スポット溶接機を使用したバッテリー換装事例紹介

　愛用の電動自転車　ViVi USA は、Panasonic製 折りたたみ自転車です。バッテリーは、ＫＹ168Ｂ02　２７，５００円 を装備しています。
　バッテリー換装時の目標は、走行距離は同等以上で、上記の価格よりどれだけ安くバッテリーが組めるかというチャレンジになります。

　自転車や電動工具は、大電流を扱うので、バッテリーの選定が重要になります。一番注意して欲しいのは、バッテリー容量よりも内部抵抗です。１本あたり２０mΩを越えるような電池は、使い物になりません。出来れば５～６mΩ以下のものがほしいところです。幸い、自転車の場合は、単２サイズが選択できるので、換装しやすいといえます。

　　電動自転車ViVi USA購入時に装備されていたバッテリーパック（ＫＹ168Ｂ02）を開いたところです。

　単２型ニッケルカドミウム電池が２０本直列に接続されていました。
タブは、電池に溶接する部分が、二股に割れた形状をしているのが印象的でした。
温度検出のためのサーミスタが装備されています。

　車のトランクには、このViVi USAか同社のオールチタン製折りたたみフレームのトレンクル7500という自転車を常時積んでいます。　秋葉原を巡るときは、盗難が心配なので、気をつけています。（ちなみに、結構しっかりしたロックを掛けていた友人の自転車も盗難に遭いました。（２５万くらいしたそうです。）

　秋葉原の店頭で見つけた、GP4000という単２型ニッケル水素電池を、単価８００円で２０本購入してきました。合計１６０００円の投資です。少しでも特性の揃った物ということで、箱入り状態で購入しました。
電圧は１．２V、推奨放電電流は１２A以下、充電制御した急速充電は２A、サービスライフは５００回、内部抵抗６ｍΩと規格表にありました。
できれば、特性の揃っていて、寿命も長い日本製の電池が欲しかったのですが、希望にそったものが入手できませんでした。

　こうして組み上げたのが、左写真（下）です。上はオリジナルのものです。

　さて、結果ですが

　徒歩ですと５０分の距離（高低差４０ｍの坂道を下り、平地走行５分、高低差５０ｍの坂道を上るという全行程１５分ほどの距離です）を週２回のペースで２ヶ月間使用しておりますが、充電も、走行も、まったく問題はありません。正確な比較はできていませんが、走行距離は、以前より確実に延びています。（往復してもバッテリー付属のインジケータは１ポイントしか減っていません。）坂を上がる時のパワーも変わりないと思います。
次回の換装時には、日本製の電池で同様に行いたいと考えています。

元通り電池ケースに収めます

　オリジナルのバッテリパックは Ni-Cd 1.2V 3000mAhが20本直列で24V、　今まで使用していたのはNiMH 1.2V 3200mAhを20本直列で24V、今回換装した18650リチウムイオン電池は3.6V 8400mAh（2800mAh 3並列)　7 直列で25.2V　です。オリジナルのばテリーと比較するとバッテリー容量で、２．８倍 になりました。　重量ではオリジナルが２０００ｇ、リチウムイオン電池換装品は１４７０ｇでしたので、リチウムイオン電池パックはオリジナルの７３．５％に軽量化したことになります。寿命はNi-MHが3年で使い物にならなくなったのに対して、5年経過しても劣化を感じない状態です。なお、リチウムイオン電池の取り扱いについては　ソミーの部屋 jh1ifz.comをご覧ください。

この換装作業の結果に関する追跡レポート
平成１４年あたり　新品ViViUSA購入、その後、週１回程度の利用で、普段は車載し、出先でチョイと乗る程度
平成１８年１月４日　換装前は、平面距離２Km高低差３０ｍを往復するのがやっとといった状況でした。
平成１８年１月２２日　組バッテリー制作・自転車に搭載しました。　直後に感じたことは、「確実に新品購入時の状態になったな」ということでした。 充電に関しても、全く問題なく、LEDの表示も正常です。 ＜ この間は、週１回、平面距離２Km程度、高低差３０ｍ程度の走行でした。＞
平成１８年４月１日　ここからは、週２～３回のペースの走行となりました。３分で山を下り（高低差３０ｍ）平地走行３分、その後上り坂（高低差４０ｍ）を １５分走行、帰りはこの逆です。バッテリーは、１回の満充電で、２往復以上走行可能でした。 （３往復目になると、最後にはペダルを踏み込むと、自転車のパワーLEDがフラッシュしました。）
平成１８年５月２１日　Webページに掲載　この時点で、「換装後の変化はなく、新品購入時より状態は良い」と感じた。 平成１８年１１月８日　使用状態も、バッテリーの状態も前述と変わらす、快調に走れています。GP製単３NiMHは内部抵抗が高いために問題が 多かったのですが、単２はこの程度の使用なら良好なようです。機械的にも、電気的にも、全く問題は発生していません。
平成１９年４月１日　この日から，職場が変わったため、１週間に１度程度の乗車となりました。
平成１９年１０月１４日　この時点で、バッテリー劣化が少し感じられるようになりましたが、なにせ１回の走行距離が少ないため、問題を感じることはありません。
平成２０年９月２日　半年ほど乗っておらず、タイヤの空気も抜けていたのでプラスチックの補修と注油などの整備しました。満充電してあったバッテリーはLED二つ点灯まで自然放電していました。再充電の後、標高差４０ｍほどの高低差のある道　＼＿／＼＿＿＿＿を含む１５Kmの道のりを往復してLED２つ残り状態でした。バッテリーの劣化はありますが、もう少し使います。
平成２１年２月８日 あれから半年、３０分から６０分で往復できる距離を、２週間に１度程度乗っています。買い物には別の買い物用ViViに毎日乗っているので、USViViは急な坂道があるときしか乗らなくなりました。
平成22年1月31日　乗車の頻度は、変わらず、バッテリーは無事故です。
平成22年6月13日　月2回程度の乗車、バッテリーは若干容量が減ったかなと思われます。
　　　　　　　　　　　　　　 タブ部分はもちろんその他の部分も不具合は発生していません。
平成22年12月23日　買い物用のViViは、老朽化のため廃車しました。
平成25年7月20日　24年にバッテリー交換実施、継続利用中
平成25年10月24日　リチウムイオン電池への換装を検討中。乗車頻度は週2回程度。
平成25年12月30日　18650リチウムイオン電池にバッテリーを換装しました。
平成27年06月24日　週に3回くらいの利用で、異状なく使用できています。
平成31年1月31日　使用頻度は週１回になりましたが、異常を感じることなく使用を続けています。
　

　今回換装する「コードレス・ドリルドライバー」は、１２Ｖ仕様で、SUB-Cサイズのニッケルカドミウム電池を１０本直列で使用しています。

【容器の分解】
バッテリーパックは、一般人に分解されないよう、「トルクスねじ」で止められています。
トルクスドライバーは、ＤＩＹ店で購入することができます。なお、安全のため放電深度いっぱいまで電池は放電させてから作業しますが、それでもショートは危険です。

バッテリー換装

をする前に！

＜大切なこと＞

　バッテリー換装は、「経費の節約」とともにリスクも伴います。成功のポイントは「適切なバッテリーの選択」です。
　 単に、容量の大きなバッテリーを選択すれば、以前より性能が向上するわけではありません。内部抵抗や充電器との相性の方が表示されている容量より大切です。

【純正品の様子】

　写真左は、メーカ純正品の外装を外した状態です。中央部の紙絶縁体が熱で焼けているのが見えます。純正品ですら焼けるほどの発熱があるという状況です。さらに、紙の被覆を外したのが右の写真です。こちらをみると、斜めに電池を接続している接続長の長いニッケルタブで発熱していたことが分かります。タブの厚みは０．３mmありましたが、スポットはそれほど強力についているという感じは受けませんでした。電池側の方が弱いのかも知れません。

　交換用SUB-Cサイズのニッケルカドミウム電池です。１ケース２０本入っています。被覆は薄いプラスチックフィルム製なので、標準品とは違って配慮が必要です。外装について比較すると、純正品は、厚い保護紙に包まれていて、交換用と同じ直径でしたので、純正品の電池サイズは若干ですが購入したものより小さいようです。

【交換用電池のスペック】

　容量：２４００ｍＡＨ　
　高さ：43.5mm
　直径：22.9mm　
　内部抵抗：4.5mΩ
　電圧：1.2V重量：60g　
　放電電流：３０A
　製造：SANYO（日本）

　ここで御紹介しました、交換用NiCdバッテリーは、米国では簡単に入手できますが、日本国内では、生セルとして購入することは困難です。

　純正品を新品で、購入した場合と、電池のみを交換する場合の単純な価格比較です。タブや溶接に関わる費用・手間は含まれていません。

　純正品　￥１５,８００円
　自作品 ＠６００×１０
　合計６,０００円

【結果】

　組み上げたのが、左の写真です。右はインジケータ付きのバッテリーパックで、この後、同様に電池を換装しました。

　結果は、どうでしたかですって？

　ドリルドライバ、丸鋸で利用していますが充電も、使用も、まったく問題はありません。正確な比較はできていませんが、パワー及び使用可能時間は、純正品購入時と変わりありませんでした。次回、換装する時も、同様に行いたいと考えています。