【ポータブル電源の自作】安全性が高いリン酸鉄バッテリーで大容量のポータブル電源を作る！
扇風機や電気毛布など消費電力が小さい電気製品なら、500Wクラスのポータブル電源で使うことができます。しかし、エアコンや電子レンジ、冷蔵庫など消費電力が大きい電気製品には使えません。
大容量のポータブル電源が欲しいけど、価格が10万円以上する物が多い。
「もっと安くなるといいんだけど、ポータブル電源って自作できないのかな？」と考える人も多いのではないのでしょうか。
初心者でも、安くて・安全なポータブル電源を自作することができます。
バッテリーやインバーターなど初心者の方には、聞き慣れない言葉が出てきますが、分かるようにやさしく解説していますから安心してください。
この記事を読めば、初心者の方でも「ポータブル電源って、こんなに簡単に作れるの！」と思うはずです。停電や非常用として、ぜひ、自作してみてください。
市販品のポータブル電源の参考価格
1000Wクラスのポータブル電源の参考価格（セール価格を含む）
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーを搭載する、ポータブル電源に限っています。
| 製品名 | 上段：容量 下段：出力 | 価格（税込み） | 重量 |
|---|---|---|---|
| EcoFlow DELTA 2 | 1024Wh 1500W | 128,700円 | 12kg |
| EcoFlow DELTA Pro | 3600Wh 3000W | 330,000円 | 45kg |
| BLUETTI EB70S | 716Wh 800W | 62,800円 | 9.7kg |
| BLUETTI AC200P | 2000Wh 2000W | 159,800円 | 27.5kg |
| BLUETTI EB200P | 2048Wh 2200W | 199,880円 | 28.1kg |
| BLUETTI EP500 | 5100Wh 2000W | 598,000円 | 76kg |
| Anker 555 | 1024Wh 1000W | 149,900円 | 13.1kg |
| Anker 757 | 1229Wh 1500W | 169,900円 | 19.9kg |
| BigBlue Cellpowa 500（新モデル） | 537.6Wh 600W | 58,980円 | 7.8kg |
| BigBlue Cellpowa 1000 | 1075.6Wh 1000W | 119,800円 | 14.5kg |
| BigBlue Cellpowa 1500 | 1612Wh 1500W | 193,480円 | 18.5kg |
ポータブル電源のバッテリーは安全性からリン酸鉄リチウムイオンバッテリーが主流！
BigBlue社の「cellpowa 500」という、500Wのポータブル電源を使っています。2021年の10月に購入したものです。BigBlue社は、ポータブル電源とソーラーパネルの専門メーカーです。
- このポータブル電源を購入した理由
-
購入に際して第一に考えたことは、バッテリーの安全性です。
今では、リン酸鉄バッテリーを使うポータブル電源が主流ですが、2021年当時ではリン酸鉄バッテリーを使った製品は、ほとんどありませんでした。周波数は「60Hz」のみでした。
この商品は新モデルが出ています。
ポータブル電源自作に必要な部品は3つだけ！
ポータブル電源の自作に、必要なものは3つだけ！
- バッテリー
- インバーター
- 充電器
想定するポータブル電源の使用方法
- 放電の方法
-
充電済のポータブル電源をインバーターにつないで、100V（ボルト）の電気製品を使用する。
- 充電の方法
-
AC充電器を使って、直接バッテリーを充電する
という使い方を想定します。
大容量ポータブル電源の自作
なぜ、大容量のポータブル電源を作ろうと考えたのか。
500Wクラスのポータブル電源は、電気製品を使うには中途半端です。テレビや扇風機などは動かせますが、電子レンジや冷蔵庫デスクトップパソコンなどは無理です。
電気製品の消費電力を気にせず使える、ポータブル電源が欲しかった。というのが理由です。
1000Wクラスのポータブル電源は、市販品では10万円以上します。バッテリーとインバーターを使って、1000Wクラスのポータブル電源を自作すると市販品の半額程度で作ることができます。
市販品のポータブル電源のデメリットとメリット
使い勝手は市販品のほうが圧倒的に便利です。
デメリット
- 価格が高いこと
- 機能的なことを考えると、価格が高くなることは仕方がありません。
メリット
- 液晶ディスプレイの情報量が多い
バッテリーの残量表示
使用している家電などの消費電力の表示
使用可能な残り時間の表示
充電時の入力電力の表示 など - 充電器を内臓あるいは充電器が付属している
AC100V充電
ソーラー充電
車から充電できる - 車の12Vシガーソケット出力に対応している
- USB出力端子がある
- Wi-Fi、Bluetoothに対応しているものがある
スマホでポータブル電源を操作することができる - ケースに入っていて、持ち運びに便利
など、メリットが多く、価格に見合うだけの性能がある。
ポータブル電源を自作するデメリットとメリット
大容量のポータブル電源は、自作すると安く作れる。
デメリット
- 液晶ディスプレイの表示が少ない
これは、どのインバーターを選ぶかによって、違ってきます。 - 見た目が良くない
- 充電器を別に購入する必要がある
メリット
- 自作の良い所は、価格を安く作れること
- 大容量のポータブル電源を安く作れること
- 容量の増設が簡単なこと
大容量のポータブル電源を、安く作りたいなら自作することも選択肢の一つです。
- 大容量のポータブル電源は、使い易さより「容量を重視」して停電や非常用電源に！
- アウトドアなどで使用するには、500W程度のポータブル電源と言うように使い分けることもできます。
1000Wクラスの大容量のポータブル電源なら、ひと通りの家電を動かすことができます。
大容量のポータブル電源は容量を重視して、自作で安く作るという方法があります。
ポータブル電源の自作にかかった費用
将来的にバッテリーを増設するつもりなので、2000Wのインバーターを選びました。
| 商品名 | 価格 | |
|---|---|---|
| リン酸鉄リチウムイオンバッテリー | Redodo 12V 100Ah | 45,999円 |
| インバーター | EDECOA 正弦波 出力：2000W | 28,380円 |
| ケーブル・リモコン | インバーターに付属 | |
| 充電器 | Redodo 14.6V 10A 充電器（PSE認証済み） | 9,899円 |
| 合計金額 | 84,278円 |
バッテリーの容量が1280Wh（ワットアワー）なので、インバーターを1000Wか1500Wで組むこともできます。
その場合は、10,000円ほど安く作ることができます。
| 商品名 | 価格 | |
|---|---|---|
| リン酸鉄リチウムイオンバッテリー | Redodo 12V 100Ah | 45,999円 |
| インバーター | EDECOA 正弦波 出力：1000W | 17,980円 |
| ケーブル・リモコン | インバーターに付属 | |
| 充電器 | Redodo 14.6V 10A 充電器（PSE認証済み） | 9,899円 |
| 合計金額 | 73,878円 |
このインバーターは、電力表示が無いのがデメリットかもしれない
バッテリーの選び方
バッテリーを選ぶ際のポイントは、安全性を第一に考えることです。
ポータブル電源のバッテリーは、直流の電源として重要な部品の一つです。ポータブル電源で使用されるバッテリーの種類は主に「三元系バッテリー」と「リン酸鉄系バッテリー」2種類です。
現在のところ、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーが安全性と寿命の点から、最も優れたバッテリーです。
ポータブル電源のバッテリーは安全性が高いことが第一の条件です。
リン酸鉄系バッテリーの前は、三元系のバッテリーがポータブル電源の主流でした。最近ではポータブル電源のバッテリーは「リン酸鉄系バッテリー」が主流になっています。
EV（電気自動車）にも「リン酸鉄系バッテリー」が、採用されています。
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーの特徴
- 安全性が高い
バッテリー内部で短絡しても、酸素が発生しないので発火しないので安全である。 - 寿命が長い
三元系のバッテリーに比べて、寿命が5倍以上あり、充電サイクルが3000回以上ある - 自己放電が少ない
バッテリーは使わなくても、自然に容量が減ります。これを自己放電といいますが、月に1％程度と言われるので、長期的な保存に適している
以上のような理由から
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーが、ポータブル電源に適していると言うことができます。
今回使用するのは、次のバッテリーです。最近、amazonでよく見るバッテリーです。
REDODOの 12.8V 100Ah リン酸鉄リチウムイオンバッテリー
REDODOは、以前Zoomsという名前でした。
バッテリーには、BMSが内蔵されているので、改めてBMSを付ける必要が無いこと
価格が安かったことで、採用しました。
- BMSとは
-
BMSはバッテリーマネジメントシステムのことです。
リチウム電池の安全制御を行う装置。
過充電、過放電、過電流および短絡からバッテリーを保護し、故障の発生をより防ぎ、安全性をさらに向上させる装置です。
バッテリーの詳細
ポータブル電源に適したバッテリーの選び方については、こちらの記事が参考になります。
インバーターの選び方
インバーターは、直流から交流を作る装置です。
直流から家庭のコンセントに、来ている電気と同じ交流100Vに変換します。
インバーターの種類は多く、どれを選ぶか迷います。
インバータを選ぶ３つのポイント
- 波形が「正弦波または純正弦波」であること
- 周波数切替ができるもの
- 12V用のインバーターであること（使用するバッテリーの電圧と合っていること）
正弦波（サインウェーブ）
インバーターが出力する交流の電気の種類は、正弦波を選びましょう。
正弦波（サインウェーブ）は、家庭のコンセントに来ている電気と同じ種類の交流の電気です。
正弦波は純正弦波と、表示される場合もあります。
この波形の交流の電気は、家庭のコンセントに来ている電気と同じなので、電気製品に使用しても安全です。
インバーターを選ぶ時は、正弦波の商品を選ぶことがポイントです。よほど安い商品でなければ、ほとんどのインバーターは正弦波の商品です。
疑似正弦波
疑似正弦波は、交流の波形に似せた交流になっています。
家庭のコンセントに、来ている電気とは「違い」ます。
疑似正弦波の波形の交流の電気は、電気製品に使うと壊れる場合がありますので注意が必要です。
疑似正弦波で使用することができるのは、電気製品の回路に電子部品が使用されていないものに限られます。
たとえば、熱を出すだけのニクロム線の電熱器などです。
テレビや扇風機などに使用すると、壊れてしまうことがあります。
周波数
インバーターの周波数は、50Hz（ヘルツ）と60Hzがあります。
使用する地域に合った周波数を選ぶ必要があります。
東日本は50Hzで、西日本は60Hzです。
周波数切替ができるインバーターの方が、50Hzと60Hzの地域で変更できるので使いやすいというメリットがあります。
ただし、現在の電気製品の多くが、50Hzと60Hzの両方に対応しています。
インバーターの容量はどれ位必要か？
電気製品の使用する電力は、スイッチを入れた時と時間が経って電力が安定した時では、まったく違ってきます。
- 電気製品の消費電力を500W程度と想定する時
-
インバーターの容量は、800W以上が必要
- 電気製品の消費電力を1000W程度と想定する時
-
インバーターの容量は、1500W以上が必要
というように、インバーターの容量は多めに見た方が無難です。
- 電子レンジの場合
-
電子レンジを使う時には、特に注意が必要です。起動時に通常電力の数倍の電力を、使う物があるのでインバーターの故障の原因になりやすい。
液晶ディスプレイの表示
液晶ディスプレイに表示される情報も重要です。
- バッテリーの残量表示
- 入力電圧の表示
- 出力電圧の表示
- 出力電力の表示
今回選んだインバーターは、「EDECOAの 12V 2000W」のインバーターです。
価格は他より少し高かったですが、液晶の表示が見やすくてリモコン付きなので「EDECOA 」にしました。
今後、バッテリーを増設することを考えて、2000W出力のインバーターにしました。
価格を抑えたければ、バッテリーの容量が1280Whなので、1000W出力のインバーターでも構いません。
EDECOAの 12V 2000Wを選んだ理由
選んだ理由
- 波形が純正弦波であること
- 周波数切替えがあること
- USB出力があること
- 様々な保護回路が入っている
DC入力低電圧保護
DC入力過電圧保護
DC入力逆極性保護
AC出力短絡保護
過負荷保護
過熱保護 - リモコンが搭載されている
- 液晶モニターの情報が多い
- 液晶モニターで表示される情報
-
- バッテリーの残量表示がある
- 入力電圧・出力電圧と出力電流が表示される
- 周波数表示がある
- 内部冷却ファンの稼働表示がある
- 付属品
-
インバーター本体
入力端子ノブ（赤と黒）各１個
入力端子ノブワッシャー 2個
接地ケーブル
スパナ
30Aヒューズ×9個
バッテリーケーブル（赤と黒）各１本
リモコンとネットケーブル
出力電力が表示されないことを、見逃してしまった。
後悔している所！
動作は満足している
YITRANIC インバーター 12V 100V 正弦波 1500W
出力電力が表示できるインバーターです。
ポータブル電源の組み立て方法
自作したポータブル電源です。木材で箱を作り「白のスプレー」で塗装しました。
バッテリーとインバーターの配線方法
ポータブル電源の自作は簡単です。バッテリーとインバーターの端子をケーブルでつなぐだけです。
バッテリーとインバーターの双方に、安全装置が組み込まれているので、安全装置を入れる必要がありません。
バッテリーの電圧は12V（ボルト）なので、感電の心配はありませんので安心して作業することができます。
重要
配線をする時のポイント
インバーターのスイッチは必ず切って置くこと。
配線の順序に決まりはありませんが、次の順序で行ってください。
- バッテリーのプラス端子に、赤色のケーブルを接続しボルトで締め付けます。
絶縁キャップをボルトにかぶせます。 - 赤色のケーブルのもう一方を、インバーターのプラス端子に接続してナットで締め付けます。
- バッテリーのマイナス端子に、黒色のケーブルを接続しボルトで締め付けます。
絶縁キャップをボルトにかぶせます。 - 黒色のケーブルのもう一方を、インバーターのマイナス端子に接続してナットで締め付けます。
- インバーターのマイナス端子に、電線を接続するときに「スパーク（火花）」が出ます。
これは、インバーターのコンデンサに、電気が流れるためです。
異常なことではありません。
スパーク（火花）を防ぐ方法
スパークが出るのは、配線の最後のときです。スパークを防ぐ方法は、ケーブルの配線とインバーターのマイナス端子の間に、抵抗を入れることで防ぐことができます。
抵抗を接続する位置の説明
バッテリーとインバーターの端子を「A、B、C、D」とします。
最後に接続する端子を「D」とすると、図のように端子「D」と配線Cの間に抵抗を接続します。
抵抗を接続する時間は、数秒で大丈夫です。
次に抵抗を取り外して、配線Cを端子「D」に接続します。
抵抗の代わりに鉛筆を使う方法
抵抗の代わりに、鉛筆を使うことができます。別に危険なわけではありませんので、鉛筆を使ってみることも一つの方法です。
やり方は次の通り
- 鉛筆の両端を削ります。
- 鉛筆の芯は、黒鉛でできていますので電気を通します。つまり、抵抗と同じ役目をします。
- インバーターとバッテリーの配線の間に、「数秒間」触れさせればOKです。
- この時に流れる電流は、電気の量としては少ないので危険はありません。
- その後、普通にインバーターとバッテリーを接続して完了です。
電気回路の配線について
一般的に直流回路では
プラスに赤色の電線を使い
マイナスに黒色の電線を使います。
インバーターのスイッチを入れれば、使うことができます。
ポータブル電源を自作するときの注意点
ポータブル電源を自作するときの注意点は、バッテリーとインバーターを接続する電線の太さが重要です。
電線の太さが重要
電線の太さは、許容電流（電線に流せる電流の量）の大きさに関係します。
- バッテリーの容量が電圧12V 100Ah の場合
-
バッテリーとインバーターを接続する電線には、100A（アンペア）近くの電流が流れます。
細い電線では、熱を持ったり、焼き切れてしまうこともあります。
許容電流に十分な余裕がある、太さの電線を使うようにすることが重要です。
バッテリーとインバーターの接続の注意点
バッテリーとインバーターの端子接続には、圧着端子を使った電線でしっかり接続することが大切です。
接続端子の止め方
- 接続端子の止め方のポイント
-
バッテリーやインバーターの端子の近くに、大電流が流れる電線を止めること。
端子から遠くなる順に止めると、それだけ抵抗が大きくなることが考えられます。
大電流が流れる回路では、抵抗の大きさが非常に重要です。
電流の2乗に比例して、損失が大きくなります。
バッテリーの紹介
Redodo 12V 100Ah リン酸鉄リチウムイオンバッテリーのスペック
| 仕様 | 詳細 |
| 重量 | 11kg |
| 寸法（長さ×高さ×幅） | 329 x 214 x172 ｍm |
| 定格容量 | 100Ah |
| 公称電圧 | 12.8V |
| 最大継続充電電流 | 100A |
| 最大継続放電電流 | 100A |
| 定格容量 | 1280kWh |
| 最大負荷/インバータパワー | 1280W |
| サイクル回数 | 4000回以上サイクル可能です |
| 保護回路（BMS） | 過充電、過放電、過電流および短絡からバッテリーを保護 |
| 内部抵抗 | 6ミリオーム（6/1000オーム） |
| ソーラーパネルの設定をお勧めします （効果的な日光4.5h/日でフルチャージ） | 300W |
| 端子コネクタータイプ | M8ボルト |
| 稼働温度 | 充電：0°C ～ 50°C 放電：−20°C ～ 60°C |
| 放電ピーク電流 | 280A 5秒 |
| 直並列接続/負荷のワイヤー | AWG 6＝14sq 許容電流 88A |
| 保証期間 | 5年間 |
| 価格 | ¥51,999 |
- 返品・返金
Redodo 12V 100Ah リン酸鉄リチウムイオンバッテリーの購入
Redodo（レッドオディオ）をどこで購入すれば、一番安く買えるかを調査しました。
今回はアマゾン、楽天、ヤフー、公式サイトで調査をしました。
アマゾンでの価格
インバーターの紹介
EDECOA 12Vインバーター 正弦波 2000W （瞬間最大出力4000W）
EDECOA インバーター 正弦波 2000W （瞬間最大出力4000W）インバーター 12Vのスペック
| 仕様 | 詳細 |
| 重量 | 3.3kg |
| 寸法（長さ×高さ×幅） | 350 x 150 x 125 mm |
| 波形 | 純正弦波 |
| 定格出力 | 2000W |
| 瞬間最大出力 | 4000W |
| 入力電圧 | 12V DC |
| 出力電圧 | 100V AC |
| 出力端子 | AC100V×3 USB5V×2 |
| 周波数 | 50Hz／60Hz 切り替え |
| 無負荷電流 | 0.8A |
| インバーター効率 | 90％ |
| 保護回路 | DC入力低電圧保護、DC入力過電圧保護、DC入力逆極性保護、AC出力短絡保護 、過負荷保護、過熱保護 |
| リモコン装置 | リモコン搭載 |
| 価格 | ¥28,380 |
EDECOA インバーター 正弦波 2000W （瞬間最大出力4000W）インバーター 12Vの感想
使用して残念に思ったことは、LEDディスプレイに出力電力の表示が無いこと。
これだけが、このインバーターのデメリットです。
おすすめのインバーター
この次に作る時は、次のインバーターを使ってみたいと思います。
- 正弦波なこと
- 周波数切替があること
- 出力電力表示があること
充電器の紹介
ポータブル電源には、充電器が必要になります。
amazonにある充電器を、紹介します。
12V 100Ahのリン酸鉄リチウムイオンバッテリーの充電器は、リン酸鉄用の充電器を使います。
充電器の充電電流と充電時間
| 電流 | 充電時間 |
|---|---|
| 10A | 約10時間 |
| 20A | 約5時間 |
| 40A | 約2.5時間 |
充電器紹介
| 品名 | 価格 |
|---|---|
| LiTime 14.6V10Aリン酸鉄リチウムイオンバッテリー充電器 | 17,999円 |
| Ampere Time 14.6V20A リン酸鉄リチウムイオンバッテリー充電器 | 19,999円 |
| LiTime 14.6V40Aリン酸鉄リチウムイオンバッテリー充電器 | 35,000円 |
LiTime 14.6V10Aリン酸鉄リチウムイオンバッテリー充電器
Ampere Time 14.6V20A リン酸鉄リチウムイオンバッテリー充電器
LiTime 14.6V40Aリン酸鉄リチウムイオンバッテリー充電器
自作ポータブル電源の動作状況
自作したポータブル電源で使えた家電の例。
- 電子レンジ：約900W
- 電気ファンヒーター：約800W
- コロナ石油ファンヒーター：起動時650W 燃焼時20W
- コーヒーメーカー：約750W
など消費電力が大きい家電も動作します。エアコンは夏に使って見る予定です。
もちろん、テレビなどの家電は、消費電力が小さいので使用できます。
電子レンジ
- シャープ電子レンジ RE-TF1
-
電源：AC100V 50Hz／60Hz共用
消費電力
50Hz：950W
60Hz：1300W
電気ファンヒーター
- コイズミファンヒーター KHF-0870
-
電源：AC100V 50Hz／60Hz共用
消費電力
50Hz：800W
60Hz：750W
石油ファンヒーター
石油ファンヒーターは、点火の時の電力を供給できるかどうかが問題になります。
500Wのポータブル電源では、オーバーロードして使用することができませんでした。
- コロナ石油ファンヒーター FH-G3217Y
-
電源：AC100V 50Hz／60Hz共用
消費電力
点火時：650W
燃焼時：20W
コーヒーメーカー
- シロカ全自動コーヒーメーカー SC-C111
-
電源：AC100V 50Hz／60Hz共用
消費電力：750W
収納ケースの作成
バッテリーとインバーターを配線しただけでは、使い勝手が悪いので桐材でケースを作成しました。
長さ 600mm 幅 350mm 厚さ 13mm を2枚
長さ 600mm 幅 200mm 厚さ 13mm を1枚
を次のように、カットしてビス止めすれば完成。
木枠を作り白で塗装しました。枠を軽くするため、桐材を使用しています。
ケースがあるとやはり、移動するのに便利です。
ポータブル電源の仕組みを知ろう
ポータブル電源を作るには、まずポータブル電源の仕組みを知って置きましょう。
ポータブル電源は、バッテリーなどの「直流の電気」を「交流の電気」に変換しています。市販のポータブル電源も、基本的には同じ仕組みです。
バッテリーなどの「直流12V（ボルト）」を、家庭のコンセントに来ている電気と同じ「交流100V（ボルト）」に変えます。
交流100Vにすることで、テレビなどの電気製品を使用する事ができるようになります。
- 直流の電気・・・12（ボルト）バッテリーなどを使う
- 交流の電気・・・インバーターを使って変換する
バッテリーとインバーターの配線
バッテリーとインバーターのつなぎ方の動画
引用先：EDECOA公式サイト
直流と交流の形
直流は乾電池やバッテリーなどで、使われているので知っていると思います。
電圧の値が一定であることが特徴です。
交流は家庭の、コンセントに来ている電気のことです。
電圧の値が変化するのが、特徴です。
ポータブル電源や家電で使われる電気の用語については、こちらの記事が参考になります。
ポータブル電源に表示される単位の見方
電気に詳しくない方のために、電気の単位について簡単に説明します。
| 単位 | 読み | 意味 |
| 電圧（V） | V（ボルト） | 電圧の高さ |
| 電流（A） | A（アンペア） | 電流の大きさ |
| 電力（W） | W（ワット） | W=V×Aで消費電力 |
| 電力量（Wh） | Wh（ワットアワー） | 電気製品などの消費電力量 |
| Ah | Ah（アンペアアワー） | バッテリーの容量 |
- W（ワット）とは
-
電気製品などの消費電力（単に電力ともい言う）を示します。
たとえば、このテレビの消費電力は「100W」などと言う。消費電力＝電圧×電流
つまり、「W=V×A」です。たとえば、消費電力「100W」のテレビは
100V（電圧）×1A（電流）で
コンセントに「1A」の電流が、流れていることになります。 - Wh（ワットアワー）とは
-
電力量を表し、「電力と時間」を掛け算したものです
たとえば、100Whの場合には
「100ワットの電力（電気）を、1時間使える」
「50ワットの電力（電気）を、2時間使える」
と言うことです。ポータブル電源の容量はWhで見るとわかりやすい。
- Ah（アンペアー）とは
-
バッテリーの容量を見る単位です。
たとえば、バッテリー容量が100Ahの場合には
「1時間に100Aの電流を取り出せる容量」
「2時間に50Aの電流を取り出せる容量」
と言うことになります。
