第35話 | 220V の家庭用電源を屋外に持ち出せたらどれだけ便利?自作の多機能ポータブル電源で、自前の電気でご飯を炊いて火鍋までできる

18650 を 54 本使った 3S18P 12.6V 36Ah のポータブル電源ボックス:220V インバーター + ワイヤレス充電 + USB + ソーラー充電 + 温度制御ファン

クリエイターは 5C 放電の 18650 を 54 本(内部抵抗約 16mΩ。先に内部抵抗と電圧を測り、20mΩ のものは選別・交換)を 3 連の連結式ホルダーに装填し、3 直列 18 並列、満充電 12.6V、36000mAh のパックを組みます。プラス極には短絡防止の絶縁紙を貼ります。AWithZ の大出力スポット溶接機でニッケルストリップを 2 枚重ねてスポット溶接しますが、途中で 2 本の溶接ペンが接触してストリップとセル 1 本を貫通させてしまい、そのセルを外して新品に交換しました。120A のバランス機能付き BMS を取り付け、総プラス・総マイナスは銅線を巻いてハンダごてでたっぷりハンダを盛って引き出し、絶縁紙とガラス繊維テープで包みます。ボックスには双方向スマートメーター(シャント付き)、220V コンセント、電源スイッチ、USB 90W 急速充電モジュール、ワイヤレス充電モジュール、5–30V 入力の CC/CV 昇降圧充電モジュール(出力 12.6/12.8V に調整、約 5A、ダイオードを直列)、600W/ピーク 1200W の純正弦波インバーター、ファン 2 個 + 40℃ サーモスタットスイッチ 3 個並列(インバーターのヒートシンク、BMS、昇降圧モジュールに 1 個ずつ)を取り付け、最後に取っ手を付けます。ご飯を炊いて火鍋ができ、電動工具を動かし、電動バイクの緊急充電もでき、5–30V の充電器やソーラーパネルなら何でも直接充電できます。

成果

手順13 ステップ · 画像をクリックで元動画へ

1. 
   1. 完成品と機能の紹介

   18650 を 54 本使った超ロングパック。スマホを置くだけでワイヤレス充電、Type-C/USB、1200W の 220V 家庭用電源、ソーラーから直接充電できます。

   00:00 – 00:28
2. 
   2. 内部抵抗と電圧を測り、不良セルを交換

   新品セルでも測定は必要です。この 5C 放電のロットは内部抵抗約 16mΩ で、20mΩ に達した数本はすべて 16mΩ の揃ったものに交換しました。

   00:28 – 00:55
3. 
   3. 3 連の連結式ホルダーに装填、プラス極に絶縁紙

   連結式ホルダーは自由が利く反面、一体型ほど頑丈ではありません。プラス極に絶縁紙を一周貼って外装の擦れによる短絡を防ぎ、上のホルダーをかぶせて 3 直列 18 並列、12.6V、36000mAh にします。

   00:55 – 01:23
4. 
   4. 大出力スポット溶接機でニッケルストリップ 2 枚重ねを溶接

   放電電流が大きいのでニッケルストリップを 2 枚重ねにします。この機種は威力が強く、さらに 2 枚重ねても問題ありません。クリエイターは自動トリガーに慣れていますが、機械はフットペダルのトリガーにも対応しています。

   01:23 – 01:50
5. 
   5. 事故:溶接ペン同士が接触、セルを貫通して交換

   2 本の溶接ペンが触れ合って 2 枚重ねのニッケルストリップとセル 1 本を貫通してしまいました。ストリップを切断し、そのセルの連結ホルダーを引き抜いて新しいセルに交換して戻し、ストリップを短く切り直します。ストリップを全部剥がすよりパックへの影響が小さい方法です。

   01:50 – 02:18
6. 
   6. 120A バランス機能付き BMS を取り付け、総プラス・総マイナスを引き出す

   外側を絶縁紙で包みます。120A のバランス機能付き BMS。総マイナスはバランス基板の出力端から取り、総プラスはバランス基板を通しません。接続部は銅線を巻き、ハンダごてを最大にしてたっぷりハンダを盛ってからテープで包みます。バランスリードを接続し、両側面に絶縁紙、両端にガラス繊維テープを巻きます。

   02:18 – 03:26
7. 
   7. ボックスに穴あけ:メーター/コンセント/スイッチ/USB/ワイヤレス充電/ファン

   BMS はパックに固定します。双方向スマートメーター、220V 出力口、電源スイッチ、USB+Type-C、充電入力口(ステップドリル)、冷却ファン穴の配置を決め、USB 充電モジュール、ワイヤレス充電モジュール、メーター、スイッチ、220V コンセントを取り付けます。

   03:26 – 04:19
8. 
   8. メーターのシャントを配線

   総マイナスに丸端子を付け(圧着工具がないのでハンダ付け)、シャントの入力端に接続。予備のプラス線をシャントのプラス入力に接続。フラットケーブルでメーターとつなぎ、シャントの出力端を総マイナス線に接続してシャントを固定します。

   04:19 – 04:46
9. 
   9. 600W/ピーク 1200W 純正弦波インバーターを接続

   総プラス線 + 予備の細いプラス線をインバーターのプラス端子に差し込んで締め付けます。総マイナス端から細い予備線 4 本をインバーターのマイナスへ。インバーターを固定し、220V 出力コンセントと制御スイッチを配線して通電、正常に動作します。

   04:46 – 05:18
10. 
    10. 5–30V 昇降圧充電モジュールを取り付け、12.6V に調整

    入力ポートにプラス・マイナス線を接続。CC/CV 自動昇降圧モジュールは 5–30V 入力に対応します。プラス出力にダイオードを直列に入れ、予備 4 組の線のうち 1 組を充電線にします。テスターをダイオードの出力側に当て、モジュール出力を 12.6 または 12.8V に調整。マイナスをつなぐと充電が始まり、動作電流は約 5A です。

    05:18 – 06:08
11. 
    11. ファン 2 個 + 40℃ サーモスタットスイッチ 3 個を並列

    吸気 1 個、排気 1 個の 2 ファン。3 個の温度スイッチをそれぞれインバーターのヒートシンク、バランス BMS、昇降圧モジュールのヒートシンクに貼り、配線はすべて並列に。どこか 1 か所でも 40℃ を超えるとファンが回り、3 か所とも 40℃ 未満に下がるまで止まりません。

    06:08 – 06:58
12. 
    12. ワイヤレス充電と 90W USB を接続、ネジ止めして取っ手を装着

    予備の 3 組目の線をワイヤレス充電モジュールへ、4 組目を 90W USB 充電モジュールへ。ネジを締めて仕上げ、取っ手を付けます。

    06:58 – 07:25
13. 
    13. 使用シーンのデモ

    釣りをしながら火鍋、屋外の修理でそのままコンセントに差す、電動バイクのバッテリー切れの緊急充電。5–30V の充電器やソーラーパネルなら何でも直接充電できます。

    07:25 – 07:55

部品表

画面の読み取り値

クリエイターのコツ

• 新品セルでも内部抵抗と電圧を測り、内部抵抗が大きいものを除外して揃える 00:42
• 連結式ホルダーの利点:溶接で貫通したセルだけ引き抜いて交換でき、ストリップを全部剥がさなくてよい 01:54
• 大電流放電にはニッケルストリップを 2 枚重ね。総プラス・総マイナスの接続部は銅線を巻いてからたっぷりハンダを盛って補強 01:36
• 総プラスはバランス基板を通さず、総マイナスはバランス基板の出力端から取る 02:38
• サーモスタットスイッチ 3 個を並列:どこか 1 か所でも過熱すればファンが回り、全部冷えるまで止まらない 06:44
• 昇降圧モジュールの出力はテスターで 12.6/12.8V に調整してからバッテリーに接続する 05:48

つまずきポイント

• 2 本の溶接ペンをぶつけると 2 枚重ねのニッケルストリップとセルを貫通してしまう(「好事魔多し」) 01:45
• 連結式ホルダーは一体型ホルダーほど頑丈ではない 01:02
• 合う丸端子がないと太い線の接続部は処理が難しい 02:26

リチウム電池の安全

• プラス極に絶縁紙を貼って外装の擦れによる短絡を防ぐ。パックの両側面にも貼る 01:07
• 接続部は絶縁テープで包み、両端にガラス繊維テープを巻いて補強する 02:54
• 昇降圧充電の出力にはダイオードを直列に入れる 05:32

発言