※2020年2月23日更新～冬場の充電状況について追記しました。
こんにちは、Omiです！
今回はソーラーチャージャーを使用して車のバッテリーに永続的に充電し続けた場合、どの程度の性能のチャージャーを使用すれば暗電流と自然放電による電力の損失を穴埋めし、更に余った電力をバッテリーに充電する事が可能であるのかを考察してみました。
身近なセルスター製品ではこうだ！
日本のガジェットメーカーの中では保守的で地味である代わりに、品質面では安定感があると言われているセルスターでは、3つのソーラーチャージャーを販売していますが、最上位の「SB-700」の性能は以下の通りとなっています。（日本の標準的な日照時間を考慮した理論値）
| セルスター | SB-700 |
|---|---|
| 最大充電流 | 72mA |
| 暗電流消費 | 30mA |
| 平均充電流 | 18mA |
| 平均収支 | -12ｍA |
最大で72mAの電流で充電が可能であっても、平均はその1/4程度になるようです。
従って暗電流が30mAであれば、不足する12mA分が放電されて行きます
出力２倍なら増えるのか？
ソーラーチャージャーの出力が単純に「SB-700」の２倍であるなら…充電収支は以下の様になります。
| SB-700×２ | |
|---|---|
| 最大充電流 | 144mA |
| 暗電流消費 | 30mA |
| 平均充電流 | 36mA |
| 平均収支 | +6ｍA |
理論的には「SB-700」を2つ使えばバッテリーは徐々に充電されて行く事になりますね。
ただし、この製品に過充電防止の機構が備わっているかどうかは不明なので、2つ使うならコントローラーで制御した方が良いかも知れません。
中華製の汎用品なら更に高出力
最近はソーラーパネルの価格も以前と比べると劇的に下がっているようなので、中華メーカーの汎用品であれば、高出力のパネルが安価で手に入ります。
先程のセルスターの「SB-700」と同じくらいの価格で18Wのパネルが購入できます。
おそらく出力は表記の6割程度しか出ないと予測されますが、それでも10W程度になりますので、日照時間等で平均がその1/4になったとしても、2.5W程度の電力で充電が可能という事になります。
車のコンピュータなどで使用される暗電流は30mA程度が標準的ですので、電力に直すと0.36W程度です。
従って毎時2Wh以上が充電される計算ですね。
充電コントローラーを入れないと過充電になるかも
鉛バッテリーはある程度の充電量が回復した状態では、入力側の電流を絞って行かないと過充電となり寿命が縮みます。
そこで以下のようなコントローラーを使用する必要が出て来るのですが…
どうもこう言ったものは単体で10～20mA程度の電力を消費するようなので、ソーラーパネルで発電したエネルギーをロスする事になります。
2W程度の発電量が安定的に得られるソーラーパネルであれば、さして問題になるような電力消費ではないと考えられますがどうでしょう。
とりあえず18Wのソーラーチャージャーがあるのでテスト予定
現在、過去にサンプル提供頂いたAUKEYの18Wクラスのソーラーチャージャーが手元にありますので、これとコントローラーを組み合わせて、盛夏はほとんど動かさないコペン号でバッテリーチャージの状況を確認してみたいと思います。
こう言う時の為にバッテリーの充電状況はCTEKの「BATTERY SENSE」でデータを取っていますので変化があればすぐに分かります。
AUKEYのソーラーチャージャー+コントローラーでのテスト
AUKEUYのソーラーチャージャーは5VのUSB規格でモバイルバッテリーやスマホに直接充電する仕様となっており、12Vの鉛バッテリーを充電する為の保護機構などはなさそうでしたので、別途こちらのコントローラーを用意しました。
このコントローラーは初期設定で以下の仕様となっています。
①充電圧～13.7V（鉛）/12.6V（リチウムイオン）/14.6V（LiFePo4）～選択式
②フロート充電開始電圧～13.7V（過充電防止の為の機構）
AUKEYのソーラーチャージャーはUPS出力なのでそのままではコントローラーに繋げられません。
以下のような昇圧モジュールを使用して14.5Vに昇圧→コントローラーで13.7Vに降圧→バッテリーという流れになるように組んでみました。
因みにソーラーチャージャーの代わりにモバイルバッテリーから放電させた限りではちゃんと充電されてましたが…。
AUKEYのソーラーチャージャーはちゃんと認識はされるものの、充電量の表示はほぼゼロでした…。
そしてバッテリーからはコントローラーの駆動分の電力が奪われていました…。
テストは8月の炎天下で東南東に向けて車を駐車して行ったのですが、グラフを細かく見て行くと…
朝の7時から14時までの5時間程度は電力収支がプラスになっています。
ただ、太陽の南中後には徐々に発電量が落ち、夕方から翌日の朝方までは大赤字になっています。
梅雨明け直後の炎天下でこの結果ですので、これを継続すると簡単にバッテリーが上がりそうです。（笑）
車載専用のソーラーチャージャーを使う事に
手持ちの機器でのテストは諦めて、次はお手軽に誰にでも出来る市販の車載用ソーラーチャージャーを使ってみる事にしました。
そこで選んだのがこちら。
サイズ的には42×28cmなのですが、規格上は18Wの最大出力という事になっています。
車載専用ですので裏面の端子部分はコントローラー機能が一体化しており、自動で電圧を制御してくれる模様です。
細かい事は書かれていませんが、13V台後半でフローティング充電に入るものと勝手に解釈しました。
ワニ口やシガーソケット、吸盤も付属していますのでそのまま使えて便利ですね…ちゃんと充電されれば。
なお、軽自動車のコペンのフロントガラスにくっつけてこんな感じのサイズ感なので
同じパネルなら4枚くらい付けられそうですね。
因みに150Wタイプのものであれば、サイズは1350×690mmですのでどうにかコペンに収まるかどうかという大きさです。
価格がヤバいですけど。
意外な事に抜群の充電力が！
この状態で２～３日放置してみたのですが、予想外にかなりの充電力がある事が分かりました。
AUKEYで減らしてしまった電力がV字回復です！
他かに夜間は微量の電力を消費しているようで、グラフが下がるのがやや早くなっていますが、翌日の昼には再び満タンまで回復出来ますので問題なさそうです。
いやぁ～、この価格でこの効果は素晴らしですね。
そのうちドラレコの駐車監視の電力も賄えるのかテストしてみようと思います。
そして事件が起きた
実験の結果が予想外に良いものでしたので、気を良くして駐車監視のテストを思っていた矢先、事件は起きました。
あれ…パネルがない！
下に落ちてるのは想定してましたが…
熱でぐにゃりと曲がって落ちた後に、カチカチになっていました。（笑）
動作温度は65℃と書かれてますが、38℃くらいの炎天下の日で窓を閉め切ってしたのでパネル部分はもっと高温になった可能性はありますね。
この手の薄っぺらいパネルのタイプは、最近の日本の気候だと閉め切った車内に放置するのは危険な気がします。
他の車載用で熱耐性が高そうなものだとこっちのクロスのタイプの考えられますが、「本製品は単なるバッテリーのメンテナンスであり、充電デバイスではありません。」と書かれていますので、実際にはそんなに出力はないんですかね…。
クロスタイプの裏張りの製品でのテスト結果
予告通り、前述の20Wの製品でのテストを行いました。
サイズ的には前回テストしたSuaokiの製品とほとんど同じで34×35cmです。
裏側からはケーブルが1本生えているだけで、コントローラーらしきものは見当たりませんでしたので、前回使用したこちらのコントローラーを合わせて使用しました。
このままではコントローラーとは接続出来ませんので、ハサミ付きの放電ケーブルを切断し、コントローラーのIN側にプラグ、アウト側ハサミを接続しています。
この製品には吸盤などはありませんので、ダッシュボードに寝かせる形になります。
AUKEYのソーラーパネルでは全く充電流が上がらなかったのですが、今回は曇りの日ながら0Aと0.1Aの表示が小刻みに切り替わり、少しは充電されている様子でした。
この状態で5日程度放置してみたところ、思った通りに充電されているようです。
ちょっとタイミングが合わず、満充電に近い状態からのスタートになりましたが、8月下旬のこんな感じの天気の日でしたが、うまい具合にフローティング充電で満充電が維持されているようです。
【お天気データベース】
夏場は曇りでもそこそこ充電出来るようですので、少し充電量を減らしたところで、秋・冬と断続的にテストを継続して行く予定です。
冬場の充電テスト
この企画の存在をすっかり忘れており、しばらく放置してしまいましたが冬場の充電状況をチェックしてみました。
テスト期間は2月12日～2月21日の9日間です。
この期間の天気はこちらの通り。
天気に恵まれ充電日和？の日が多い状況でした。
テスト前のバッテリーの蓄電率はこちらの通り、51％でした。
日の照り方にもよりますが、晴れていれば2.5W程度の電力が供給されているようです。
そして9日後に無事に100％まで充電されていました。
日が出ていない時間帯は逆にコントローラーへの給電で電力がマイナスになりますが、週に３～４日間晴れている日があればプラスには持って行けそうです。
細かく見て行くと夜間の落ち込みも無視出来ないレベルですので、雨の日が４～５日続くと厳しくなるかも知れませんが、しっかり天候を加味して管理を行えば冬場でも問題なく使えそうです。
まとめ
今回の実験で市販の20W程度の中華ソーラーチャージャーでも、通年で問題なく車のバッテリーへの充電が可能である事が分かりました。
ただし、充電量が100%になった状態で充電を継続すると夜間の無駄な電力消費が発生し、トータルでの充電・放電回数が増えてしまいますので逆にバッテリーの寿命を縮める可能性も否定できません。
こう言った管理をするのであればバッテリーの残量を把握するチェッカーなどを使用しつつ、必要に応じてチャージする運用がおすすめです。
（ドライブレコーダー専門家 鈴木朝臣）
コメント
記事を見てびっくりしました
「最上位の「SB-700」の性能は以下の通りとなっています。
従って暗電流が30mAであれば、不足する12mA分が放電されて行きます」
当然、逆流防止ダイオードが設置していると思っていました
しかし、暗くなってもボタンを押せば、LEDが点灯します
逆流防止ダイオードを取り付けようと思いますがどうでしょうか？
佐々木様
＞従って暗電流が30mAであれば、不足する12mA分が放電されて行きます」
これは逆流ではなく、ECUなどの駆動で収支が放電12mAと言う事ですね。
30mAがECUなどの保持に使われ、18mA充電しても12mA分が減ります・
おそらくLEDの消費電力は1mAにも満たないと思いますので、あまり効果はないような気がします。
中華ソーラーパネルとコントローラーの組み合わせで上手く充電出来ましたが、コントローラーが短期間で壊れました（笑）
すいません質問です。
本記事とはそれますがXINPUGUANG カーソーラーチャージャー 20W 18V 12V ソーラーパネルとソーラーチャージャーコントローラー ALLPOWERS 20A 12V/24V LCD 充電コントローラーを使ってモバイルバッテリーの充電は出来ると思いますか？
通勤時間が短いので充電時間が全く足らないので通常は車からモバイルバッテリーを充電し、エンジンOFFの時はソーラーから充電し、ドラレコの駐車監視をしようと考えています。
ソーラーパネルとモバイルバッテリーの記事を拝見させてもらい思いついたのですが出来ると思いますか？
とにかく全て自動で出来るようにしたいんです。
もし何か分かることがありましたら回答お願い致します。
織田様
車のバッテリーには充電出来ましたので、OUT側を5Vに降圧すれば可能だと思います。
https://amzn.to/2PT5xfT
因みにその後ALLPOWERS 20A 12V/24V LCD 充電コントローラーは昇天したので捨てました（笑）
お返事ありがとうございます。
降圧する物があるんですね、色々と試してみます。
コントローラーは壊れてしまいましたかw
残念です、、、
omiさんの記事は勉強になります、ドラレコもomiさんの動画みてN4にしました。
また新たな記事楽しみにしてます！
織田様
ありがとうございます！
また何かありましたらご質問下さい。