スポット溶接機不要の自作リチウムイオン組電池の作り方 How to build No welding 12V RECHARGEABLE BATTERY 4s 18650 lithium
HTML-код
- Опубликовано: 9 сен 2024
- 今回は溶接機不要でリチウムイオン組電池を作る方法を考案して作ってみた内容を公開します。
組電池とは、18650などの単電池を直列や並列につないで、電圧や容量を高めた電池ことです。
電動工具のバッテリーなど、ほとんどのリチウムイオン電池は円筒形にしても、ラミネート型にしても、直並列で組まれて、組電池の形で使われています。
普通はタブと言われるステンレス板をスポット溶接機を使って、組電池を作ります。
が、普通にDIYしている人でも、買うまではないかな、と聞きますし、火花怖いから違う形で作れればな、と言う意見も聞きます。
そこで、それを叶えられるような方法を考案してみました。
しかも、このアイディアだと、溶接しないので、組電池にした後も、劣化した単電池だけを交換することが容易です。
組電池が劣化してきた場合でも、劣化した単電池のみの交換を容易にできれば、経済的に使えると思いま
す。
こういうアイディアから今回のスポット溶接機不要の組電池を作ってみることにしました。
疑問・質問、はたまた改良点、コメントください！
役に立ったら、高評価とシェアも嬉しいです。 ＼(^o^)／
■Parts list （Amazonリンクです。）
・Ｍ４インサートナット 長さ8ｍｍ
amzn.to/3aOXcSt
・Ｍ４ナット
amzn.to/2WVCmZC
・Ｍ４ｘ１５
amzn.to/3rGXhNS
・Ｍ４ｘ２０
amzn.to/3rDrXzM
・ダブルコード
amzn.to/2MmH68B
・４ｍｍ丸端子
amzn.to/3n5B5d6
・３ｍｍ収縮チューブ
amzn.to/3rHcC0X
・ABSフィラメント 白
amzn.to/3aP95b7
★造形ファイルの公開サイト
www.thingivers...
-------------------------------------------------------------------------------------------------
ISOLA（イソラ）は1回の充電で最大130km走る自転車バイク『Eサイクル』を2011年から作っています。
〜プロフィール〜
有安勝也 1983年生まれ 長崎県出身
2008年の燃料高騰をきっかけに、コンバーションEVに着目。
実際にRX-7をEVにコンバーションしたRX-7EVを製作、ナンバー取得もしました。
しかし、高額になりがちなEVではなく、手の届きやすいものをと考え、原付きの電動版『Eサイクル』を開発。
2010年、初号機が完成。
当時、自転車型の電動バイクは珍しく、全国から見学者や取材多数。
2014年、ISOLA㈱を設立。
「便利かつ自給的なライフスタイルを提供する」をミッションに運営しています。
このチャンネルではEサイクル、EV、蓄電池、ソーラー発電、修理、DIY、リサイクルなどの自給的なライフスタイルに役立つテーマを取り上げます。
試作や実験、作り方などを公開して、視聴者さんのコメントや評価をもとに、改善し、より良いライフスタイルを構築し、共有したいと思いながら動画配信していますので、コメントやgoodボタン、頂けたら嬉しいです。
RUclipsで得た収益は「便利かつ自給的なライフスタイル」構築のための試作開発に使わせていただいています。
-------------------------------------------------------------------------------------------------
動画中の工具等、お探しであれば、こちらからどうぞ。
■３Dプリンタ Anycubic MEGA X
amzn.to/2KKPIoU
■ワイヤーストリッパー
amzn.to/2D1N6ej
■はんだごて
amzn.to/2S1AGNS
■デジタルマルチメータ
amzn.to/2FDs2NT
■ニッパー
amzn.to/3azVSAi
■ヒーターガン
amzn.to/3gaaNUR
-------------------------------------------------------------------------------------------------
■自転車をEサイクル化（原付化）する仕事もやっています。
お気に入りの自転車をオーダーメイド原付にしてみませんか？
【HP】
www.isola-japa...
【Facebookページ】
/ isola.jp
特に断りのない限り、この動画のコンテンツはCreative Commons Attribution 4.0 Internationalのライセンスに基づいてライセンスされています。
CC BY-NC 4.0
＊ハウツー動画が多いですが、参考程度にしてください。動画を参考にして作業を行う場合でも、ご自身の責任のもと行ってください。事故等が発生しても、一切の責任を負いません。
直列並列がまだ理解しきれていない高校生ですが、この動画を見てBMSに関する並列を理解することができました。
容量を増やす際には各セルを並列にして本数を倍にするということですね。
このやり方は「バネ（余裕、トレランス）」が全くないのでダメ。
電池は発熱し、さらに内圧も上がるので電池の直径や長さは使用中に変化する。
また環境温度も変化するし、フレームのプラスチックも変形するし、機械的な振動も加わる。
このような状況で、接点の接触抵抗を安定して維持するには、2mm程度のストロークを持ったバネが不可欠。
また、電気を流す都合上金属の表面が周囲の物質と化学反応しやすいので、
接点の材質は「銅合金に金メッキ」が望ましい。。
この動画で使っているネジの材質は、「鉄」や「ニッケル」、「ステンレス」等なので、
化学的にも電気的にも不利。
また、接点1個だと信頼性低いので、最低でも2個にすべき。
専用の部品（コンタクト）が安価に手に入るので、それを使った方がいい。
私は4mmピッチのコンタクトを使っているので、
18650なら2〜3接点、32700なら3〜4接点使える。
1接点あたり定格5Aなので、4接点なら定格で20A、
短時間なら50Aぐらいまで流せる（つまりバッテリーの限界まで使える）。
具体的なコメントありがとうございます。
改良の参考にいたします。
あの～組電池を作る際に接点を繋ぐのはほとんどの場合ニッケルストリップですよ?今まで組電池をバラして来ましたけど全てがニッケルストリップでした。金メッキ?見たことありませんｗ
脳内DIYなのかな?
@@chimpwax 普通の組電池は電池をニッケルストリップを溶接してつないでいます．こちらの方は溶接せずに，適当な「接点」部品でつなぐとしたらどのようなものを使うべきか書いてらっしゃるわけです．まずは接点での抵抗を小さく安定なものにする必要がありますから，高級オーディオのような金メッキが必要ということでしょう．
端子に使っているM4のボルト
いろいろな、材質があるので、
ステンレスやニクロムメッキとか、真鍮とかですね。
どのボルトが抵抗、少ないのか気になりますね。
これだけ電池をつなぐと、ボルトの電気抵抗も
相当な量になるかと思います
素晴らしい。。。ここまで自分で作れるんだったら満足ですね。
直列使用ホルダー。。。多めに作って置くと追加が容易に出来ますね。
自分はパイプで作ったが、色々やってみたが接点部分が上手く行かない。
スプリングを利用したが、そのスプリングが錆びて失敗。
この動画を見てれば、違ったやり方に成ったかもと、後悔。
手間と材料をケチると、ダメですね、ロクなものは、出来ません。w。
＋側、ワッシャーとバネの組合せで手間が１つ減りそう。
良いアイディアですね！
ネジを片側のみにして、プラス側をバネのバネ力で接点すると。
改良を試みてみます！
バッテリーケースがバラバラで配線で合体している状態はグニャグニャしてて危なっかしいので、
ケースの側面に連結パーツをつけたらいいと思います。容易にはめ込んで合体できるようになっていると
全体を持ち上げたときに配線が引っ張られることがありません。
素晴らしいアイディアとコメント、ありがとうございます！(^^)
たしかに少し動くので、置型出ない場合、使いづらさを感じる部分があります。
アップデートVerを只今、製作中ですので、そういった要素を組み入れる検討をしてみます！
充電やバランサとしてはいいにしても、放電8Aのスペックを考えるとBMSとバッテリーセル間の配線があまりに細く見えます。放電電流が上がった時にBMSとバッテリーに繋がった配線が真っ先に燃えそう。
コメントありがとうございます。
BMSとバッテリーセル間の配線は電圧などの監視用の配線ですので、そこに大きな電流は流れません。４８Vや９６Vなどの組電池でも、そこの配線はこれくらいの太さになります。
18650の電池ケースが一般販売されればいいのになぁ
事故を誘引することになるので難しいのかな
ボルト使うのは長さ調節出来て良いけど、電池の着脱がちょっと面倒くさいな
たくさんの電池をこの方法で使おうとすると、そういう考えもあると思います
より効率的に改良を加えるために…
実験的にスポット溶接を導入してタブを溶接しましょう
早速の返信ありがとうございます。また、質問があります。
①私、14.4vにインパクトドライバーの電池が死んで使えません。そこで、外付けの電池ボックスをつくり、保護基板付きの18650電池を4本直列に入れて腰に付けて、約１ｍの電線で14.4Vの電力を取り出し、インパクトを使えないかと考えています（自己責任で）。電線の太さなど注意点があったら教えてください。
②RUclipsでは充電器のMiBOXER（８本入り）を使っておられますが、私は４本入りのMiBOXERを買おうかと思っていますが、機種番号C4（1.5A充電）とC4-12(3.0A充電）のどちらを選んだらいいか迷っています。どちらとも放電機能はありません。放電機能は必要でしょうか？よろしくお願いします。
コメントありがとうございます。
私の知識の範囲でご回答させていただきます。
①配線の太さは放電電流値の値によって決まります。
インパクトドライバの出力を確かめましょう。
仮に８０W出力だとした場合に流れる電流値は80W/14.4V＝5.555Aということになります。
こちらのサイトに配線の許容電流値の目安が表記されていますので、参考にして、配線の太さを決めます。
参照元（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/know/densen11-1.html
２倍の許容電流値を選んでおけば安心かと思います。
5.5Aの場合は、2C（２芯線）で1.25sqか、2.0sqあたりでしょうか。
配線の種類は配線が動くことになると思うので、工場機械等に使われるVCTFあたりが良いと思います。
配線の種類に関してはこちらのサイトが参考になります。
参照元（電線・ケーブルの種類と特徴・規格 | 電力・通信ケーブル）
electric-facilities.jp/denki6.html
あとは私が想像できうる範囲の注意点として、考えられるのは、
①インパクトドライバ側の端子と、電池側の端子でのショート
②配線を引っ掛けたりした場合の配線抜けなどでのショート
③腰につけた場合の電池側のショート
いずれにせよ、絶縁と接触不良などが心配点だと思います。
そこをクリアできれば、使える電池になると思います。
また、電池ケースは１個２８５円（税抜）で販売してますので、ご興味があれば、お声掛けください。
②おっしゃっている充電器はこちらでしょうか？
amzn.to/2Mbgesm
私としては、ゆっくりの充電で良いと思うので、1.5A充電を選びます。
動画でも伝えていますが、充電が一番、事故に繋がりやすい使用シーンです。
急速な充電も良いのですが、精度が悪い充電器だと、見誤って充電中に事故を起こすよりは、ゆっくりの充電のほうが安全だと考えるからです。
このMiboxerも内部抵抗値などをみて、充電電流値を決めているようですが、私としては、信用しきっているわけではないので、充電中も温度チェックなど行っています。
今は、こちらのカスタマイズを施しているので、少しは安心感が増えました。
（【新提案】￥200で簡単に安全なリチウムイオン電池充電器にアップグレード！ 仕組みも詳しく解説。）
ruclips.net/video/8nES8jKhX4k/видео.html
リチウムイオン電池にはメモリー効果がないので、継ぎ足し充電しても、電池の放電性能は下がりません。
ニッケル水素電池や、ニカド電池にはありますので、気になるところだとは思いますが、18650電池の充電には放電機能は必要ないと思います。
リチウムイオン電池の長寿命条件などについてはこちらのブログにまとめていますので、参考にされてください。
www.isola-japan.com/wp2/2020/11/30/リチウムイオン電池の長寿命条件/
参考になれば、幸いです。
注意追加 雨天・屋外作業時用の防水、ケーブルが絡んで二次災害しないように ①カールケーブル使用 ②断線しやすくするコネクタ(例 ポット)、充電量が異なる電池を組み合わせないように4本づつ色分け、など。
@@mizuasa6163 コメントありがとうございます！
断線しやすくするコネクタ（例ポット）、これはマグネットタイプのコネクタですね！確かにこういったものがあれば、無理な引張の時に、外れてくれるので、結線部分などに無理な力が入ったりしないので良いアイディアですね。
作業中だとどうしても、配線を踏んづけたり、引っ掛けたりしてしまいますよね。
充電量が異なる、容量が異なる電池を組み合わせないようにするというのも、とても重要なポイントですね。過放電を防ぐことに繋がりますね。
追加コメント、ありがとうございます。m(_ _)m
リチウム電池に関心があって、繰り返し動画を見ています。質問があります。①プロテクタ付き18650を組電池ケースに入れた場合、ケースに付けたBMSの機能と各セルについてプロテクト機能と重複して問題はないのでしょうか？別の充電器で充填した18650電池をこの組電池ケースに入れて出力だけする（充電しない）場合はBMSはなくても大丈夫でしょうか？よろしくお願いします。
コメントありがとうございます。
質問に私の知識の範囲で答えさせていただきます。
①プロテクタ付き18650ですが、恐らく、過充電保護、過放電保護、短絡保護、過電流保護の1セル保護基盤ではないかと思います。これを前提に回答します。
実際には、重複して使用したことはありませんので、結果としては、なんとも言えないところです。
過充電保護、過放電保護は電圧ベースでの監視ですので、重複しても、恐らく問題はないと思われます。
しかし、過電流保護、短絡保護に関しては、電流検出を保護ICで行っています。
そのため、重複して、つまり、並列で保護ボードを接続していることになると考えますので、放電、充電電流が、それぞれに分流することによって、検出電流値が半分になる可能性があり、問題があると思います。
BMSボードの機能もたくさんあり、種類にもよるかと思いますので、ご心配な場合は使用されるBMS製造メーカーに問い合わせるのが一番かと思います。
今後、BMSとプロテクタ付き18650での実験もやってみます。生セルと混ぜた時の挙動なども見てみたいですね。
②BMSなしで放電をする場合ですが、過放電になる可能性があります。
極端な例としては、4.0V、2.0V、4.0Vの電池を直列に組んで放電した場合、BMSがあれば、2.0Vの電池を過放電保護により、放電をストップしてくれますが、ない場合は、放電し続け、最悪の場合、0Vになってしまします。
もちろん、4.0Vの電池も放電し続けますので、0Vの過放電状態になる恐れがあります。
また、短絡保護も効きませんの、細かく言えば、問題はあることになります。
手間にはなりますが、ご自分で電圧などを確認しながら、短絡に気をつけて、放電することは可能です。
その場合でも、組電池の構成に対して、少ない放電電流値と、少ない使用時間、短絡がない状態での場合は、問題はないわけではありませんが、小さいかと思います。
こちらのページに、リコー電子デバイスの人が書かれたリチウムイオン電池保護ICの仕組みが解説されています。
単セル用、多セル用の保護についても、とてもわかり易く、詳しく書いてありますので、参考になれば幸いと、リンクを貼らせていただきます。
www.zuken.co.jp/club_Z/zz/tech-column/20190627_r012.html
コメント、ありがとうございます！
御回答ありがとうございました。また、質問ですが、ショートに対してはヒューズで対応できないでしょうか？よろしくお願いします。
私の知識の範囲でご回答します。
ショートに関しては、ヒューズより先のショートに対しては、ヒューズで対応出来ます。
ヒューズより前のショートは、防げませんので、できるだけ電池側に近い場所にヒューズを設置する必要があります。
また、短絡保護機能があるプロテクタ付き18650電池を使えば、ヒューズより前の短絡も保護出来る可能性があります。
短絡や絶縁に関しては、２重、３重での保護を推奨します。
@Mizu Asa さんの追加コメントも参考にしてください。
接触抵抗はどの程度だっのでしょうか？
10mΩだったら溶接の代わりになるかなぁー
コメント、ありがとうございます。
接触抵抗は測定しておりませんが、ネジの締め付け具合にも寄るので、ばらつきが出そうだと思っています。
仮組みを前提にした使用を想定していますので、長期運用には向かないかもしれません。
電池ホルダーのようなものも、最近はちらほら見るようになってきたため、そういったもので、組電池を作るものをアップしたいとも考えています。
ワイヤストリッパーの刃の向きが自分とは逆みたいです。(・・?
電池ホルダー売って欲しいです。買います。
嬉しいコメントありがとうございます。m(_ _)m
ただ、まだ試作レベルです。
ご了承頂ければ、保証なしですが、お安くお渡しします。
こちらまで、メール頂ければ助かります。
info@isola-japan.com
私も欲しいのですがお一つおいくらでしょうか？
@@kousosful 十分良心的な価格で満足です。ただ、組電池としては直列はバラツキの関係で４直列２並列以上は難しい。今は全て並列８本を５Vにして高圧はＤＣＤＣコンバータ変換かインバータＡＣ変換してます。バラ電池は並列が効率最高。
２直列を想定してます
すいません。ビニールを被せて引火の危険性は無いでしょうか？
コメントありがとうございます。
ビニールを被せること自体が引火に繋がることはないと思います。
どこか別の場所から火が出て、それがビニールに引火するかと言われましたら、そうかもしれませんが、どのようなシチュエーションを想定してのご質問かがわかりませんでした。
そうですか。どうもありがとうございました。