ドローン充電用サブバッテリーの自作
今月中に・・とか書いたけど、プランが決まったら実行に移したくてウズウズしてしまうタチなので、早速設置しました。
前回の記事は脳内プランニングだったので、思ったままを書いたけど、今回は実施するにあたって、まとめ的にきちっと。
作りたいシステムは、
- Phantom4Proのバッテリーを8本程度充電出来る容量。
- 充電の配線は、キー連動型のリレー方式として走行充電させる。
- エンジン始動時の逆流に注意する。
配線に関しては、この記事で書いたように、既にメインバッテリーから8sqのケーブルを引いているので、極力これを活かす。
まず、材料は以下の通り
バッテリー
20時間容量105Ah→5時間率換算84Ah（16.8Ahの電流を5時間流せる）
ということは、5時間率で取り出せるエネルギー容量は12V×84Ah＝1008Wh。
P4Pバッテリーのエネルギー容量は 15.2V×5.87Ah＝89.2Whなので、単純計算で充電できる本数は 1008Wh÷89.2Wh＝11本ということになる。
ただし、5時間率の放電なら。実際は3本同時充電する時の電流は充電器のスペックに記載の17.5V×17.1Ah＝299Wh。12Vに換算すると299Wh÷12V＝25A。
5時間率の電流が16.8Aなので、それからするとだいぶ酷使することになる。
その過酷使用により取り出せる電力量が更に減る事に加えて、バッテリー → インバーター → パラレル充電器と変換していく中でのロスもある。これら全部を考慮し、取り出せる電力を5時間率の70%とすると、84×0.70＝58.8Ah分（705Wh)くらいは絞り出せるか？？
Phantom4Proのバッテリー容量は1本89Wなので、まぁ当初の構想通り8本～使い方により10本くらい充電できる机上の計算。充分かなー と。
また、このバッテリーの特筆すべきは他のディープサイクルバッテリーと違い、充電電圧が14Vでいけること＝オルタネーターからの電圧（約14V)でも充電できるので走行充電に向いている。
ちなみに後継機のこれは、他のディープサイクル同様に充電の終盤では電圧15Vが必要「らしい」です。となると走行充電には不向き。
端子は+-ともに2つずつ付いていて、そのうち１つはネジ式。丸形端子を付けるのに便利。
ネジ径はいずれもインチネジで、
プラスがが3/8(約9.5mm)
マイナスが5/16(約7.9mm)
大容量リレー
Amazonでこれを購入。120Aの大容量。しかも安い。
エンジン始動時に、サブからメインに大電流が逆流しても耐えるもの。ゆえに大容量。大電流が逆流してもリレーが壊れる前にヒューズ（50A）が飛ぶと思う。
下に書く通り遅延リレーを噛ますので、理論上はエンジン始動時に逆流することはないから不要かもしれないが、予測できない事もあるかと思って大容量にした。
遅延リレー
上の大容量リレーを駆動させるためのリレー。こういうの。
車のACCと連動させる。
ただし、エンジン始動時の大電流の逆流を防ぐため、車のキーをACCにしてから数秒遅れて作動する。
この数秒の間にエンジンを始動させれば、大電流の逆流を防止できる。
通常便は激安だけど届くのが遅い。そしてメイドインチャイナ&激安で信頼性が心配なので、1個をAmazonプライムで買って、あとの２つは通常便にて購入。２つは予備。
丸形圧着端子
メインからサブへの太い配線にリレーを噛ますために2個。これは大容量リレーに付いてきた。
あとは、車→バッテリー ／ バッテリー→インバター に繋ぐ用で2個ずつ。
穴の径はマイナスが８mm / プラスが10ｍｍ
圧着ペンチ
ギボシを付けるための電工ペンチは持っていたけど、それよりも大型の圧着端子を付けるための圧着ペンチは持っていなかったので購入。
安かった！素人はこれで十分です。
他、もろもろ
あとは、大容量リレーに入力する線を付けるための平型端子と、配線用の適当な単線。大電流が流れるのはメインからサブへのケーブルだけなので、太さは適当。1.25sqくらいかな。
いよいよサブバッテリー取り付け
実際に設置しました。
まずは車のバッテリーのマイナス端子を外す。必須。
配線
前の記事に書いた配線図 通り。。にしたんだけど、
リレーなので別電源が必要な設計なんすよね。実物を見てなかったので勘違いしてた。
この辺の動画を見て、
作業工程
- 遅延リレーにACC線とGND線を繋いで遅延のテスト。
- バッテリーからの太い配線をカットして、
端子つけて大容量リレーに繋ぐ。 - 遅延リレーからの出力線を大容量リレーに繋ぐ。
- 車の後部にサブバッテリーを設置。
既存の8sqのケーブルを繋ぐ。
です。
ACC線を分岐して、遅延リレーに接続。アースも接続。
ACCに連動して、遅延リレーが働くかテスト。
ところが。。
遅延時間を調節するボリュームを回しても変化なし。
さすがメイドインチャイナ。。(苦笑) 予備買っといてよかったっす。
遅延がなくなると、逆流によるヒューズ切断が心配だけど、
遅延がないならこの遅延リレーを噛まさずに直接大容量リレーにA
バッテリーからの8sqケーブルは、
グローブボックスの中には10年くらい前に自作したWindowsの車載PC本
※ちなみに、車載PCについてのブログは こちら です。遊びにきてください（笑）
取り付けには手持ちであった金具を使用して、
取り付け前に撮った写真。
動作テスト
キーをACCにすると、「
キーをOFFにすればリレーが切れて並列接続が断たれる。
いい感じ〜〜
仕上げ
後ろにあるサブバッテリーに8sqケーブルを繋いで、作業完了！
試しに何度かエンジン始動してみたが、逆流しているのかどうか知らないが、50Aのヒューズは切れる事なく耐えている。
実地テスト
東京から九十九里まで行き、ACCオフのサブバッテリーからのみで4本は充電できた。
その時点で日が暮れて暗くなってしまい、それ以上の飛行は断念。
4本終わった時点で、電圧12.3V。
その後、下道で3時間くらいかけて帰り、家に着いてエンジン停止後測ると13.4V
写真がなくてすんません・・
残量は定かではないが、確実に充電はできているようです。
一度家の充電器で充電して、早い時間から飛ばして、何本まで充電できるかを試したいと思う。
早速バージョンアップ！
もともとわかってはいたけれど。。やっぱり欲しくなった。
- メインからサブへの電圧と電流
- サブからインバーターへの電圧と電流
がそれぞれ知りたい。
できれば、電流と電圧を積算出来て、W数や充電容量がわかるものだと尚いい。
というわけで、これを買った。
DC100V 50Aまで計れる電圧、電流計。
これがあれば、走行充電中はどのくらい充電されてるか？がある程度モニターできるし、サブからドローンのバッテリー充電中も消費電力がある程度モニターできる。
届いたら早速取り付けまーす。
名前 : 岡崎 慎一