家の電動バイク用に 48V LiFePO4 バッテリーを自作、全工程を記録、動画はわずか 30 分

15Ah LiFePO4 セル 16 本を 16S1P にして 48V 電動バイク用バッテリー、全工程 30 分:ニッケルストリップに銅ストリップを重ね、自作スポット溶接機が過熱して作業中断、60V/20A Bluetooth BMS、車載実測 16.5A

投稿者は鉛蓄電池で 3〜4 年使った電動バイク用に 48V LiFePO4 バッテリーを製作:3.2V/15Ah セル 16 本をすべて直列にしてちょうど 48V。許容電流を上げるためニッケルストリップに銅ストリップを重ね、まず 2 台で試し溶接:自作スポット溶接機は 0.12 ニッケルメッキ鋼ストリップ + 0.1 銅ストリップ、ハンドヘルド溶接機は 0.12 + 0.05 銅ストリップ、どちらも頑丈で、最終的には自作機を主に使用(より厚い銅ストリップが溶接できる)。16 本すべて電圧 3.297V、内部抵抗 1.7–2mΩ で、バランス取りせずにそのまま製作。3 連ホルダーを組み立て(四隅が余分に出たホルダーがはまらず切り落とす)、絶縁紙を貼り、ニッケル・銅ストリップは幅 15mm、プラス側はニッケルストリップの尖った角を切り落とす。スポット溶接機用のジャンプスターターを充電して給電。溶接中、自作機(コンデンサ追加、線を短縮、MOS 交換済み)の熱伝導パッド、ジャンプスターター、セルがすべて触れないほど熱くなり、何度も止めて送風冷却。ジャンプスターターは 5V2A では充電が追いつかず、前回の 21700 パックから 60V/20A Bluetooth BMS(NMC / LiFePO4 切替可)を外して流用。何度も「溶接できない」状態の後、目が悪くて銅ストリップを 2 枚重ねていたことに気付く。後でニッケルストリップを足して補う。総プラス・総マイナス間 52.7V、総内部抵抗 32mΩ。704 シリコンで固定、メッシュ両面テープでリボンケーブルを固定、1 直列ずつセンス線を接続してはんだ付け(「もう少しで事故」)、線順を確認、3 時間 40 分で完成。Bluetooth アプリで LiFePO4 パラメータを設定:過電圧 3.65、低電圧 2.3、バランス開始 3.5。絶縁板、総プラス、温度センサーを差し込み、絶縁紙を貼り、熱収縮フィルムはドライヤーでも縮められる(日光に当てないこと)。鉛蓄電池の内部抵抗 89mΩ と比較。バッテリー収納部は予想より大きかった(48V30Ah が入る)。糊付き熱収縮チューブで防水。車載後のアプリ表示は 53.0V、-16.5A、14.8Ah、電圧差 0.038V、0.9kW。北方の冬には LiFePO4 はあまり向かないが、安くて安全、劣化も鉛蓄電池より少ない。コメント最多いいねは動画が長すぎるという意見。

成果

手順12 ステップ · 画像をクリックで元動画へ

1. 
   1. 構成と 2 台のスポット溶接機での試し溶接比較

   セル 1 本 3.2V 15Ah、16 本直列で 48V。ニッケルストリップに銅ストリップを重ねて許容電流を上げる。自作機は 0.12 ニッケルメッキ + 0.1 銅、ハンドヘルド機は 0.12 + 0.05 銅、どちらも頑丈。主に自作機を使う、より厚い銅ストリップが溶接できるため。

   00:00 – 00:57
2. 
   2. 電圧・内部抵抗を測定;バランス方法(未実施)

   電圧はすべて 3.297V、内部抵抗 1.7–2mΩ で 2 を超えず。バランスを取るなら小さな磁石 + 銅ストリップでプラス同士を並列にして充電できる。今回はバランスなし、LiFePO4 は並列にする前に先に充電しておくこと。

   00:57 – 02:01
3. 
   3. 3 連ホルダー組み立て、絶縁紙、ニッケルストリップの整形、ジャンプスターター充電

   3 連ホルダー、タイマー開始。プラス・マイナスが同じ側に来るよう配線を計画。四隅が余分にあるホルダーがはまらず切り落とす。絶縁紙を貼る。ニッケル・銅ストリップは幅 15、プラス側はニッケルストリップの小さな尖りを切る。まずスポット溶接機用ジャンプスターターを充電。

   02:02 – 04:39
4. 
   4. 溶接中すべてが熱い:作業を止めて放熱

   電流が足りないようなのでもう一度。基板、ジャンプスターター、セルがすべて触れないほど熱く、何度も止めて送風。ジャンプスターターは 5V2A では追いつかず、電圧が使うほど下がる。自作機はコンデンサ追加、線を短縮、MOS 交換済みで電流が大きく、熱伝導パッド全体が熱い。ストップウォッチを止める。

   04:39 – 08:34
5. 
   5. 旧 21700 パックの Bluetooth BMS を外す;中古セルへの警告

   充電の間に前回の 21700 パックから BMS を外す。あのパックの分解中古セルは電圧差がひどく(0.086–3.876V)、絶対に買ってはいけない。BMS は NMC と書いてあるが Bluetooth 基板で、アプリで NMC / LiFePO4 を設定できる。

   08:34 – 09:01
6. 
   6. 反対面の溶接、直列接続;電圧不足で溶接できず 1 時間待ち

   片面を溶接し、総マイナスから接続を始める。銅ストリップを重ねると許容電流が上がるので絶対に接続を間違えないこと。60V20A の BMS はサイズがぴったり。電圧が低すぎて溶接できず、充電が遅くて 1 時間以上待った。

   09:30 – 11:06
7. 
   7. 溶接できない→銅ストリップの 2 枚重ねを発見;ニッケルストリップで補う;最後の 1 直列

   なぜか溶接できず、セルが壊れたと思って内部抵抗を測ると正常。目が悪くて銅ストリップを 2 枚重ねていた。また熱くなり、ニッケルストリップを足して補う。ニッケル・銅ストリップ各 1m でちょうど足りた。最後の 1 直列が完成。

   11:12 – 14:44
8. 
   8. 52.7V / 32mΩ を測定;704 シリコン、両面テープ、1 直列ずつセンス線接続

   総プラス・総マイナス間 52.7V、総内部抵抗 32mΩ。704 シリコンで固定。メッシュ両面テープでリボンケーブルを固定。1 直列ずつ配線してはんだ付け(2 本目のプラスが短すぎ;「もう少しで事故」)。最後に線順を確認してすべて正しく、リボンケーブルを差し込み、所要 3 時間 40 分。

   14:44 – 20:15
9. 
   9. アプリで LiFePO4 パラメータ設定;絶縁板 / 温度センサー / 絶縁紙

   過電圧保護 3.65V、低電圧 2.3、基準 3.2、バランス開始 3.5。絶縁板を差し込み、総プラスを接続、隔離してマーキング、温度センサーを差し込む。完成品はコンパクトな 48V15Ah。絶縁紙 1m でちょうど足りた。今回はかなり標準的な作りになった。

   20:15 – 23:36
10. 
    10. 熱収縮フィルムはドライヤーで;704 で仕上げ

    熱収縮フィルムは日光に当てないこと(2〜3 時間でしわになる)。以前はヒートガンを使ったが、今回はドライヤーでも可、ただしかなり近づける必要あり。さらに 704 を塗り、乾くのを待って明日車載。

    23:36 – 26:17
11. 
    11. 車載:鉛蓄電池の内部抵抗 89;収納部は思ったより大きい;糊付き熱収縮チューブ

    鉛蓄電池の内部抵抗 89mΩ、リチウムはもっと低い。ステンレスケースのフタが見つからない。バッテリー収納部には詰め物がしてあり、48V30Ah が入るスペースがあった、計算違い。糊付き熱収縮チューブで固定するとより頑丈で防水。詰め物を入れ、絶縁板で保護。

    26:27 – 29:00
12. 
    12. 実測と北方での LiFePO4 の適性

    アプリ:最高 3.333V、最低 3.295V、電圧差 0.038V、0.9kW。電流は 16.5A しかない、車の出力が小さいため。北方の冬には LiFePO4 はあまり向かないが、安くて安全、劣化も鉛蓄電池より少ない。

    29:04 – 29:33

部品表

画面の読み取り値

クリエイターのコツ

• LiFePO4 は並列にする前に先に充電しておく。小さな磁石 + 銅ストリップでプラス同士を並列にしてバランス充電できる 01:28
• ニッケルストリップに銅ストリップを重ねて許容電流を上げる。プラス側はニッケルストリップの小さな尖りを切り落とす 00:14
• 熱収縮フィルムは日光に当てない。ヒートガンがなければドライヤーを近づけても縮められる 23:23
• 糊付き熱収縮チューブで固定するとより頑丈で防水 27:55
• 車載前にバッテリー収納部を測っておく、思ったより大きいかもしれない 26:48

つまずきポイント

• 自作スポット溶接機(コンデンサ追加 / MOS 交換)が終始過熱、ジャンプスターターの給電が追いつかず、何度も作業中断、所要 3h40m 05:00
• うっかり銅ストリップを 2 枚重ねてセルが壊れたと思い込み、溶接できなかった 11:12
• ホルダーの型が揃っておらず(四隅が余分)はまらない 03:26
• センス線の接続で「もう少しで事故」 17:17
• 分解中古セルは電圧差がひどい、絶対に買ってはいけない 08:47

リチウム電池の安全

• 銅ストリップを重ねると許容電流が上がる、直列接続は絶対に間違えないこと 10:05
• LiFePO4 は北方の冬にはあまり向かないがより安全 29:10

発言

コストと所要時間