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はじめに
こんにちは、いよっちです。
今回は、車中泊用にDIY した軽バン（2007年製スバルサンバーディアスバン）の屋根に320Wのソーラーパネルを取り付けて、太陽光発電のサブバッテリーシステムを構築していきます。当方がメーカーに直接問い合わせをしたり、YouTubeやネット検索で調べて忘備録としてまとめました。素人の作業ですが少しでも参考になれば幸いです。どうぞ最後までお付き合い宜しくお願いいたします。
車の屋根に積んだ、320Wのソーラーパネルで発電した電気で、家電が使えるシステムを構築していきます。
発電システムの構成は、ソーラーパネルからの電圧を自動コントロールしてくれるチャージコントローラー、ソーラーパネルで発電した電気を溜めるができるバッテリー、溜めた電気で家電が使えるコンセントがあるインバーターになります。
・ソーラーパネル→ チャージコントローラー→バッテリー→インバーター→ 家電が使える。
作業した車両はこちら。
▼2007年製（平成19年） スバル サンバーディアスバン（TV2）AT 4WD
用意したもの
ルーフキャリアの上にソーラーパネルを設置していきます。その他に、チャージコントローラー、インバーター、バッテリーなどを用意しました。下記内容を参照ください。
ソーラーパネル
▼スペック
カナディアンソーラー 太陽光パネル 34.4V単結晶320w 型番CS3K-320MS
1枚￥12320(税込み)で購入。
▼メガソーラーなどに使われている320Wのソーラーパネル。ソーラーオフさんがヤフーオークションに出品している物を落札しました。
▼ソーラーオフ公式ホームページからも購入できます。
パワーコンディショナーや太陽光パネルの通販 | ソーラーオフ (solar-off.com)
逆流防止コネクターを取付けました。
パネルを買った時に、元から付いていたMC4コネクターと、逆流防止コネクターを接続しました。
ソーラーパネルのポイント
参考動画
ルーフキャリア
タフレック ルーフキャリア PH238B サンバー TV2用 黒塗りスチール製6本脚
タフレックのルーフキャリアを使用しています。
チャージコントローラー
▼操作方法解説動画
▼レノジー40Aのチャージコントローラー。最大ソーラー入力電力520W。
ソーラーオフで購入したソーラーパネルが320Wなので40Aタイプを選択。
| 定格バッテリー電流 | 20A | 40A | 60A |
|---|---|---|---|
| 定格負荷電流 | 20A | 20A | 20A |
| 最大バッテリー電圧 | 32V | 32V | 9V – 70V |
| 最大ソーラー入力電圧 | 100 VDC | 100 VDC | 150 VDC (25°C), 145VDC (-25°C) |
| 全体寸法 | 210 x 151 x 59.5 mm | 238 x 172 x 77.3mm | 285 x 205 x 102mm |
| 重量 | 1.4kg | 2.0kg | 3.6 kg |
| 最大ソーラー入力電力12V | 260W | 520W | 800W |
| 最大ソーラー入力電力24V | 520W | 1040W | 1600W |
| 最大ソーラー入力電力36V | × | × | 2400W |
| 最大ソーラー入力電力48V | × | × | 3200W |
・チャージコントローラーのポイント
チャージコントローラー⇔バッテリー間接接続用延長コード
チャージコントローラーからバッテリーまでのケーブルの選定・計算方法は、例えば上記ソーラーパネルの最大320W発電したとして、購入したリタイムのバッテリー400Ahの作動電圧が12.8Vなので、320W÷12.8V＝25A。KIVケーブルの許容量をみると3.5sqあれば十分。
▼許容電流早見表
ソーラーパネルから出ているケーブルは3.5sqなので、チャージコントローラーからサブバッテリーまでのケーブルも許容電流が44Aまである3.5sqのケーブルに合わせました。
▼3.5sqケーブル
バッテリー
GSユアサ PRX-130F51高性能大型車対応バッテリー
2023/4/13追記
当初は上記のバッテリーを検討していましたが、過充電するとガスが発生する場合があり、車中泊中に死亡した事例がありました。発火やガスが発生しない安全なリン酸鉄リチウムイオン電池に変更しました。
円安によるバッテリー価格の高騰で海外から直接輸入する方法も考えてましたが初期不良、万が一故障した際に、海外輸入品は返品の手間や言語の問題により、日本国内のアマゾンや楽天、メーカー公式サイトから購入することにしました。
▼上記を考慮して長期間の車上生活を想定しておりリン酸鉄リチウムイオン電池400Ahの大容量タイプに変更しました。
リンク
▼参考動画▼
YouTuberさんの分かりやすくて参考にした動画をまとめたので参照ください。
▼電気の知識ゼロから始めるポータブル電源DIY
▼電気の知識ゼロから始めるポータブル電源 交流編 インバーター
▼知識ゼロから始めるポータブル電源 太陽光発電編
▼参考動画、第2種電気工事士の資格不要のソーラー発電システム
▼誤って過放電してしまい、通常充電ができなくなってしまった場合は、安定化電源装置で充電して復活させることが可能。
過放電とは、バッテリーが空っぽになるまで使ってしまい通常充電ができなくなった状態です。分かりやすく言うと、車のバッテリーあがりでエンジンがかからず動かなくなってしまった状態になります。
ハイブリットインバータなどにはバッテリーの容量が少なくなってくると、電力の供給を自動的に止める機能が搭載されているタイプがありますが約10万円～になり高額です。サイズも大きく車に搭載するには不向きです。
過放電場合、リタイム純正の充電器があれば復活させることができますが、2～3万とお高めです。安定化電源装置を使えばコスパ良く復活させることができますので下記内容を参照ください▼
インバーター
インバーターの選び方は使いたい家電の定格出力の合計と、インバーターは10％～20％程のロスがあるのでそれも加味します。どのインバーターでも、2000Wのインバーターを2000Wギリギリで使うと実際は故障する確率が高いので注意。
特に電子レンジは突入電力が高い為、これが原因でインバーターを壊す方が非常に多いです。
当方は、車中泊で電子レンジ、車載冷蔵庫、ポータブルエアコン、ノートパソコン、スマホ、車内照明、PC作業・ゲーム用モニターなどを使用したいためレノジーの2000ｗクラスのインバーターを選択。
これらの家電を全て同時に、インバーターの限界スペックギリギリで使うのではなく、合計で1500W程度までの運用がインバーターへの負荷、故障のリスク回避になります。15A(1500W)のブレーカー付延長コードで対策できます。
▼安全ブレーカー付(1500W)延長コード
▼レノジー インバーター
正弦波インバーター2000W 12V 50/60HZ切替可能 | RENOGY JAPANオンラインショップ
付属ケーブルよりもワンランク上の太いケーブルで38sqケーブルを別途購入、使用しています。
バッテリーとインバーターの間には200Aのヒューズの取付けをお勧めします。
インバーターのポイント 参考動画 4:15参照ください。
車中泊で安心して使えるのおすすめインバーターは、レノジー、未来社、大橋産業、コーテック、などがあげられます。
中国メーカーのインバーターは、リーズナブルな価格設定ですが、少々癖が強く良くも悪くも簡素な作りです。インバーターについてある程度の知識のあり、ご自身で修理や調整ができる中級者向け。
未来社などの国産メーカーのインバーターは、電子レンジ500～1000ｗ程の家電が使えるタイプは桁違いに高額。10万円以上のお値段となります。サブバッテリーシステム構築にあたりインバーター選びは悩みどころでもあります。
インバーターのポイント
バッテリーにケーブルを取付ける時は、最初に＋次に－を繋げます！逆接しないように確認して作業してください！
外す時は最初に－を外す、次に＋の順番で外します。－端子を最初に外すことによってバッテリーから電気が通るのを遮断し、誤って触ってしまっても感電などが起きないようにするためです。
※故障防止のため必ず接続前にOFF であることを必ず確認してください。
ルーフキャリアにソーラーパネルの取り付け方
取り付け場所は、ルーフキャリアの上に取り付けていきます。サドルバンドでソーラーパネルを固定していきます。下記内容を参照ください。
仮置きしてみました。
パネルからMC4ケーブルが伸びており、延長ケーブルで車内に引き込む。
パネルが屋根の大部分を覆うので、雨水が直接屋根を叩く騒音を低減できる。
両サドルバンドでルーフキャリアに固定します。固定するにはパネル側に穴あけ加工を施します。
ホームセンターバローで購入。1袋230円程。
この品番の両サドルバンドと、タフレック ルーフキャリアのポールがサイズピッタリで固定できます。
ルーフキャリアの上にパネルを仮置きしたら、穴あけ予定位置に両サドルバンドをあてがい、マジックペンで印をつけていきます。
いきなりドリルで穴開けしようとすると、穴の位置がドリルの回転力でずれてしまうので、鉄鋼用ドリル2.5㎜で仮穴を開け、5.5㎜ドリルで本穴を開けていきます。ドリルが貫通した勢いでパネルを傷めないように端材を挟んでいます。
6角ナットM5×20 ★ 6角ナットM5★ M5・16mmワッシャー★M5・13㎜ワッシャー★
★M5ばね座金★ を使用して固定します。
ばね座金は、ナットの緩みを防止する効果があるので必ず使用してください！
パネル内側はM5・13㎜ワッシャーを使用します。
M5・16mmワッシャーを使うと写真の様にボルトが入らないため一回り小さいワッシャーを使い強度を確保します。
バネ座金（スプリングワッシャー）を使うと緩みにくくなります。
8番レンチで内側のボルトを押さえつつ外側のボルトを締め付けます。
両サドルバンドで10カ所固定した。
ラチェット式荷締機で更に固定。
裏側。
ソーラーパネルから伸びている配線はコルゲートチューブを被せて補強しました。
ソーラーパネルから伸びているMC4ケーブルの連結部分コネクター防水仕様ですが絶縁テープでさらに防水処理した。
フェンスの鉄スクラップを穴あけ加工して自作したアンカーをルーフキャリアにボルトで固定。
さらにアンカーとソーラーパネルを結束バンドで固定しダブルロックした。
ソーラーパネルの配線を車内へ配線を引き込む
上記の延長コードを使用して、バックドアから車内へ配線を引き込みます。
扉を閉めてもケーブルが通る隙間は確保されております。
防水パッキンの外側にそって設置していきます。
下までケーブルをセットしたらケーブルをアルミテープで固定します。
パーツクリーナーで脱脂・クリーニング後貼り付けました。
ケーブルをつたってきた雨水が途切れるようにゴムパッキンの手前に設置します。
使用するケーブルの選定、ケーブルの工具類、取付け部品
▼許容電流に合わせたケーブルの太さの物を選んで丸形端子をケーブルをにとりつけます。
許容電流 – 電線の知識 – 電線・ケーブルの購入なら電線館.com (densenkan.com)
ケーブルには様々な種類があり、IVかKIVに絞りました。IVは硬い素材で38sqほどの太さになると切断加工するのがかなり大変になるので、IVよりも柔らかく扱いやすいKIVがお勧めです。
▼今回購入したソーラーパネルとチャージコントローラーのスペック見ながらケーブルを選んでいきます。
CS3K-320-325MS (csisolar.co.jp)
・カナディアンソーラー単結晶320w 型番CS3K-320MS
最大出力（Pmax）320 W
最大出力動作電圧（VmP）33.3 V
最大出力動作電流（Imp）9.61 A
電圧×電流＝出力
33.3V×9.61A=320Wとなります。
つまり今回購入したこのパネルは、33.3Vの圧力で9.61Aの電流を飛ばして320Wの電気を作っているという計算になります。
開放電圧（Voc）40.1 V
短絡電流（Isc）10.14 A
開放電圧と短絡電流を元にしてチャージコントローラーを選定することができます。
開放電圧は、パネルから出ている+と－を電圧計で測ると40.1V出ますということ。
短絡電流は、パネルから出ている+と－の線をショートさせた時に10.14Aの電流が流れるということ。
要はチャージコントローラーを選ぶ時は、開放電圧と短絡電流の値を見て選ぼう！
とだげ覚えておけばOKです。
▼他スペック
外形寸法 1675 × 992 × 35 mm
重量 18.5 kg
・【レノジー】チャージコントローラー 型番RVR‐40
チャージコントローラーの接続に関するトラブルシューティング
▼ケーブル、丸形端子
購入したリタイムのバッテリーのターミナルサイズがM8×1.25㎜(ネジ・ピッチ)となります。
丸形端子のサイズは38-S10を選択。レノジーのインバーターの端子カバーが取付けられるようにS10にしました。通常の端子では幅が広すぎて端子カバーがはまらない場合があるので注意。
端子の穴の大きさは、レノジーのインバーターに付属されていたケーブルの穴の大きさが10㎜だったので、同じ穴の大きさのS10 (10㎜)にしました。
▼圧着工具
ケーブル自体は高耐久で長持ちしますが、MC4コネクターは3年程で定期的な交換が必要なのかもしれません。私の施工が悪かったのかもしれません。ソーラーパネルは3年で接触不良で交換しました。このような不測の事態に迅速に対応できるように、ソーラーパネルの配線の加工ペンチなどがあればスムーズに作業ができるので保険で持っていれば安心です。
22sq以上の太いケーブルは油圧式の圧着工具が楽。22sq以下のケーブルは汎用タイプの工具の方が軽くて取り回しが良い。
油圧式はDIYならこれで十分。
サブバッテリーシステムのケーブル取付け手順
バッテリーとインバーターの底面はマジックテープで固定してあります。バッテリーとインバーターはゴムバンドで床に固定しました。バッテリーにケーブルを取付ける時は必ずプラスから取付けます。
インバーターに38sq-s10ケーブルを取付ける。通常の大きさの圧着端子だど端子カバーがはまらないので、サイズはs10を選択。
インバーターの電源がOFFになっていることを確認してから取付けましょう！
バッテリーモニター取付け
バッテリー残量や発電量を確認しやすくする為にバッテリーモニターを接続しました。
施工中
B＋ケーブルを取付けます。ねじ山が小さいので精密ドライバーで取付けました。もう一方の先端はバッテリーのプラスに取付けます。また、モジュールのP側の端子にチャージコントローラーから出ているMC4ケーブルのマイナスを取付けます。
以前は、下記画像のようにテスターを使ってバッテリー残量を計測していましたが、バッテリーモニターがあれば一目で確認できるので取り付けて良かったです。
テスターはバッテリーモニターに誤差が無いか定期的に手動で計測しています。
誤差はほぼなくバッテリー残量を確認するのに十分な精度です。
ポイント
・良い点
災害に強い。停電になった時でもサブバッテリーに蓄えた電気で家電が使えます。
太陽光発電で電気を作り続けてくれる。
・いまいちな点
バッテリーは、400Ahの大容量タイプですが、空になるまで使ってしまうと、ルーフキャリアに載せた320Wのソーラーパネルは1日だけでは100％まで回復できない。搭載した320Wのソーラーパネルの場合、日照条件によりますが、1日で20％～30％程度の回復量となりました。走行充電器を導入すれば解決できそうです。
走行充電器を導入予定。今後、追記していきます。
2023/7/30 追記 走行充電器取の付け方
2023/7/30現在進行中 カミングスーン
走行充電器を使用してサブバッテリーシステムを構築していきます。作業が進み次第随時更新していきます！
導入予定の走行充電器
2023/8/24 追記
ソーラーパネルからの電力の供給を遮断できるスイッチを取付けました。
リン酸鉄リチウムイオン電池は－0℃以下で充電するとバッテリー本体が傷んでしまう欠点があります。
常時ケーブルを接続したままだと、氷点下の低温時でも朝日が昇ると勝手に充電を開始してしまいバッテリーが傷むので、低温対策として手動で切り替えのできるスイッチを取り付けました。
土台をネジで固定します。レバーはこの位置が接続OFFの状態。
カチャージコントローラーから伸びているMC4ケーブルをスイッチに繋げます。カバー取り付け後。
レバーを下に倒すと接続がONの状態となりソーラー充電を開始できるようになります
使用した感想
懸念していたインバーターのファンの騒音は、TVモニターとノートパソコンなどの同時使用、200W～300W位での使用範囲が多いのですが、ほぼ無音状態で快適です。1時間に数回、数十秒程ファンが回る程度となります。
定格消費電力が950Wの電子レンジを装備しており、電気をたくさん消費する1000Wクラスの家電を使用する際は、ファンが回り続けますますが、使用を終えれば自動的に停止します。YouTubeで様々なインバーターのファンの音を聞比較しましたが静かな部類に入ると思います。
※電子レンジの定格消費電力が950Wというのは、通常の動作時におおよそ950Wの電力を消費することを意味します。ただし、電子レンジは動作開始時や特定の機能を使用する際に、瞬間的に大きな電力を必要とします。この瞬間的な電力ピークを「突入電力」と呼びます。
突入電力は、電子レンジの動作を始める瞬間に高いピーク値を示しますが、その後は定格消費電力に収束します。このピーク値は、通常の動作時の消費電力よりもかなり高いことがあります。
例えば、950Wの定格消費電力を持つ電子レンジの場合、動作開始時には1000W以上の突入電力が発生することがあります。このような突入電力を考慮せずに、電子レンジの使用に対応していない小さな容量のインバーターを使用すると、インバーターが過負荷となり、故障やダメージを引き起こす可能性があります。
したがって、電子レンジなどの家電をインバーターで動かす際には、定格消費電力だけでなく、突入電力も考慮して適切な容量のインバーターを選択することが重要です。大きな突入電力に対応できるインバーターを選ぶことで、安全かつ効率的に家電を利用することができます。
予算の兼ね合いもあると思いますが、インバーターは予算をしっかり確保して良い物を選ばれることをおすすめします。
まとめ
キャンピングカーでインバーターを使用する際は、選ぶべきインバーターのWワット数を慎重に考慮することが重要です。
電子レンジなどの頻繁な突入電流は、本体に大きな負担をかけてしまうおそれがあります。そのため、より大きなWワット数のインバーターを選択するか、突入電流の少ない家電機器を選ぶことが、長期間にわたってインバーターを効果的に利用する秘訣となります。
電気の知識ゼロの私が、本やネット検索、YouTubeの情報でサブバッテリーシステムを構築することができました。
これからサブバッテリーシステムを組んでみたい方や、オフグリッドに興味がある方へ、少しでも参考になれば幸いです。気になった方はチェックしてみてください^^
▼バッテリー
▼インバーター
▼チャージコントローラー
▼ソーラーパネル
▼工具
MC4ケーブルをチャージコントローラーに接続する時のケーブル加工にあると便利！
▼MC4コネクター
▼38sqケーブル
▼3.5sqケーブル
▼逆流防止専用コネクター
▼200Ahヒューズ
▼参考にした書籍
YouTubeやっております
軽バン・サンバー車中泊仕様車が完成したら旅にでます。
旅の様子はYouTubeチャンネルいよっちでUPしていきます。
良かったら見ていってください！
納車直後のサンバー紹介動画。
最後までお読みいただきありがとうございました。
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