーにインバーターや、シガーソケットのメスを繋ぐだけで家電製品や、車載用冷蔵庫など動かせます。(※シガーソケット メスをサブバッテリーに繋ぐ場合は逆流に注意。逆流対策は2-3 “シガーソケットから簡易的に充電”へ)

ただ、これだけであればサブバッテリーの電気を使い切ったら終わりです。次に充電する方法を考えましょう。

2. サブバッテリーを充電する簡単な仕組みを考える

サブバッテリーを充電する方法を考えていきます。充電方法は３種類考えられます。(４種類ありますが３種類で)

2-1 コンセントから充電(実用レベル)

コンセントから車用バッテリー充電器を経由し、サブバッテリーに充電する方法が上記のようになります。十分、これだけで使用可能なサブバッテリーを作る事ができます。(サブバッテリーの種類などによってインバーターとの間に火災防止のためヒューズが必要な場合あります。次回の記事、Part.2にて触れます。)

家のコンセントで充電できることは勿論、車にオプションなどでコンセントをつけていれば走行時も充電できます。

とはいえ、車にコンセントがなければ毎回家などコンセントがある場所へ持ってゆき充電しなければなりません。

2-2 車のメインバッテリーから簡易的に充電(作るのは❌)

※画像でも注意書きをしていますが、上記配線は危険なので絶対に作成しないでください。あくまで段階的に実用可能なシステムにするために記載している内容になります。もし上記配線で現時点で作ってしまっている方はすぐ使用をやめた方が良いです。バッテリー上がり等はまだ良いのですが最悪火災になります。

“車にコンセントがあればいいけれど、毎回家で充電するのは面倒” や “車のコンセントを使用しているけれど、DC12VからAC100にしてから再度DC12Vへ変換しているので電気的に無駄が生まれてるのでは？” と考えた人が一度は思いつく車のバッテリーをサブバッテリーに繫げる形が上記配線になります。

ただ、この配線非常に危険です。まず、エンジン停止中にサブバッテリーを使用して家電製品などを使用し容量使い切って家電等使えなくなった場合、メインバッテリーの電気も完全に無くなることになりバッテリー上がりをおこします。端的に言えば、メインバッテリーとサブバッテリーが並列つなぎで一体化した１つのバッテリーになっている状態です。メインバッテリーはエンジンの起動など必要不可欠であるため、下記２点の対策をとる必要があります。

次に、メインバッテリーから直接サブバッテリーを接続した場合怖いのはショート(短絡)です。万が一ショートが発生した場合、電気火災が発生します。実際、車に限らず電気を普段使用する家でもコンセント周りなどからショートが発生し火災が起こり度々ニューズなどで取り上げられています。発生原因としては電線を覆っている被膜(電気を通さないカバー)が劣化・車体などにこすれ傷がつく・機器との接続などで被覆をむく際に傷をつけてしまうなどが基本です。特に車はボディアースという仕組みを採用しているため特に被覆に傷などがつき銅線が車体に接触するなどでも火がつく可能性があります。これを防ぐには、まず基本として家と同じようにメインバッテリーのすぐ側にブレーカーを設置するのが必須です。

これはサブバッテリーとインバーター間も同じ事が言えます。万が一電線の被覆が傷ついてショートが発生して火災などが起こらないようにサブバッテリーとインバータの間で、サブバッテリーのすぐ側にブレーカーを設置しましょう。※バッテリーの種類によっては必要ありません。(ブレーカーなどを含めた配線図などは次の記事 “車にサブバッテリーを自作したい！ややこしくてわからないを解消したい人の助けになるメモ PART. ” で載せます。)

さて、次項の2-3 “シガーソケットから簡易的に充電” の前に、先ほど触れた車に採用されている仕組みボディアースについて配線を理解する上で必須ですので説明します。

2-2番外編 知識は必須 ボディーアースについて

サブバッテリーを作成しようと調べてみたり、車の電装を触ってみようとすると必ず出てくる “ボディアース” という言葉。“アース” 自体は洗濯機・電子レンジ等で接続しなければならないため聞いた事がある人もいるかもしれません。

ただ、役割が全く違います。家電の“アース”は漏電(電気が漏れる)などの時に地面などに繋いで電気を逃す仕組みです。一方で、“ボディアース”はマイナス側の電線の役割を車のボディにさせるために繋ぎ、電気を流す仕組みです。

上記の車のメインバッテリー周辺の簡易配線図をみてください。まずオルタネーターと呼ばれる発電を行う場所があります。車はライト・ナビ・エンジン始動・ドライブレコーダー 等 電気を必要とします。電気自体はメインバッテリーから供給されますが、使うだけではいつかバッテリー切れになってしまいます。それを防ぎメインバッテリーを充電するのが発電機であるオルタネーターです。

オルタネーターより供給された電気をメインバッテリーに溜め、ナビなどに使用するわけです。そんな時、電気を必要とするもの全てにプラス・マイナスの配線を行うと膨大な配線が必要であり、万が一修理をするときでもわかりにくくなるなどメンテナンス面でも不便です。車自体のサイズ・重量も上がってしまいますしね….

そんな中、配線を減らす方法として採用されたのがボディアースです。車のボディは金属でできており電気を通します。つまり車のボディをマイナスの電線として使用すれば、プラスの配線のみを基本すればよくなるため配線が半分近く減らせるようになります。そのため上記配線図の“ボディアース”に点線を入れています。点線は、車体という大きな電線でつながっていることを表しています。

配線も必要最低限にでき、車両サイズ・重量も減らせる便利な仕組みです。ただ、プラス側の電線が劣化などにより被覆が傷つき車体に触れてしまった時ショートが発生する可能性が高まるというデメリットも。自分でDIYをする上で最も気をつけるべき点です。

2-3 シガーソケットから簡易的に充電(作るのは❌)

※画像でも注意書きをしていますが、上記配線は危険なので作成しないでください。あくまで段階的に実用可能なシステムにするために記載している内容になります。もし上記配線で現時点で作ってしまっている方はすぐ使用をやめた方が良いです。

2-2 “車のメインバッテリーから簡易的に充電” のように車のメインバッテリーからサブバッテリーへ電線をつなげるより手軽な方法を探している人。ふとシガーソケットへUSB変換器などを使用し携帯を充電してみたり、車載用冷蔵庫を使用したりしているのも思い出しサブバッテリーをシガーソケットから充電することを考えた場合の配線図が上記になります。

近年の日本車はACC電源(アクセサリー電源)をオフにするとシガーソケットへの電気供給もオフになる事が多いので、シガーソケットに差したままにしたとしてもメインバッテリーの電気を使って車がバッテリー上がりしてしまう事例は少ないと思います。ただ上記図の状態でシガーソケットに挿したままにすると、サブバッテリーからメインバッテリーへ シガーソケットを通じて電気が逆流する可能性があります。その際に過電流が発生してしまうなどすればヒューズが飛ぶなど問題が発生します。

シガーソケットへ逆流の例： 車エンジンを停止し普段はナビなど消えるはずなのに消えない
理由：シガーソケットにUSB変換器をつけスマートフォンを充電。USB変換器に逆流防止機能がついておらずスマートフォンから逆流が発生したためナビが消えなかった。

こうした事例を防止するため、逆流を防止する仕組みが必要になります。その場合、サブバッテリーと接続しているシガーソケット オス(シガープラグ )の配線内に、整流ダイオードを組み込むのが最適となります。(先述のポータブル電源化での逆流防止策も同じように整流ダイオードを組み込み)

整流ダイオードを組み込んだ事で逆流は起こさなくなり最低限充電できるサブバッテリーは完成です。

ただ、ここまでだとサブバッテリーを満充電にすることはできません。理由は、メインバッテリーから送られてくる電気はDC12Vですが、メインバッテリーの充電量や、電線のながさ、シガーソケットや整流ダイオードが抵抗になるなどによってロスが生じて電圧が下がった状態になるためです。

とはいえ、一旦充電できる最低限の仕組みは完成しました。

注意点: シガーソケットは車の振動や、コードに手が当たるなどでしっかり挿さり切っておらず抜けてしまう可能性があります。また元々熱をもちやすい場所です。万が一接触不良などが発生すると接触抵抗により余計に熱を持ってしまい事故の原因となります。使わない時は抜くこと、繋ぎ続けることはせず数時間繋いだら抜くなど行いましょう。

Part.1 まとめ

車にサブバッテリーを自作したい！ややこしくてわからないを解消したい人の助けになるメモ Part. 1 では、基になる考え・概念をまとめてみました。

サブバッテリーをポータブル電源のようにする考えから始まり、充電を行うために考えられる方法３種類

について触れ、1の「コンセントから充電」を行う方法は実際に使えるレベルとなりました。

2の「車のメインバッテリーから充電」する方法は、

など実用化するために必要な課題が見えてきました。

3の「シガーソケットから充電」では

など最低限充電は可能で実用化できる物は完成しましたが課題が残る結果になりました。

次回のPart2では “サブバッテリーへコンセントから充電” に ヒューズ導入します。その後、発展させバッテリー容量・電流計＆電圧計のモニターを備えたものへと進めるなど深掘りをしていきます。

ちなみにですが…充電方法で紹介しなかった４番目はソーラーパネルを使用して充電する方法です。とりあえずソーラーパネルだけを接続する場合天候に充電が大きく左右されることなどから一旦外しました。

用語集

サブバッテリー	車に必要不可欠で必ず設置されているものがメインバッテリーといい、車のエンジンを停止した状態で家電製品など電気機器を使用するために車内に持ち込むバッテリーをサブバッテリーと呼ぶ
インバーター	カーバッテリーは自家用車がDC12V(直流)、トラックなどがDC24Vである。このDC電流を家のコンセントと同じAC(交流)電流に変換する装置を指す。
車用バッテリー充電器	家のコンセントと同じAC100V(交流)を、カーバッテリーのDC12V/24Vへ変換しカーバッテリーを充電するために使用する装置
オルタネーター	自動車に備え付けられている電気を生み出す装置。ナビ・パワーウィンドウ・ドライブレコーダー・エンジンの起動など日頃車に必要な電気を溜めておくのがメインバッテリー。そのメインバッテリーを充電するために発電機の働きをするのがオルタネーター
ボディアース	車は鉄でできており電気を通す。このことから車体にマイナス配線に必要となる電線の役割を担わす。端的に、マイナス電線＝車体 となり、この接続のことをボディアースという。本来プラスもマイナスも電線が必要。しかし、マイナス側の大部分を車体が担ってくれる為、配線の簡素化・車体のサイズ・重量の軽減・コストの低下などが可能
シガーソケット	車に付いている円形の挿し口のことを指す。以前はシガー、タバコに火をつけるシガーライターが設置されていたが近年では電源を取るためなどに使用される。
ACC電源	アクセサリー電源とも呼ばれるACC電源。エンジンをかけずナビ・ミラーなどを動かす事ができる。長時間使用不可で、メインバッテリーがあがる原因となる。
ヒューズ	電気回路に定格電流以上の過大電流が流れた時、回路を遮断して回路を保護し電気事故・電気火災などを防ぐために使用される部品
定格電流	電気器具を安全に使用できる電流(A)の量。これを超えて電線などに負荷をかけた場合熱を持ちはじめ、火災など重大な事故を引き起こす。これを防ぐためヒューズを導入し、過大電流(制限を超えた電流)が流れた際に回路を保護するため遮断する。