メインバッテリー/サブバッテリー電源自動切替ユニットの自作　高機能バッテリープロテクター内蔵

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■ メイン/サブバッテリー自動切替機の製作　MS-PSW

　車載冷蔵庫やカーナビなどの電源をエンジン起動時（走行時）にはメインバッテリーから、エンジン停止中はサブバッテリー供給に自動切替したい！リレーで切替すれば簡単だ思っていましたがそんな単純なものでは旨くいかない。MS-PSW（メイン,サブパワースイッチ）という自動切替器を開発しました。マイコン制御で多機能化、ACC連動切替、メインサブ低電圧警報、20Aハイパワー運用可能、独自回路のNchFET駆動、待機電流動作電流の低減も図り、全ての機能が必要でなくても2つのバッテリの自動切替（冗長電源）など、一部の機能だけでも活用可能です。
　メーカー製品には無い。多機能バッテリーコントローラー、バッテリー自動切替器、自在に設定電圧が可変できる。
単純なメインバッテリーサブバッテリ切替スイッチではない、追加付加機能があるマイコン基板です。
　自車での活用事例をブログに掲載しました。

LCD操作基板は較正時と遮断電圧などの設定変更時にのみ接続します。
2019/05/01新規掲載　2023/10/07最終更新　

組込用基板のモニター販売実施中です

開発理由・必要性

車載小型冷蔵庫は3～8Ａ位消費する。エンジン停止中にもバッテリ上がりを気にせず通電しておくにはサブバッテリーやポータブルバッテリーが必要になる。通常はこれで良しですが、実際にに大きな不満点が出てくる。
走行中に冷蔵庫などはメインバッテリに自動切替えしたい！ 開発時点での最大理由でした。

走行時間（アイドリング含む）はサブバッテリーに充電したいが何時間走っても全く充電されないという事もあり得ます。
　TC10B/10C/20Cの数値制御,定電流走行充電器では有効な手段です。
例；設定充電電流10Ａ-冷蔵庫運転電流10Ａ＝電流制御走行充電器の場合充電量は0Ａとなります。

バッテリ監視など各種警報、保護機能が必要　マイコン制御で多機能化が可能になる

低電圧警報、バッテリプロテクターも必須です。
リン酸鉄リチュームイオンバッテリの内蔵BMSに頼る突然のプロテクトは停電による他機器に障害を与える場合があり、別途警報付プロテクタは必要です。又鉛バッテリでは深放電による”バッテリ上がり"をもたらし充電回復不能や性能が極端に劣化します。
バッテリー警報＆プロテクター機能だけでも使用可能です。その場合メイン端子にサブバッテリを接続する。
基本機能は走行中は自動的にメインバッテリーに切替、エンジン停止ACCオフで瞬時にサブバッテリーに高速切替します。

MS-PSWとは？　　操作・機能・性能

MS-PSWの機能・特徴

サブメイン高速切替によるインバータ、冷蔵庫など機器再起動や機器の故障を防止する　
メインとサブバッテリーの切り替えは逆流防止回路、高速切替を行う。極めて低いオン抵抗のNchパワーMos FET採用し、独自のゲートドライブ方式で、10A～20A程度の負荷電流をオンオフする。挿入損失を低減する事で小型基板でも放熱処理を不要とする。
メインへの切り替えは設定電圧で3秒遅延接続とし、スタータ電圧急降下からの回復時間を確保する。
サブバッテリープロテクタ機能を有する(サブバッテリ低電圧警報と遮断機能)。この機能により負荷機器の電源切り忘れてもサブバッテリーが上がる心配から解放される。
走行中のメインバッテリ保護,充電制御車に対応可能。メイン電圧低下設定電圧になると瞬時にサブバッテリーに切替えます。オン電圧に回復するとメイン供給になります。
出力オンオフSWを有する。サブ、メインの低電圧保護によりブレーカー機能をも果たす。
動作モードは４個のLEDによりSW1操作中点灯、Load出力、サブ、メイン電源表示、
設定変更が必要な時にのみLCDSWボックスを接続する。LCDSWボックスはTC10B/C/20Cと共通
サブの警報電圧と負荷遮断電圧は負荷電流により変化させる。（後期版では廃止しました）
走行充電器を使用している場合、充電効率が良くなります。冷蔵庫など負荷機器は走行中メイン供給になるからです。
【何時でもナビ】機能が強化。再起動防止など便利に使えます。（追加ＳＷ必要）
挿入損失の少ないメインスイッチとして動作します。待機電流は6.5mA、動作電流は10mA以下　リレー方式より１桁以上省エネ。
PIC16F1705マイコン制御プログラミングにより高機能化、各種設定も自由に変更できます。
2個のバッテリーの消耗順に自動切替する事も可能です。
以上の機能を50ｍｍ×78ｍｍの超小型基板に収めました。

取り扱いと操作

通常運用はスイッチ長押しで負荷オン、オフ　
動作モードの表示は4個のLEDの点灯、非点灯よる。SW押すとSW-LEDが10秒間点灯その後無操作で消灯
メインバッテリー通電時メインLED点灯、サブバッテリー通電時サブLED点灯、LOAD出力時LED点灯
キーオフ時にSWオンで、サブバッテリー点灯し、LOADLED点灯し負荷に通電
サブバッテリが消耗すると警報ブザー、その後さらに電圧低下するとシャットオフ。
キーオンし、ACC電圧が起動電圧になると10秒後サブ消灯し、メインバッテリに瞬時に切り替わる。
メインが設定電圧以下に低下するとサブバッテリに瞬時に切り替わる。上昇するとメインに切替わる（メイン保護）
キーオフすると瞬時にサブバッテリに切り替わる。
LCDボックスはTC10B TC10Cと共通で、低電圧アラームなどの設定時のみ接続し運用時不要。
リセットスイッチ　はプログラム誤動作と思われる時、設定時等で使用
PWスイッチ　長期間不使用などの時全機能をオフ。6mA程度省エネになります。

その他

インバータを経由したAC100V機器スマホ、カメラ、ドローン等々各種のバッテリ充電も走行時、停車時問わずシームレスに行えます。負荷出力(LOAD端子)を無停電電源車として使える様にする事も可能です。
リレーやハードウェア制御回路でも実現可能ですが、多くの機能を追加するとロジック回路、NchFETゲートドライブなどが煩雑になり、設定変更が殆ど不可能。部品点数も増加、回路の消費電力も問題。動作電圧の変更もVRやDIPSWが多数必要で機能追加で回路が複雑となります。ハードウェア制御はメーカー製には存在します。
マイコン採用により付加機能としてサブバッテリープロテクタ機能を内蔵させることが可能となりました。
インバーターをACC接続のまま使用すると故障の原因となる。エンジン起動時の電圧の変動が原因となる。MS-PSWを経由すれば高速切替により電圧変動は最小限に抑えられる。

★実装用完成基板セットのモニター販売開始しました。★
開発経緯メイン_サブACC自動切替器のブログ記事はこちらです。

■ソフトウェア・ハードウェア更新情報■
2019/03/28 MS-PSW Rev01 Ver1.0 公開
2019/09/22 Rev02 ランドパターン小変更
2019/11/24 Rev03 20A対応、基板サイズ変更、
2020/08/20 Rev05 部品追加パターン修正
2021/04/01 Rev06 FET TO263、LFPAKパターン追加、アルミベース
2020/09/01　Ver2.06　電流補正廃止他
2021/09/19 PWB_Rev09 picSMD化、他部品仕様変更に伴うパターン変更
2021/06/30 Rev10 FET IRF1324STRL-7PP採用（FET入手状況により並行）

主な設定値、仕様（設計目標値）　Rev09 Ver2.06

入力動作電圧	10.0V～16.0V
推奨最大許容電流*注1	20A (自動切替は10A以内) 　10A版は10A・20A超はアルミ板放熱
挿入電圧降下	20A時0.036V～0.1V　(使用するFETにより異なる)
暗電流（待機電流）	6.5mA以下（LEDは1個当たり0.5mA）
自己消費電流	約15mA Loadスイッチオンの時（LED消費電流）　オフ＝暗電流と同じ
動作ﾓｰﾄﾞ表示*注2	LED　SW1,SUB,MAIN,LOAD の4個
切替動作時間	1mSec以下
Sub警報電圧 SALARM V	11.0-12.5V で可変設定・初期値12.0V
Sub遮断電圧 S STOP V	10.0-12.0V可変設定・動作時LoadLED消灯・初期値11.5V バッテリープロテクターとしての動作
MainON電圧 M ON V	12.0-14.0V可変設定（ACC検出）・初期値13.0V
MainOFF電圧 M OFF V	10.0-12.0V可変設定（メインバッテリ保護）・初期値12.0V
電圧確度	±0.1V
ブザー警報音	ピーピーピー　の間欠音　遮断時もピーピーは継続。全モードで鳴ります。
遮断復旧	警報遮断後電圧が回復するとブザーは停止するがロードは手動復旧です。
遅延接続サブ→メイン	メインOn電圧を越えて3秒（固定）以上継続でサブからメインに切替

設定電圧の判定は基板端子です。バッテリターミナル電圧ではありません。　　 LCD&操作SWは設定時にのみ必要。運用時は不要。TC10B/10C/20Cと仕様共通設定時に差替え使用可能。
*注1　過大な突入電流が発生する機器や、過負荷、過大なパルスノイズにご注意ください。平均電流の大きな機器の同時起動は避けて下さい
*注2 ＳW1-LEDはオフ時に於いても周囲が真っ暗場合薄く点灯する場合がありますが異常ではありません。

★12V 2個のバッテリー切替器としての応用例　
　2個のバッテリーを消耗順に順次切り替えて使う・メインバッテリーはAC電源DC12Vでも同様で無停電装置としても使用可能です。

2個のバッテリーをメイン、サブ端子に接続する。バッテリー容量や形状が違っても12Vバッテリであれば使用可能
ACC端子には最初使用するメインバッテリー端子から接続する
設定にてMainON電圧を12.0V～14.0Vの範囲で入力設定する
設定にてMainOFF電圧を10.0V～12.0Vの範囲で入力する
設定にてSub警報電圧を11.0-12.5V の範囲で入力する
設定にてSub遮断電圧 10.0-12.0V可変設定・動作時LoadLED消灯

以上の接続、設定で2個のバッテリーを自動切り替えて消費順に使用する動作をする。

■ 電子切替+マイコン制御　への開発経過

簡易型ACC連動5極リレー切替式
これでもACC又はIGでの自動切替は可能。画像はAmazon400円オンディレイタイマー基板です。キーオンセルオンのバタつきは解消されるので何とか事足りますが。。。。
メカリレーの瞬断、通電可能電流が少ない。自動切替とすると待機電流が大きい。a,b接点は同じ電流は流せない。オフ接点は半量。これを改良、改造する手もあるが、多機能化、高性能化は到底無理である。

オンディレイタイマー式切り替えの試作品
壊れたＡＣ100Ｖインバータのケースに入れたものです。一応初期の目的は達成されます。
エンジンスタート時は切替時のバタつき、短時間でのオンオフ、瞬断、セル回転後の電圧降下回復時間などの問題がありますがひとまずこれで2019年北海道！と思っていましたがZero氏から以下の提案がありました。

上記には問題点があります。

オンディレイターマー方式は問題なさそうですが、そのままではリレーの切替瞬断、電圧変動などの問題は解決されない。
リレーメカ式の瞬断、接点の摩耗焼き付き、寿命、許容電流が取れない。無駄な励磁電流
全オフはＳＷ追加が必要。バッテリーの保護機能が無い。

　マイコン化電子切替　ブロック図
PICマイコンにより様々な機能がプログラム化出来ます。
電流センサー部は後期版で廃止
ハードウェア制御で実現するにはコンパレータIC、オペアンプICが多数必要で（一部市販製品に見られる）この回路の10倍ほどの部品点数となる。
較正設定はTC10B/10C/20C共通のLCDボックスで行います。設定時のみ接続します。
5極リレーをFET化、電子化した様に見えませんか。しかし、リレーの様な制御信号だけの無電圧動作はできません。

上記回路図の特徴

スイッチ素子としてPchFETではなくNchMosFETをスイッチに使います。
NchFETでは超低Rds（オン抵抗）の製品が多く製品化され、大電流でも発熱ロスが少ない。
　参考PSMN1R5-25YL,1151.5mΩPSMN0R9-25YLDは0.9mΩ。
電流センサーは無くても良いものですが付加する事により、電流測定による補正機能が実現できる →簡素化為廃止
オンオフ制御はPICマイコン制御により切替動作電圧、アラーム電圧、遮断電圧、高温保護など設定の変更も可能となる。

■基板の作成

MS-PSW Rev5　Top Layerｓ
　
端子配列　SUB、MAINを上下入れ替えています。シルク印刷に注意。
100*100標準サイズ内に2枚取れる様に少し無理があります。基板発注では毎回満足できるものは殆ど無く廃棄の連続です。2020/0/8/18最新版。

MS-PSW Rev5　Bottom　Layerｓ
　
右側が信号エリア、左半分が入出力、NchFET4個の電力エリア。
極力パワー部ランドを拡大した。大電流用銅板補強を考慮したパターン。
LED抵抗は基板に実装しLEDはピンソケットでパネルに設置する。

MS-PSW Rev05実装基板　
　
Ｌ1コイル、電流センサ回路はケーブル補正アラーム機能の必要性からですが、オーバスペックの為廃止します。廃止に伴いPWBが単純化し電流容量が多く取れます。
アルミ板は不要です。7ｍｍ程度のスペーサーを通して3ｍｍネジでアルミ筐体や3ｍｍモクネジで防炎性ボードなどに取り付け。

半田面にLFPAK型ＦＥＴ4個を使用する。
15Ａ以下は2mΩ以下を、20A仕様では1mΩ以下を使用する。20Aでも0.4Wの損失にしかならないので放熱は不要。

左図高電力ランドには0.3mm銅板補強。ランド電流容量確保とFET放熱としたもの。20Aを越えて常用する場合の対策に。

PICのSMD版　Rev08

ICは全てSMD化。PIC書込みショートチップ有
LFPAKは高騰し入手難となる,TO220タイプも併用出来る基板
基板サイズ約55*96に拡大

MS-PSWと設定用LCD&SW基板2021/09/19

Rev09は IRLB3813PBFを4個使用します。放熱用アルミ板は15A以上の連続負荷の場合にのみ使用します。アルミ板高騰で1000円程アップになります。

　画像のアルミ板について。
15A超の大電流連続負荷に対応出来る様４個のFETをTO220タイプ、IRLB3813PBFにて、3ｍｍアルミベースに放熱構造としました。基板中央のビスナットでＦＥＴはアルミ板に圧着されます。さらにFAN冷却もすれば効果は上がります。（10A程度ではアルミベース不要です。）
IRLB3813PBF1個当たり30A流しても発熱損失は1.8W程度にしかならずアルミ板放熱により発熱はほぼ無し。IRLB3813PBFの許容損失は25℃230Wです。

IRF1324S-7PPを採用・入手可能な最小Rds
・ドレイン電流(DC)：240A
・ドレイン・ソース間オン抵抗：0.8mΩ
・許容損失(25℃)：300W
・パッケージ：D2PAK 7pin
オン抵抗は0.8mΩと驚異的。15Ａ程度ではアルミ板放熱も不要となる。(アルミ放熱も可能ですが15Ａ程度までの運用を推奨)
2022年、PICやパワーＦＥＴも入手難、アルミ板も2倍以上に値上がりしました。今後はＲｅｖ10に移行しますが部品入手が不安定で今後変更もあります。

★部品表　　基板から自作される方(チップ部品実装に自信のある方)はPWB、PIC提供します。お問合せ下さい。
　パーツ入手難により都度入手可能なパーツを使用可能とする為PWBが随時変更になります。

Rev04～大電流強化型　(初期型からの改良)
変更点
① 当初のLC回路(1uH 470u)廃止、電流検出(R3R4)廃止によるPWBパターンの簡略化で基板大電流ランド拡大（回路図）
② 上記回路は瞬断、ケーブル補正の為必要とした回路ですが　3秒遅延切替機能追加し廃止可能となりました。
③ ①の廃止とPSMN0R9-25YLDに変更により、大電流切替で不安定要素が発生した為CRフィルター追加、ゲート抵抗追加、パタ－ン変更ゲートループ最適化が必要となった。
④ Rds1mΩ以下のPSMN0R9-25YLD・(PSMN1R0-30YLD)を4個使用しています。20A流しても1個当たり0.36Wの熱損失となりますので放熱不要ですが安全実用域は15A以下（外付ヒューズで保護）としてください。
備考：リンギングの発生要件はケーブル、負荷に大きなリアクタンス成分による振動です。全ての条件で発生するものではありません。簡易的な鉄線やステンレス線を使用した負荷抵抗器で発生します。8Aを流すためのステンレス線抵抗器では約5uHでした。PWB設計においてもゲートループの最適化による効果は大きい。Ver05ではゲートダンパー無しでも振動は見られませんでした。
備考：リンギングの観測、対策はサンプリングレートの高いデジタルストレージオシロが必須です。　Zero氏提供　未対策での切替時リンギング波形4CHで
参考：大電流切替時のリンギングはリレーの逆起電力と同様、一瞬にしてpic fet ダイオードを破壊する場合もあります。5Ｖラインに乗り5ＶAVRでは変動によりPICリセットも発生します

★ 操作・取り扱い
普段の操作はモードＳＷ(LoadSW)を長押しで出力オンオフします。短押しではSW1_LEDが点灯（無操作10秒で消灯)
--各動作電圧設定変更はLCDボックスを接続します--
　PWSWオフ時に接続して下さい。PWSWオン接続時LCD表示が真っ白になった時はリセットSWを押してください。
--LCDボックスの取り外し--(運用時は接続不要です)
　コネクタを抜いた後、リセットスイッチを押して正常動作を確認してください。

LEDの点灯表示の説明　（動作説明）

最初全部消灯（リセットSW又はP-SWをオフオン時）。ＳＷ１短押しでSW1-LEDが点灯を確認。SW1LEDは無操作10秒後消灯します。
SW1長押しでSW1のLED点灯、同時にSUBのLED点灯、同時にLOADのLED点灯し負荷に電源供給されます。（サブから電源供給）
エンジンを起動しACC設定電圧に上昇するとSUBのLED消灯し、瞬時にMAINのLED点灯、LOADのLEDは点灯継続。（メインからの電源供給）
エンジン停止すると（ACCオフになると）MAINのLED消灯、瞬時にSUBのLED点灯、LOADのLED点灯は継続。（サブから電源供給）
ＳＷ1長押しでLOAD出力オフとなり、すべてのLED消灯。（負荷出力切断・ブレーカー機能）

操作

★較正・条件設定・動作説明・操作とLCD表示

LCDBOXは較正、設定時のみ接続します。

１．較正方法・完成基板は較正済　Ver2.06 以降は電流較正無し、電圧較正のみ

上図の様にMAIN/SUB/ACC端子を電源に接続し、電圧計を付ける。
負荷RLは1.25Ω（10A）と12.5Ω（1A）を出力端子Loadに接続し、電流計を付ける。
SW2/SW3を両押して、電源をONする。
"ｺｳｾｲｶｲｼ"と表示される。
キーを離すと　"ﾃﾞﾝｱﾂREF"　”12500 mV”と表示される。
SW2/3で参照電圧（Refrence）をVin電圧に合わせる。
SW1を長押しすると、ブザーが鳴りDACがスキャンする。
続いて条件設定もできる

2．動作条件設定　　完成基板は初期値で設定済み

LCDボックスを接続します
SW３を押しながらPSWをオン(Riset)すると"ジョウケン" と表示されるのでSW3を離すと次の項目順で設定変更が出来る。長押しで変更記憶して次の設定項目へに移る。短押しで変更せずに次の設定項目へ移る。最後の項目まで行くと運用モードになります。途中でリセットすると変更は保存されません。

設定項目（表示）の説明　　設置前ではサブ端子に9V以上の小容量の電源を接続する　

S ALARM	サブバッテリーの低電圧アラームが鳴る電圧・警報電圧　間欠ブザー
S STOP V	サブバッテリーからのLOAD供給を停止する電圧　　プロテクター電圧
M ON V	メインバッテリー電圧がこのオン電圧に成り3秒後メインから供給される。
M OFF V	メインバッテリー電圧がこのオフ電圧より低くなると瞬時にサブに切り替わる。（メイン保護）

電圧等条件設定説明動画

３．動作・操作と表示　

LCD Boxの接続は較正・設定の場合に必要ですが、運用時はなくても動作します。
Boxを接続して起動した場合のLCD表示は一行目の最初の4桁が負荷電流、その後の4桁がサブバッテリーの電圧がヘキサ表示されます。二行目の最初の二桁がMODF1（変数参照）、スペース、次の二桁がコンパレータ出力が1=High/0=Low、スペース、次の二桁がDAC値です。この表示はサブバッテリーONの場合のみです。注；この運用中表示内容は開発者用としています。運用中LCDボックス接続不要です。
サブバッテリーのOn/Offの切り替えはSW1の長押しでスクロールします。Onの場合SW1LEDが点灯、Boxのバックライトが点灯します。(V2.00では常時点灯)この切り替えはサブ/メインモード時どちらでも有効です。SW1LED、LCDバックライトは無操作10秒後消灯します。　
サブ電圧が”S ALAM”電圧より下がると間欠ブザーが鳴ります。更に下がり”S STOP V”以下になるとLoad端子は遮断され、サブバッテリーOnはOffに変わります。　
LOAD ON時ACC電圧が”M ON V”以上で約3秒間持続するとMainモードになります。メインバッテリーからLoadに出力されます。（V2.00ではロードオフでは出力されません）
メインモードでACC電圧が一瞬でも”M OFF V”より下がるとサブモードに切り替わります。　 ★以下補足事項　較正：　較正、設定、使用説明のPDF説明書　
　　較正時の必要機材はTC10B/C用LCDボックス、負荷抵抗10Ω10Ｗ+3Ω（ステンレス線）、正確な20A電流計、電圧計など。
　　設定： LCDボックスが必要です。SW3を押しながらリセットで設定メニューに入る。詳細は上記pdf
　　基板組立後の較正、使用条件の設定は　較正、設定、使用説明のPDF説明書にも記載電流補正は廃止。

４．動作表示のLEDについて

SW操作表示用LED、サブバッテリ用LED、メインバッテリ用LED、LOAD出力用の計４個
SW操作LEDは操作時点灯無操作が１０秒継続で消灯する。
LOADLEDを独立して配置する方法と、LOADLEDSWに内蔵させる方法がある。ＳＷ１にSW1LEDを内蔵させるかLOADLEDを内蔵させるかいずれでも。直感的な操作スイッチにLOADLEDを内蔵させる方が良いかも知れません。

基板の配線完了後のテスト手順

サブバッテリーのオン/オフ（LOAD出力）の切り替えはSW1の長押しでスクロールします。
　　SW1LED点灯、サブLED点灯、LOAD-ＬＥＤ点灯
エンジン起動し13.0V以上4秒間続くとメインバッテリーに切り替わります。（12V可変電源でテストしても良い）
　　SW1-LED点灯、メインLED点灯、サブLED消灯、LOAD-LED点灯
続いてエンジン停止（ACC-OFF）するとサブバッテリーに瞬時に切り替わります。
　　SW1-LED点灯、メインLED消灯、サブLED点灯、LOAD-LED点灯
　　　この時サブバッテリモードをオフにしていた場合は４秒間サブバッテリーに切り替わりその後全てのLED消灯しLOADもオフになります。
LOADをオフにするときはＳＷ１を長押しします。再度オンするにはＳＷ1を長押しします。
LCDボックスは運用時は必要ありません。再設定時に必要となります。
各切替動作電圧が設定電圧どおりであるか各端子でチェックする

取り扱い注意・Q&A

LCDボックスはジョウケン設定時にのみ必要です。運用時は切り離しを推奨。
LOAD出力中(ＳＷ１オン)にスライドスイッチP-SWをオフにすると誤動作原因となります。SUB、MAIN、LOADのLEDが点灯通電状態になります。一旦P-SWをオン、オフで正常に終了出来ます。
サブバッテリーアラームの解除はサブバッテリーが遮断電圧以上に回復(充電すると)、解除します。
サブバッテリープロテクタ動作時（サブバッテリー停止電圧）はサブバッテリ電圧を充電等で回復後SW1でサブバッテリーをオンして下さい。充電しただけではサブバッテリーオンにはなりません。
ロードオフでも警告アラームは鳴ります。
LCDバックライトは操作時点灯し無操作10秒後消灯します。
動作モードはLEDの状態で確認出来ます。自動切替モードオンオフ、サブ、メイン、Loadの４個。
LEDが点灯しない場合極性を差換えて下さい 。基板Revにより配列、極性が異なります。シルク印刷に従って下さい
出力オンオフSW　（LCDボックスのSW-1）　長押しでLoadオンオフが切り替わります。
P-SWスライドスイッチは長期不使用時オフ。SW1押しながらP-SWオンすると設定メニューに入れます。
端子接続時はプラス端子を先に接続するとショート故障を防げます。逆接にも注意！(ヒューズを挿さずに接続しても良い)
上下2個のGND端子は基板内で接続されています。
配線は太く短く配線する事。（ACCは細くて良い）大電流ではより太く。
市販の中華製ポータブル電源は12Vサブバッテリーと同等ではありません。内部バッテリは12Vではない場合が多く、あくまでAC100Vコンセント出力をメインとしたもので12Vシガソケット出力の容量をよく確認して使用して下さい。
ポータブル電源をサブバッテリとした場合、ポータブル電源を取り外すとMS-PSWの機能は停止します。PICの電源はサブバッテリ供給です。
入出力にヒューズ設置は必須です。（回路内に過電流保護機能はありません）

車載取付時・安全対策

基盤はサブバッテリに近接配置が優利です。サブバッテリ（ポータブルバッテリ）にも太く短い線でボデーアース（マイナス配線）を取ってください。
入出力には20A～10Aヒューズを入れて下さい。ホルダーにヒューズを挿さずに配線し、配線完了後ヒューズを入れるとショート事故防止。最後にマイナス端子に接続する。。
MS-PSW基板は7ｍｍ程度以上のスペーサーで浮かせ適度に通風を考慮して取付ください。20A以内であればファン冷却は不要です。
アルミ板無しの場合は基板裏面には金属遮蔽をして下さい。万一の焼損対策
配線は太く短く！3.5SQ12AWG以上の配線と圧着丸端子(3.5～4mm) が必要です。束ねたり冗長した配線は切替動作に異常を起こす場合があります。設置後の動作確認では5A以上の負荷を接続し。バッテリ端子からMSPSWの端子間に異常な電圧降下が無い事を確認してください。
実装後試運転時には各部の異常な温度上昇が無いか確認してください。
MS-PSWの動作条件に合わない場合もあり、条件設定で対応不能の場合は使用を中止して下さい。

★P-SW操作注意禁止事項★；ロード出力中にP-SWをオフするとFETはオフできず半導通になり故障の恐れがあります。

P-SWをオフにするときはロード出力されていない状態でのオフして下さい
条件設定変更の時はLCD基盤のSW3押しながらP-SWオン、若しくはリセットとしてください。
P-SWはPICマイコンの電源をオフにし待機電流をなくすスイッチです。通常は入れっぱなしです。
マイコンフリーズなどではリセットスイッチの短押です。

★警報、遮断電圧設定★；

サブバッテリー警報、シャットダウン（プロテクタ動作）の動作電圧は基板のSub端子で判定されます。サブバッテリーケーブル線路抵抗による電圧降下分によって補正されますが補正数値を最初は　0mΩとしてください。希望する警報電圧は通常よく使われる負荷機器を接続し希望どうりになる警報電圧を設定して下さい。

★参考接続図例-１

単独ケースに収容する場合はリレー切り替え式ケースの様な形も良い。ページ末尾参照
メイン、サブ共に、太く短く配線する事。メインは常時電源です。　
注：基板ACC入力は信号線です。必要都度SWを追加して下さい。
負荷の冷蔵庫配線は3.5SQ以上を使用し短く配線して下さい。
MS-PSWの設置場所はサブバッテリーに近い場所にする。
Load出力端子はケース取付型シガソケットでも良い。複数設置も。扱う電流容量によって配線太さや、ヒューズなど選定して下さい。
注；　左図端子の極性、配列はRevによって異なります。基板シルク印刷を必ず確認して下さい。
注;LEDの一例3mm砲弾型スモークタイプ。赤青橙白などのカラーバリエーションがあります。光が分散し正面でなくともインジケータとしての役目を果たします。1個当たり0.5mAです。
注;SW1はモメンタリスイッチ（押している時だけオン）です。オルタネートスイッチは使用不可

Rev09,Rev10はサブ、メイン端子配列の変更があります。

サブバッテリプロテクタとしてのみ使用する場合の配線はメイン端子とサブ端子を接続するだけ。メインオープンではメイン低電圧警報アラームが鳴ります
出力スイッチ機能に加えて、 S ALARM Vで低電圧アラーム、S STOP Vで遮断電圧の設定です。　

MS-PSWのオンオフ操作をワイヤレス化する一例

無線リモコン送受セットを使用します。
受信機は1chミニリレータイプを使用し、送信釦は2ｃｈ用を使用すれば【何時でもパワーウィンドウ】と併用できます。動作ﾓｰﾄﾞはモメンタリモード。【何時でもパワーウィンドウ】も同じモーメンタリモードです。
モジュール基板SWをワンプッシュでモメンタリモードの設定モードに入ります。対象のリモコン釦を押すと設定記憶完了。
2プッシュでラッチモード

【何時でもナビ】接続図

【何時でもナビ】Ver04を使用するには【何時でもナビ】サブバッテリ入力端子に ”MS-PSW”のLOAD出力を接続する。ＳＬエブリイホームメイドキャンパーはVer04を使用しています。ＡＣＣ出力よりドライブレコーダーを接続しセキュリティー対策可能としました。(ナビをオフしてドラレコのみ稼働出来ます)

基盤をスペーサーで取付例
中空ジュラコンスペーサー5mm　トラスタッピングM3✕16での取付例
左側の丸（ナベ）の方が良い。
基本的には金属などの難燃材にビスナットで取り付けて下さい。
注意例：負荷がショートしヒューズが無ければ基板が焼損、木製ベースであれば火災の恐れもあります。

参考接続図例-２

参考接続図
車両に実装する、走行充電器、メイン、サブバッテリー、負荷機器との接続図。サブバッテリに近い場所が優利です。
サブバッテリーはポータブルバッテリでも良い。
基板をカラーコンパネボードなどにネジ止め端子台を経由し各ユニットバッテリーに配線する。操作SW、LED表示などパネルに取付る。下記の実装画像を参考にして下さい。過熱しない様にファンを設置する。
分岐はしっかりしたネジ止めなどで接続接触抵抗が少なくなるように。ヒューズ容量、挿入個所は参考です。通電電流値により挿入個所、電流容量を選択してくださいネジ径4mm。配線太さ3.5SQ以上圧着丸端子接続！（AWG12以上）。配線距離が長くなれば配線を太くすること。

《出力スイッチ　SW1の選択 》　注：プッシュロックのオルタネート型は使えません
SWはプッシュオン型（モメンタリ型、タクトスイッチです) 押している時にオンとなるスイッチです。
出力オン表示にLED内蔵すれば分かり易い。いろいろ選択自由です。秋月電子などにあります。
【何時でもパワーウィンドウ】のモメンタリSWと同じです。

★《ワイヤレス化》 　私のエブリイは2chリモコンを使用しています。Aｃｈは【何時でもパワーウィンドウ】の釦、BchをMS-PSWとしてペアリング。受信ユニットはミニリレータイプを使用します。

　シガーソケット接続は接触不良が起こりやすいので
この様なタイプの接続ソケットもある。
50Aタイプ
30Aタイプ

参考接続図例-３

リモコン操作を加えたものです。

　車から離れた場所からMS-PSWを操作したい場合があります。私の場合はMSPSWに接続されている、カーナビの操作、ドライブレコーダーの操作などです。特にドライブレコーダーはセキュリティー上有効なものです。カーナビの操作はキャンプ場などでのカーナビを操作可能とします。様々な用途がワイヤレス操作により広がります。
リモコンは中華製ですが315Mhz受信はリレー版、電源はDC12V、1chモーメンタリモードでの設定で使用可能となります。
待機電流は10mA
送信機はA,Bの2釦でAは【何時でもパワーウィンドウ】、BをこのMS-PSWの切替SWとして使用しています。超便利です。

実装後の動作確認　下記の手順などで動作確認してください　注：2020/09/23　Verup　表示操作変更しました

エンジン停止中。上記の様な参考図で結線確認後、LCDボックスも接続し、基板内P-SWは一旦オフとすると表示は消え、基板内(外)のLEDは全て消灯している。続いてPSW-オンとする。LEDは全て消灯のまま。
SW1を短押しするとSW1LED点灯無操作10秒後消灯。
SW1を長押しするとSW1LED点灯、サブバッテリLED点灯、Load点灯、負荷機器に電源供給される。
そのまま、エンジンを起動するとACC電圧が上昇し13.0V(設定電圧)以上になるとメインバッテリーLED点灯、サブバッテリLED消灯、LoadLEDは点灯したままとなる。エンジンを停止(ACC-OFF)するとメインバッテリーLED消灯、サブバッテリLED点灯
→→ACC自動切替動作の確認
→→クランキング中でもサブバッテリ供給である事の確認
エンジンキーオフ後、SW1を再度長押しするとSW1LED消灯、サブバッテリLED消灯、メインバッテリーLED消灯、LoadLED消灯、負荷機器に電源切断される。　（無負荷であるとLoadLEDはしばらく点灯状態になるのはコンデンサに充電されているからです→初期Ver）
SW1オフ（ロードオフ）でエンジン起動しACC設定電圧以上になるとメインLED点灯、LoadLED点灯しLoad出力される。
Load出力は車両ACC出力と同じになります。キーオフ後はメインLED消灯、LoadLED消灯しLoadオフに成ります。
　Ｖ2.00～ではこの動作ACCオンLoad出力機能は廃止
サブバッテリー警報電圧、遮断電圧等の設定電圧は必要に応じて初期設定数値を変更してください。
　LCDボックスはコネクタから抜いても動作が継続できますが一旦PSWオンオフ、又はリセットしてください。
サブバッテリー警報、遮断電圧は設定電圧と動作電圧の誤差は端子電圧では0.1Ｖ以内ですが実際にはバッテリと基板端子間の線路抵抗などにより設定電圧より高い電圧で動作します。ケーブル補正値でのプログラム動作は不十分かも知れません。補正値0Ωとして希望動作電圧と実際に動作する電圧の差をみて警報、遮断電圧を設定変更してください。
警報、遮断電圧を確認するにはバッテリターミナル電圧ではなく基板のサブ端子電圧で確認して下さい。

その他Q&A　注意事項 モニター報告からの質問が多いものを記載しました　

Q サブバッテリー電圧が設定電圧より高いのに、警報、遮断する
A:　動作電圧はMS-PSWの端子電圧で判定しています。配線ケーブルの電圧降下の可能性があります。
　　　消費電流の大きいものほど電圧降下は顕著になります。　ケーブルを太いものに替え電圧降下を減少対策して下さい
Q ポータブル大容量電源を使用しているが切替時オフ動作などの誤動作が多い。
A:　ポータブル電源大容量を謳っていても大半AC100V出力容量値です。シガーソケットの12V出力は5A負荷で10V台迄降下する粗悪品の報告があります。また12.0V～13.8Vとソケット電圧も大きく異なります。
　　　　ポータブル電源はサブ電源として推奨しません。敢えてAC100V→DC12V電源接続をお勧めします。
　
Q:　冷蔵庫を繋ぐと走行中は良いのですが、エンジンを切るとサブに切り替わらない、又はすぐ切れる。
A:　上記と同じ理由です。サブの容量が減少すると切り替わっても遮断動作（SSTOP）してしまう。
　
Q:　走行中メイン-サブのLEDが一瞬メインに点灯しサブにもどってしまう。連続的、周期的に繰り返す。
A: メイン側配線電圧降下の可能性大。配線を太くしてください。
　　この現象は大電流になる程起こる可能性が高くなる。メイン側の配線が細く、大電流時に大きな電圧降下が発生し、メイン保護電圧まで降下→サブに切り替わる→メイン電圧上昇（ACC）→メインに切替→電圧降下の繰り返し。
　
Q: ブザーがうるさいので外して動作させても良いか？
A:　MS-PSWの動作には問題はありません。、警報が鳴っていずれ近い時間に遮断されるという警告です。
　　　外して使うといきなりLoadが切れたのは何故？という事になります。テーピングすると音量が半減します。
　
Q:　SSTOP 11.5V SALARM 11.0 と逆転可能ですか。？
A: 可能ですが、警報が出ずにいきなり遮断される現象になります。MS-PSWの故障と勘違いされます。
　
Q:サブバッテリー警報がまだバッテリー電圧が設定電圧以上あるのに警報が鳴る。
A: バッテリ端子電圧と基板の端子電圧に差があるからです。配線を太く変更してください。負荷が大きいほどこの傾向が強くなります。
予測可能な場合は設定電圧を下げて下さい。
　
Q:　動作中（ロード出力中）にオフすると中途半端に電圧が発生し誤動作する。
A: 基板内PW-SWをロード出力中オフするとこの状態になります。PW-SWは長期不使用時の暗電流防止スイッチ、オン時リセットとしての役目です。SW1オフ（ロードオフしてから）の後PSWオフとして出力されていない事を確認してください。ロード中P-SWオフは禁止事項ですする故障する場合があります。
　
Q: 遮断電圧が設定より高い電圧で警報が鳴る、遮断するのは何故？　一番多い質問です
MS-PSWはソフトウェアによってケーブル補正抵抗を設定し電圧降下分をプラスして判定できる様になっています。→この機能は廃止
過分な補正をする事が要因です。補正値を”00000mΩ”に変更して様子を見て下さい。補正対応ソフトは未定2020/10/01
補正値を正確に入力するのは難しければサブバッテリー配線+－共に配線を太く短くし、補正値は”0000mΩ”としてください。
　
Q:警報ブザーを停止したい　
A: 設定で停止する方法はありません。お勧めしませんがブザーを抜いても他の機能は動作します。
ブザーは着脱式ですので中間にオンオフSWを設ける事も自由です。テーピングで音量は半減します。
　【サブバッテリー警報、プロテクターはサブバッテリーを上げてしまわない、回復不能にしない為の安全機能です】
　
Q: LOAD LEDがLOADオフしても消灯しません。
A: 無負荷時は出力コンデンサ充電分によりLEDはしばらく点灯し徐々に消えます。。
　
Q: SW1長押ししてもLOADオンしない　
A; サブバッテリ電圧が遮断電圧以下ではオンしません。負荷が重い場合は電圧降下でオンしない。
　
Q: SW1長押ししてもLOADオフしない　
A; P-SWをオフオンしてみてさらにリセットして下さい。それでも復旧しなければ故障です。
　
Q: SW1押して反応しない時間がかかる　
A; SW1プッシュスイッチの接触不良です。モメンタリSW、タクトスイッチなど良質のものをお使い下さい。
　
Q: SW1を運転席から操作したいがその方法は？
A; 操作だけならモメンタリ型のワイヤレスリモコンを使用する。LED表示も可能とするにはブログ記事を参考に。
Q: アラームが鳴らずいきなり遮断する　
A; 遮断電圧が警報電圧より高い設定になっているかその差が少ない
A: 負荷電流が大きく、配線容量不足でプロテクト電圧まで電圧降下する。
　
Q: 出力オンオフSWで負荷がオフできない
A: 常時LOAD-ON　はFETが破壊の故障パターンです。使用停止、故障修理が必要です。
　
Q: LEDの明るさが異なる。SW1LEDが周囲が真っ暗だと薄暗く点灯（点滅）する
A:　正常です。同じ規格のLEDで統一すれば同一の明るさになります。
A: SW1LEDはオフ時でも真っ暗な環境では薄暗く点灯しますが正常動作です。（3.3K→10Kで改善しますがLEDによっても異なる）
　
Q: TC10Cでの走行充電と併用しているが、満充電しているにも関わらず充電電流が低下しない」
A:　サブバッテリーに何か負荷機器を接続していないか？　充電オフ時放電電流がゼロですか
　
Q:メイン電圧の電圧検出はメイン端子では無いのですか？
A: ACC端子電圧で検出判断しています。メイン端子電圧の電圧降下の影響を受けにくいから等。
　　
その他異常動作の質問時、各端子電圧、設定電圧を記録して下さい。
このページの説明とモニター販売で所有する基板と操作、動作が違うなどの時はメールにてご質問ください。
　
基板Revの相違で端子配列の相違、ソフトVerの相違で動作、LEDの点灯に相違があります。

■ 車載実装例　　自車に搭載

車載実装例（2021/03リニューアルした画像です）
サブバッテリなど操作をここにまとめ集中操作出来る様にしました。

パネル操作ＳＷ1の長押しでLOADオンオフ。LOAD出力後トグルスイッチ3回路収容しました。【何時でもナビ】【何時でもナビ】ＳＷもあります。LOADから冷蔵庫専用シガーソケットを設置しています。

前面パネル蝶番ハネ上げ式
　製作点検が楽です。基板取付はベースの板切れを内装樹脂ボードにネジ止めし、これに木ネジ止めとしました。緑基板がACC連動サブバッテリ、メインバッテリー自動切替器"MS_PSWユニット"。6連端子台を使用し配線は圧着丸端子接続。分電盤SWは小型の物で、配線、ＳＷ容量は使用機器に合わせて十分余裕のある材料を選択します。
前面パネルは3mmシナベニヤ板に表面は100均の樹脂板を合わせて使いました。LED、トグルＳＷはドリルで丸穴を開けて画像の様に取り付けます。上側に蝶番2個を付けてバタバタしない様に下側マグネットロックとしました。

★ターゲットは特に冷蔵庫を想定していますが切替時の瞬断についても高速切替で対応しています。スマホなどに充電できる電源。カーナビも上記追加回路で【何時でもナビ】化出来る。10A以下の大半の12Ｖ機器は使用可能と思います。12Ｖ炊飯器のタケル君とか電気ポットとか、防犯用24時間録画のドライブレコーダー。回路内で電流制限はなく10Ａ程度としヒューズを入れる事。サブバッテリ低電圧プロテクタ機能やメインバッテリ保護機能により安心して12V電源が何時でも使用可能とする事。様々な場面での検証を全て実施しているわけではありません。不具合が生じたなどありましたらお知らせください。
突入電流が大きいモーター機器などはご注意ください。　
★車載冷蔵庫はAC100Vでコンプレッサー駆動の為にインバーターを内蔵しているものが殆どです。12V電圧がある程度低下しても冷却能力は低下しませんが電圧低下分電流が増加し効率が悪化します。DCコードが細く長いものが付属している場合が殆どです。最小限の長さの3.5ＳＱに交換しましょう。

考察
★ゲートドライブが簡単な回路で済むPchFET　2SJ334 オン抵抗29ｍΩで組み上げるとFET1個当たり20Aで11.6Wにもなり2個で23.2Wもの損失となります。大容量アルミヒートシンクブロックを使用した上に冷却ファンをガンガン回さなければ実用になりません。MS-PSWでの　LFPAK TSMN0R9-25TYLDを使用すると、1個あたり僅か0.4Wです。20A連続使用でなければ放熱は不要です。
★ケーブル補正付きのアラーム機能はオーバースペックであり補正機能は廃止予定です。またL1コイルと470uもパルス性電圧降下を補正するものですがこれもオーバースペックであり廃止予定です。コスト削減ではなく、シンプルイズベストです。2020/04/25
★回路的にはシンプルでしたが、思わぬトラブルに悩まされました。大電流切替時のリンギングでこの対策には絆創膏的対策ではなくリンギングを発生させないノウハウが必要でした。現在は対策済み、ほぼ完璧です。2020/08/15
★モニター報告から誤動作情報が寄せられますが、殆どが細い配線、長い配線による電圧降下によるものです。基盤はサブバッテリに近い場所が優利です。マイナス線も同様に。バッテリ電圧と基板の端子電圧の差を極力少なくする事！
低圧大電流の基本的な欠点です。負荷が長くなる様ならAC100V高圧配線に切替えるべきかも。冷蔵庫もAC100Vが有利になります。
12Ｖ車載冷蔵庫のDCケーブルも付属品は1.25SQを使用し3ｍもあるケースが見受けられますが大きな電圧降下が発生します。
★一時的に警報遮断電圧を下げてトラブル回避は可能ですが、根本的には配線ロスを解決しましょう。
★A,B　バッテリ自動切替器としても使用可能。ブログ記事で提案★
　　　　2個のバッテリを自動的に切り替える接続と設定方法を説明します。

Ａバッテリをメイン端子に、Ｂバッテリをサブ端子に接続
Loadに負荷機器を接続
設定条件変更　M ON V 12.5V M OFF V 11.5V　S ALARM 12.0 S OFF V 11.5V
ACCとメイン端子接続し、SW1長押しでLoadにはメインバッテリから供給される
メインバッテリ電圧低下し11.5VでLoadにはサブバッテリに切替わる
サブバッテリ電圧が11.5VになるとLoad出力はオフとなる。
アラーム鳴動を停止する設定は出来ませんがブザーを抜いても動作に問題はありません。

上記設定は一例です。設定可能範囲内で自由に変更可能です。24時間カメラ監視電源、ドラレコ電源、防災用途などに活用可能かと思います。　しかし安全面に重大な影響を及ぼす用途に於いてのご使用は差し控える様にして下さい。
★ドライブレコーダー24時間運用に

　走行中はメインバッテリで通常録画、キーオフでサブバッテリに電源切替。サブバッテリはTC20C等で走行充電可能。

　実装用完成基板セットのモニター販売開始しました。スイッチLEDのリード線付限定セットです。

★暗電流対策に・車盗難対策24時間ドライブレコーダ搭載にも活用！

サブバッテリ搭載車では　MS-PSWが活用できると思います。
近年ハイブリッド車のシェアが20％以上にもなる現状問い合わせも見られるようになりました。
補器バッテリの容量は大きくなく到底一晩であっても弱ったバッテリでは上がってしまいやはりサブバッテリ搭載が必要です。
容量は少なくても短時間の走行充電が可能なTC20C走行充電器とリン酸鉄リチュームイオンバッテリとの活用も車中泊、キャンピング用途以外の活用も可能です。

★読者モニター報告

★川崎市のT・A 様　からのモニターレポート2019/
みんカラ　"月の花さんです。ホンダフリードプラス　ACC ,サブバッテリー自動切替器　非常にわかりやすく紹介して頂きました。実装例、参考になります。LED、操作SWの取付パネルの例

★北海道のM・Y様　から動画で頂きました　　2021/04/17

MS-PSW 操作スイッチ、LEDランプ表示をセンターコンソールに設置されました。同時にメインサブのモニターが出来る電流電圧計も設置されました。利便性に於いても素晴らしい出来栄えだと思います。

★東京都の　K・M 様からのレポート　・サブバッテリーはポータブル電源　2020/10/07
	ケースはタカチTW13-5-18 ロールオーバー画像はケース内部主な用途はエンゲル冷蔵庫　寸法図pdf ケースに入れる場合、5A以内で使用する。通気孔を空けるファン設置する等基板温度上昇に注意して下さい。を
	サブバッテリーはポータブル電源です。 Smart Tap製PowerArQ 『まだ使い始めたばかりではありますが、メインバッテリーとサブバ手動で切り替える煩わしさが解消され、接続した機器にも優しいため、とてもいいです。この様な便利な機器を開発、ご提供いただき、ありがとうございました。』注意：ポータブル電源の12V出力の容量不足で電圧降下が大きい場合が有ります。その対策ケースに入れる場合、5A以内で使用する。通気孔を空けるファン設置する等基板温度上昇に注意して下さい。を
★栃木県　T・A　様の設置例
	TC20A走行充電基盤（左側）と並べてMS-PSWを配置
★兵庫県　M・H　様の設置例
	TC10C走行充電基盤　2台並列の上部ケースにMS-PSWを内蔵されています。ケースカバーにSW,LEDを配置されています。ケースに入れる場合、5A以内で使用する。通気孔を空けるファン設置する等基板温度上昇に注意して下さい。を