自作アイソレーター 自動車用昇圧型サブバッテリー充電器を作ってみた その2号

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1号機改2号機です。^^
前回製作したサブバッテリー充電器ですが、シガーソケットからの電圧で充電するため満充電することが出来なかった。
まぁそれだけでも価値は一応あるのだが、バッテリーをフルに活用できないのと充電停止中の消費電力量が蓄電容量を上回るため、やはり走行中に極力満充電状態に持ち込みたい訳だ。
となると電圧の昇圧は必須となる。
ところが減圧は抵抗1本でも出来るが、昇圧するとなると厄介なのだ。
ややこしい回路を組まなくてはならない。 自作も楽しいが今回は早急にサブバッテリーを使い物にするのが目的。
ってことで今回は市販の昇圧型DC/DCコンバーターを使うことに決定。

いろいろ調べていると安くて良さそうなものをamazonで発見!

出力電圧範囲:直流6V-35Vの範囲内で調整可能、
出力効率最大で96%、
最大出力電力は4A
動作温度: -40~125℃(40℃以上の場合、放熱が必要)
ってことらしいです。おぉぉぉ!今回の用途にぴったりじゃないですかぁ^^
それに安い!これもう買うしかないでしょう!
早速注文。
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届きました。^^

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中身です。小さいですねぇ(長辺で4cm) これで4A取れるって本当かな?
トランジスターとかすごい発熱になるんじゃないかな?
環境温度が40℃以上で放熱板が必要ってことなので夏の車内を想定するとやはり放熱はつけておいたほうが良さそうだな。

ちなみに使い方は超簡単です。
IN+,IN-の端子に入力
OUT+,OUT-の端子に出力
を結線するだけです。 後はお好きな電圧に調整するだけです。(青四角のうえの小さなマイナスネジを回す)

早々にIN側に回路を組み込みます。
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放熱板の取り付けも考えましたが、手ごろな小型の放熱板が見つかりません。
ちょうど別の用途で購入しておいた12Vの超小型FANがあることを思い出し、これを真上から吹き付けることで放熱することにします。
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はい完成!
本当はケース内の空気の循環を考えればFANは排気のほうが効率はよいのですが、
今回はトランジスタの冷却を優先して、フレッシュな空気を直接当てるように吸気式としました。
FANの電源はIN側直なので走行時は14Vにもなりますがまぁ許容範囲でしょう^^;
(もし壊れたら今度は抵抗を一本入れて減圧します)

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出力電圧ですが、様子見ってことで満充電状態の電圧である13.68Vとしました。
これで様子を見ます。

テスト走行で充電してみましたが、発熱はほとんど有りませんでした。
ファンレスでもいいかも…(放熱板は念のためいるかな?)
触れないぐらい熱くなるのかと思った….カタログどおりけっこう効率がいいのだろうか…
まぁ更に冷却ファンまで付いているのだから回路の冷却は問題ないだろう。
走行中もバッテリーから電気を取っているということもあり、
数日間テスト後、現在の充電電圧は14.0Vです。 (電圧調整は微調整できていい感じですよ)

充電も順調?に進んでいます。 (充電は良いがテストで使っているバッテリーが弱っているかも^^;)
今度バッテリーの買い替えも考えなきゃ。

P9230114_R
当分これを使ってみたいと思います。問題が起きたらまたレポートですね。

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『自作アイソレーター 自動車用昇圧型サブバッテリー充電器を作ってみた その2号』へのコメント

  1. 名前:齋藤 投稿日:2014/12/08(月) 18:16:53 ID:bc9ae00f4 返信

    こんにちは。製作記事、大変に参考になりました。有難うございます。
    船のバッテリー充電に活用してみます。
    所で、船で冷蔵庫など消費電力の大きな機器を使用した場合について教えてください。
    今回のアイソレーターは昇圧回路で充電電流に制限が掛かってしまいます。
    船のエンジンに35Aのオルタネータが付いています。
    オルタネーターから消費電力の大きな機器に直接電流を流せる様な工夫が必要なのでしょうか?
    初歩的な質問で申し訳有りません。

  2. 名前:まるむし 投稿日:2014/12/08(月) 23:36:30 ID:a1218150d 返信

    最初にお断りしておきたいのですが、まるむしは素人です。^^;
    工作も素人の実験のようなレベルですので回答もそのレベルになると思いますが、
    もし自分がやるとしたらどうするか考察してみました。

    オルタネーター

    メインバッテリー

    アイソレータ

    サブバッテリー

    電化製品

    まるむしの場合は、こんな感じの構成ですね。

    この状態で、充電電流<消費電流、となる時間が長い場合、
    サブバッテリーが空っぽになっちゃうからどうしようってことですよね?

    ちなみにまるむしの場合は、ほどほどの消費電力なので、走行中にサブバッテリーが空になることはありません。
    それに定電圧で充電しているのでサブバッテリーの電圧が下がり充電電流も増加しますのでほぼ大丈夫です。
    逆に停車中にサブバッテリーをたくさん使った場合、電圧が下がりすぎて発電を開始時に
    大電流が流れてしまいますから、むしろこちらの状態を気にして一定量を超える電流が流れないように電流制限抵抗を入れています。
    (規格外の電流で充電すると水素が大量発生して爆発することになるので^^;)

    話は戻って、
    消費電力が大きい電化製品を繋ぐ場合、サブバッテリーへの負担を極力減らすために
    オルターネーターが稼働中はオルタネーター(メインバッテリー)から、非稼働時はサブバッテリーから電気を取りたいってことになるんですよね?

    オルタネーターは詳しくないのですが、直接出ている電圧って結構とんでもない電圧じゃなかったですかね?
    家電(その前にDC/ACコンバーターがかんでるのかな?)が壊れるんじゃないかな?
    とするとメインバッテリーまで来た辺りから取ることになるのかな。(間違っていたらすみません)

    オルタネーター

    メインバッテリー————
    |             |
    アイソレータ       |
    |             |
    サブバッテリー ————

    電化製品

    でもこれだとメインバッテリーを消費するのでボツですね。
    そうなると電気の流れだけ考えると整流してやればいいのですが、
    (↓部分は一方向にしか流れない)

    オルタネーター

    | ―――――――→
    ↓            |
    メインバッテリー   |
    |           |
    アイソレータ     |
    |           ↓
    サブバッテリー ←—

    電化製品

    ってことになりますが、浅知恵でオルタネーターとバッテリーの間にダイオードかませる勇気はまるむしにはありません。^^;
    (高電圧、大電流タイプのダイオードなら大丈夫な気はするが気分的にメイン回路に割り込むのは気が進まないです)
    それにこうなるともうアイソレータは意味をなしていないですよね。
    (アイソレーターの定義は知りませんが、
     少なくともまるむしが作った昇圧回路によるサブバッテリー充電器は意味を成しません。
     何故ならオルタネーターからは充電に必要な電圧は十分出ているから)

    これって結局は、

          オルタネーター
           |  |
           |  |
           ↓   ↓
    メインバッテリー  サブバッテリー

    ってことで、メイン、サブは独立してはいるが、ただの2連のバッテリーですよね。
    ではこの状態でメインバッテリーを重点的に、
    余った電気はサブバッテリーにも。てバランスで充電となってくると
    ややこしい充電管理ができるアイソレーターが必須となるのではないでしょうか。

          オルタネーター
           |    |
    高性能アイソレーター(充電バランスがとれる本物。電子制御?)
           ↓     ↓
    メインバッテリー   サブバッテリー

    もう素人の自作の範疇を超えていますね。^^;
    簡単、安価に済ませるなら、まるむしと同じ構成だが大電流を流せる昇圧回路に変更するか、
    シンプルに自分でプラグを差し替えることですかね。(^^;汗出てきました)
    まるむしがやるとすれば差し替えの手間をなくすことを考えて、イグニションと連動させてリレーで切り替えますかね。
    (エンジンを切ると勝手にサブバッテリーに切り替わるようにするってことです)
    もう少し手を加えるなら、イグニションONでメインに繋ぐとセルを回す際にバッテリーの負担が大きいので、メインバッテリーの充電電圧が13.8Vを超えたらメインに切り替えるとか、
    イグニションONで数秒間遅延した後に切り替えるとかを考えますかね。(電子工作の経験があるならIC555とかで比較的簡単に回路が組めます)

    どうでしょか?無い知恵絞って考えてみました。
    何かのヒントにでもなりましたか?(^^;汗汗汗
    賢者からの追加コメントがあるといいですね。^^

  3. 名前:齋藤 投稿日:2014/12/12(金) 18:01:39 ID:91a0f828c 返信

    丁寧なお返事、有難うございました。
    やっぱり自作の範疇を超えて、容易ではありませんね。
    そこで、こんなのを見つけました。
    1オルタネーター3バッテリー用120アンペアアイソレーター
    電圧ロスゼロ、メインバッテリー保護プライオリティ機能、充電状態表示機能、etc で$137。
    http://promariner.com/products/prolsocharge-series/
    http://www.amazon.com/gp/product/B00A8OUTX6/ref=oh_aui_detailpage_o00_s00?ie=UTF8&psc=1
     為替レート80円の円高時代が懐かしい・・・でも安易にポチってしまいました。
    そのうち、使用レポートします。

  4. 名前:けんたのぱぱ 投稿日:2016/08/09(火) 01:06:17 ID:ae5063b51 返信

    こんばんは。
    車のサブバッテリーの取り付けで参考にさせて頂きます。
    質問ですが、DC/DCコンバーター使用した、今回の回路の場合、前回使用したセメント抵抗と、ダイオードは必要なのでしょうか?
    私は電気に疎くお教え下さい。

  5. 名前:まるむし 投稿日:2016/08/11(木) 23:14:44 ID:6937022b3 返信

    こんばんは、まるむしです。

    DC/DCコンバーターの性能次第じゃないでしょうか。
    コンバーターの最大出力がバッテリーの充電電流の上限以下であれば理屈上は大丈夫ですよね。
    ただしコンバーターの発熱も半端ないものになると思いますけど…(冷却必須?)
    逆に余裕で電流を流せる性能だとすれば、バッテリーに対して過電流になるでしょうから、
    ちゃんとコントロールしないと誰かが死んでしまう事故が起きることになります。

    ダイオードも同様、入力が無くなった途端に出力側に電源が繋がった状態になるわけですから、
    それでも大丈夫な回路なら必要ないでしょうし、良くわからないならとりあえず保護しておいた方が無難ですよね。

    今回のDC/DCコンバーターは、仕様をみると4Aのようですが、
    そんなに流れてはいろいろと不都合があるので電流制限抵抗を入れているということになります。
    ダイオードについては、保護回路の有無にかかわらず回路に電気を逆流させるというのは、気持ち悪いし危険なことなので、新品で買っても数十円の部品で想定外の事故を保護できるなら安いものという発想ですかね。