2021年02月10日
リチウムバッテリへのリプレース【ケース作成】
リチウムバッテリに限りませんが、セルと呼ばれる最小単位の電池が、バッテリの基本となります。
リチウムバッテリでは、物理的な単体のセルを生セルと呼ばれています。ちなみに、鉛バッテリの単体セルは単電池と呼んでいて、主に電気式フォークリフトの動力源として利用されています。鉛バッテリ単電池は2vが標準になります。
このセルの電極や電解液等の違いにより分けられる数種類のリチウムバッテリのうち、
今回のリン酸鉄リチウムバッテリの場合はセル電圧3.2Vが標準です。
自分の使用したい電圧に合わせ、通常複数のセルをシリーズ接続して大きな一つのバッテリとして利用します。
当然割高になりますが、既存の鉛バッテリと置き換えられる形状のリチウムバッテリが、
Amazonや楽天市場などでも市販されています。
これらはケースを分解すると、複数の生セルをディープサイクルバッテリ風のケースに詰めて製作されている事がわかります。
▲イメージ写真です
手軽にリチウムバッテリへリプレースするならば、この様なバッテリを購入するのが良いかもしれません
が、私はどんな素性のセルや部材をどの様にパッケージングしたのかよくわからないブラックボックス的なモノよりも、
自分で吟味した生セルと部品、部材を組んで遊びたいヘンタイなんですよねー笑
自動車やキャンカーなどの鉛バッテリ容量表記には、●Ah(▲時間率)単位が一般的でした。
これの意味するところは、満充電状態から●/▲Aの電流を流し続けると▲時間で空(10.5v)になるまでということです。
日本では5時間率、欧米では20時間率でのAh容量表記が標準なので、同じバッテリの●Ah容量表記でも5時間率の方が条件的に厳しいという事になります。
国内のリチウムバッテリ販売店では、その特性から、時間率という概念よりもWhという容量併記で目をひかせて広告している事が多い様です。ポータブル電源での例ですが、278,400mAh/1,002Whという表示の場合、278,400mAh×約3.6v=69,600mAh×約14.4v=1,002Whということみたいです。どうやら3.6vというのは、リン酸鉄リチウムバッテリセルの最大電圧3.65vの近似値のようで、中には3.7vで計算した表示をしているものも有りました。3.7vというと、乾電池の大きな形をしたリチウムイオン電池で、18650という規格が当てはまります。もしかして、多数の18650をシリーズ、パラレル接続して大容量バッテリーとして製作されているのでしょうか。
リチウムバッテリは、実用電圧の変化が鉛バッテリに比べて非常に小さいため、電圧×電流×時間で表記した方が性能比較し易い?ということなのでしょうか。それにしても商品によって、計算する上でのセル電圧がバラバラでは比較しにくいです。この辺はブラックボックス的なものを感じます。
なんだかよくわかりませんね^^;
さて、今回組んでいるバッテリのセル単体スペックはこんな感じです。
▲定格電圧3.2v、最大電圧3.65v、容量280Ahとあります
これをもとにこのセルをWh表記すると、定格では896Wh(3.2×280)、最大では1,022Wh(3.65×280)となります。
実際にはこのセルを4個シリーズ接続するので、今回組み上げるリチウムバッテリは、定格3,580Wh(3.2×4×280)最大4,080Wh(3.65×4×280)という事が、カタログから計算することができます。
では280,000mAh/4,080Wh(最大)のLiFePO4バッテリを組み上げていきましょう。
リチウムバッテリでは、物理的な単体のセルを生セルと呼ばれています。ちなみに、鉛バッテリの単体セルは単電池と呼んでいて、主に電気式フォークリフトの動力源として利用されています。鉛バッテリ単電池は2vが標準になります。
このセルの電極や電解液等の違いにより分けられる数種類のリチウムバッテリのうち、
今回のリン酸鉄リチウムバッテリの場合はセル電圧3.2Vが標準です。
自分の使用したい電圧に合わせ、通常複数のセルをシリーズ接続して大きな一つのバッテリとして利用します。
当然割高になりますが、既存の鉛バッテリと置き換えられる形状のリチウムバッテリが、
Amazonや楽天市場などでも市販されています。
これらはケースを分解すると、複数の生セルをディープサイクルバッテリ風のケースに詰めて製作されている事がわかります。
▲イメージ写真です
手軽にリチウムバッテリへリプレースするならば、この様なバッテリを購入するのが良いかもしれません
が、私はどんな素性のセルや部材をどの様にパッケージングしたのかよくわからないブラックボックス的なモノよりも、
自分で吟味した生セルと部品、部材を組んで遊びたいヘンタイなんですよねー笑
自動車やキャンカーなどの鉛バッテリ容量表記には、●Ah(▲時間率)単位が一般的でした。
これの意味するところは、満充電状態から●/▲Aの電流を流し続けると▲時間で空(10.5v)になるまでということです。
日本では5時間率、欧米では20時間率でのAh容量表記が標準なので、同じバッテリの●Ah容量表記でも5時間率の方が条件的に厳しいという事になります。
国内のリチウムバッテリ販売店では、その特性から、時間率という概念よりもWhという容量併記で目をひかせて広告している事が多い様です。ポータブル電源での例ですが、278,400mAh/1,002Whという表示の場合、278,400mAh×約3.6v=69,600mAh×約14.4v=1,002Whということみたいです。どうやら3.6vというのは、リン酸鉄リチウムバッテリセルの最大電圧3.65vの近似値のようで、中には3.7vで計算した表示をしているものも有りました。3.7vというと、乾電池の大きな形をしたリチウムイオン電池で、18650という規格が当てはまります。もしかして、多数の18650をシリーズ、パラレル接続して大容量バッテリーとして製作されているのでしょうか。
リチウムバッテリは、実用電圧の変化が鉛バッテリに比べて非常に小さいため、電圧×電流×時間で表記した方が性能比較し易い?ということなのでしょうか。それにしても商品によって、計算する上でのセル電圧がバラバラでは比較しにくいです。この辺はブラックボックス的なものを感じます。
なんだかよくわかりませんね^^;
さて、今回組んでいるバッテリのセル単体スペックはこんな感じです。
▲定格電圧3.2v、最大電圧3.65v、容量280Ahとあります
これをもとにこのセルをWh表記すると、定格では896Wh(3.2×280)、最大では1,022Wh(3.65×280)となります。
実際にはこのセルを4個シリーズ接続するので、今回組み上げるリチウムバッテリは、定格3,580Wh(3.2×4×280)最大4,080Wh(3.65×4×280)という事が、カタログから計算することができます。
では280,000mAh/4,080Wh(最大)のLiFePO4バッテリを組み上げていきましょう。
うちのトレーラは12vの電装なので、この生セルを4つまとめて3.2ボルト×4で12.8Vとして搭載します。
1つのバッテリーにまとめる場合、、振動などでバスバー(隣り合ったセルの電極同士を接続する導通板)
が緩んだりしないように、まとめた生セルが一体化する様にしっかりと緊結する事が大切です。
そこでケースの製作となります。
材料ですが、私はアルミ複合板とアルミアングル、そしてステンレスバンドを選択してみました。
▲看板などの材料によく使われます(保管してあった端材)
▲アルミ複合板はブラスチックをアルミ板でサンドイッチした構造
▲ ステンレスバンド よく電柱ポールなどに物を固定するために使われています
理由は、
1.キャンピングトレーラへの搭載なので、少しでも軽くしたい
2.ある程度強度もあり加工し易く値段も安い方がいい
3.可能ならばポータブルとしても可搬・移動できる形にしたい
なのですが、
1番大きな理由は手元に転がってた材料で有効活用したかった、、、
が本当のところです(^^;;
上記3つの要件を頭に入れながら、物置やジャンク箱などをひっくり返していたら目についた材料だったという事です笑
廃材のアルミ複合板を、生セル4個分の大きさで正面と側面を2枚づつ、底面を1枚切り出します。
アルミ複合板は、カッターで両面に傷をつけてからテーブルの角で力を入れれば簡単にカットできます。
ちなみにアルミ複合板、ホームセンターでは90×180cmで2000円ぐらいで買えると思います。
ケースの辺となる部分には、適切な長さにカットしたアルミアングルを
強力両面テープとリベットを使い固定しました。
また、ズレ防止のため側面の部分だけに3ミリ厚のスポンジゴムを入れてみました。
底面にも貼って、バッテリケースの移動時に置いた面の傷付き防止にしました。
最後はステンレスバンドでしっかりと締め上げて完成です!
▲電極は養生テープでショート防止
▲ピカピカで綺麗でしょう!?
当初、立ち上げたケースの側面を指先が入るぐらいカットして持ち手にしようかと考えてましたが、20数キログラムが3ミリ程の持ち手に掛かると、指が切れてしまう位重くて持てない事に気づきました(^◇^;
そこで自動車の廃バッテリに付いていたストラップをねじ止めして、簡単に持てるようにしてみました。
▲重たいバッテリを運ぶのにはぴったりなストラップ(別バッテリですが)
▲今まで使っていたバッテリバンク切替スイッチも取付けました
こうしてコンパネや金具の取手で製作するよりも軽くスマートなケースとなり、
私の場合は端材や廃品等を使う事で、新規費用がゼロだった点が嬉しかったですね!
次はセルの接続と配線について書きたいと思います。
つづく
1つのバッテリーにまとめる場合、、振動などでバスバー(隣り合ったセルの電極同士を接続する導通板)
が緩んだりしないように、まとめた生セルが一体化する様にしっかりと緊結する事が大切です。
そこでケースの製作となります。
材料ですが、私はアルミ複合板とアルミアングル、そしてステンレスバンドを選択してみました。
▲看板などの材料によく使われます(保管してあった端材)
▲アルミ複合板はブラスチックをアルミ板でサンドイッチした構造
▲ ステンレスバンド よく電柱ポールなどに物を固定するために使われています
理由は、
1.キャンピングトレーラへの搭載なので、少しでも軽くしたい
2.ある程度強度もあり加工し易く値段も安い方がいい
3.可能ならばポータブルとしても可搬・移動できる形にしたい
なのですが、
1番大きな理由は手元に転がってた材料で有効活用したかった、、、
が本当のところです(^^;;
上記3つの要件を頭に入れながら、物置やジャンク箱などをひっくり返していたら目についた材料だったという事です笑
廃材のアルミ複合板を、生セル4個分の大きさで正面と側面を2枚づつ、底面を1枚切り出します。
アルミ複合板は、カッターで両面に傷をつけてからテーブルの角で力を入れれば簡単にカットできます。
ちなみにアルミ複合板、ホームセンターでは90×180cmで2000円ぐらいで買えると思います。
ケースの辺となる部分には、適切な長さにカットしたアルミアングルを
強力両面テープとリベットを使い固定しました。
また、ズレ防止のため側面の部分だけに3ミリ厚のスポンジゴムを入れてみました。
底面にも貼って、バッテリケースの移動時に置いた面の傷付き防止にしました。
最後はステンレスバンドでしっかりと締め上げて完成です!
▲電極は養生テープでショート防止
▲ピカピカで綺麗でしょう!?
当初、立ち上げたケースの側面を指先が入るぐらいカットして持ち手にしようかと考えてましたが、20数キログラムが3ミリ程の持ち手に掛かると、指が切れてしまう位重くて持てない事に気づきました(^◇^;
そこで自動車の廃バッテリに付いていたストラップをねじ止めして、簡単に持てるようにしてみました。
▲重たいバッテリを運ぶのにはぴったりなストラップ(別バッテリですが)
▲今まで使っていたバッテリバンク切替スイッチも取付けました
こうしてコンパネや金具の取手で製作するよりも軽くスマートなケースとなり、
私の場合は端材や廃品等を使う事で、新規費用がゼロだった点が嬉しかったですね!
次はセルの接続と配線について書きたいと思います。
2021/02/07
2021/02/09
つづく
Posted by 剣 流星 at 08:21│Comments(0)
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