Сборка аккумуляторов для электровелосипедов и электросамокатов
Сегодня литий-ионные аккумуляторы являются самым популярным источником постоянного тока для бытовых и промышленных потребителей. Производители пытаются полностью перейти с никель-металлгидридных аккумуляторов на литий-ионные везде, где это возможно, так как li-ion имеет лучшие потребительские свойства по сравнению с другими типами аккумуляторов.
Типы химии литиевых аккумуляторов.
Существует несколько типов химии аккумуляторов, которые можно использовать в электротранспорте. Для сборки батарей электровелосипедов и электросамокатов используется в основном два типа химии. И в этой статье мы рассмотрим из чего лучше собирать батарею для электровелосипеда или электросамоката. То есть другими словами, какой аккумулятор для электровелосипеда лучше.
Самый дешевый вариант — это свинцовые аккумуляторы. Свинцовые аккумуляторы имеют один огромный плюс — они очень дешёвые, а также имеют и много гигантских минусов.
Они тяжёлые. Они объемные, и как следствие у них не самая высокая энергоемкость. Использовать этот вид аккумуляторов стоит лишь тогда, когда нужно дешевое исполнение и не важно какой будет вес и объем вашей батареи.
Литий-железо-фосфатные аккумуляторы. (LiFePO4)
Эти аккумуляторы нравятся многим пользователям из-за большого количества циклов заряда-разряда (производители обещают их в районе 2000). Также к их плюсам можно отнести большие токи отдачи.
К минусам можно отнести вес. Он конечно же легче, чем у свинцовых аккумуляторов, но больше чем у литий-ионных. Также было замечено то, что небольшое отклонение от допустимого напряжения заряда и разряда может вывести их из строя.
Диапазон рабочих напряжений LiFePo4
Полностью разряжен 2 в
Полностью заряжен 3.65 в
Также на рынке очень много дешевого литий железо фосфата, который выходит из строя сам по себе и очень часто не отхаживает и половины от заявленных циклов.
Но в целом и литий железо фосфат вполне достойные батареи для использования в электротранспорте. Единственное, стоит обращать внимание на проверенных производителей.
Литий ионные аккумуляторы. (Li-ion)
На мой взгляд, это самая перспективная технология. Сочетает в себе высокую энергоемкость и хорошие токи отдачи.
— лёгкие и относительно безопасные
— высокие токи отдачи
Самые популярные батареи на сегодняшний день на рынке.
— цена (но учитывая энергоемкость и развитие технологий это скорее не минус, потому что существует много дешевого лития с соответствующим качеством)
— циклы заряда-разряда в среднем 250 — 1000 циклов. Почему такой разброс циклов? Об этом поподробней будет написано далее.
Литий-полимерные аккумуляторы. (Li-Po)
Самый энергоемкий из энергоемких аккумуляторов на рынке. Изготавливаются как правило в пакетах. Используются как правило в авиа моделировании, так как там нужен легкий вес и высокая мощность.
— самый легкий вид из существующих аккумуляторов
— самые мощные и существующих аккумуляторов
— невысокая надежность (при перезаряде или глубоком разряде выходит из строя; при пробивании корпуса металлическим предметом из аккумулятора вырывается пламя, дым и прочие спецэффекты).
Литий титанатные аккумуляторы.(LTO)
Литий-титанатный аккумулятор — вариант литий-ионных аккумуляторов, анод состоит из титаната лития.
Литий-титанатный аккумулятор — это достаточно новый тип ячеек. Появились сравнительно недавно.
Минимальное напряжение разряда 1,6В
Максимальное напряжение заряда 2.7в
Внутреннее сопротивление порядка 1 мОм или меньше.
Очень интересная особенность этих элементов является то что токи заряда-разряда у них одинаковые и составляют порядка 10 C.
10C, к слову сказать для тех, кто не знает это -10 емкостей батареи. Например, если ёмкость батареи здесь 10 ампер-часов, то разрядный ток 10C будет составлять 100 Ампер.
Но самая главная особенность этих элементов состоит в том что у них очень большое количество циклов заряда-разряда. По словам производителя ячейки литий титаната могут ходить порядка 30000 циклов. Это очень много. Также он не боится мороза и способен заряжаться и разряжаться при отрицательных температурах порядка — 30 градусов по Цельсию.
О минусах данного типа химии судить очень сложно, так как он появился сравнительно недавно, но уже достоверно известно то, что он обладает саморазрядом.
Как выбрать аккумулятор для электровелосипеда?
Для начала нужно определиться какой это будет велосипед: лёгкий, тяжёлый, быстрый, мощный, для прогулок, для дальних поездок. Все эти факторы нужно учитывать при выборе аккумулятора.
Как известно, пробег электровелосипеда зависит от ёмкости аккумулятора, а скорость — от напряжения.
Чем больше мощность электробайка, тем быстрее расходуется заряд батареи.
Так какой же выбрать аккумулятор для легкого электротранспорта? Мы выбрали литий-ионный, потому что он лёгкий и потому что он мощный. Многие скажут — да у него всего лишь 600 циклов заряда-разряда. Зачем он такой нужен?
Сейчас я открою вам секрет зачем это всё нужно.
Во-первых, 600 циклов заряда-разряда это — три года использования аккумулятора, после этого емкость батареи начнет падать. Её можно будет использовать и дальше, но ёмкость будет меньше номинальной.
Во-вторых, за 3 года использования батареи вам скорее всего захочется батарею мощнее, больше, быстрей и так далее. И вы скорее всего решите собрать себе другую. В общем, по потребительским свойствам литий ион больше всего подходит для легкого электротранспорта.
Если у вас тяжелый электровелосипед, то возможно вам подойдёт литий железо фосфат или литий титанат. У этих типов химии сильно больше циклов. Использовать их стоит когда нет ограничений в весе и объеме батареи.
А сейчас я раскрою вам небольшой секрет по поводу циклов заряда-разряда для литий-ионных батарей.
В интернете я натыкался на разные источники, говорящие о количестве циклов заряда-разряда. Кто-то говорит, что их 500 кто-то, говорит — что их 1000, а кто-то говорит, что их вообще 250. Кому же верить?
Не вдаваясь в подробности условно разделим виды химии литий-ионных батарей на три группы по току отдачи.
Циклы заряда-разряда литий ионных батарей напрямую зависит от типа химии.
Первая группа — не силовые элементы имеют порядка 800 циклов заряда-разряда. Токи отдачи таких батарей как правило не больше 5 ампер. Их используют в ноутбуках, в электробритвах и в бытовых электроприборах с низким потреблением тока.
Вторая группа — средне токовые элементы имеют порядка 500-600 циклов заряда- разряда. Эти элементы используют как раз в электротранспорте, потому что токи, которые они отдают в пике составляют порядка 10 ампер. И группирование этих элементов параллельно обеспечивают нужные токи для питания двигателя электротранспорта.
Третья группа — высоко токовые элементы имеют 250-300 цикл заряда-разряда. Как правило используется вейперами в мех модах, в электрических пылесосах и приборах с повышенным энергопотреблением. Так же из них можно собрать лёгкую и мощную батарею для электровелосипеда или электросамоката. Но с ограниченным цикла заряда-разряда.
Вообще цикл заряда-разряда — это не точный показатель. Это не значит, что как только ваша батарея отбегает 500 циклов она сразу выключается и перестанет давать электричество. По стечению циклов заряда-разряда емкость аккумулятора не должна упасть меньше 80% по заявлению производителя.
Также существует непроверенный слух о том, что если батарею недозаряжать на 20%, и недоразряжать на 20%, и диапазон работы батареи будет в районе 60% — то циклы жизни увеличится примерно на 50%.
Как сделать аккумулятор для электровелосипеда?
Если у вас нет аккумулятора для электровелосипеда, то у вас есть два пути.
Путь первый.
Купить аккумулятор для электровелосипеда в магазине или в Китае. В случае покупки в магазине вы заплатите за китайский аккумулятор как минимум пяти людям, которые на нём уже заработали.
1 — это производитель элементов.
2 — это продавец элементов
3 — это тот, кто собрал аккумулятор в Китае
4 — это тот, кто продал аккумулятор в Китае и переправил в Россию
5 — это тот, кто продал аккумулятор вам уже в России.
Не стоит говорить, что аккумулятор с такой наценкой должен стоить дорого, либо должен состоять из недорогих ячеек, чтобы стоить дёшево.
Несмотря на все наценки. Если вы купите аккумулятор в Китае, то вы сэкономите денег. Но при этом у вас не будет гарантии, и вы не будете знать, какие ячейки внутри и что вы покупаете. До того момента пока аккумулятор не окажется у вас.
Путь второй.
Собрать аккумулятор на заказ. Собрать аккумулятор на заказ можно в компании Технобайк или в любой другой компании занимающиеся сборкой аккумуляторов. Сегодня ситуация такова, что аккумуляторы уже собирают все кому не лень.
Собирайте аккумулятор для электровелосипеда у профессионалов, и вы получаете гарантию на работу и качественно сделанный аккумулятор.
А так же точное понимание какие ячейки внутри и на какие характеристики рассчитана батарея. А еще вы можете собрать аккумулятор треугольной, квадратной или любой другой формы, которая вам нужна.
Например, у вас есть корпус батареи, которая вставляется в раму вашего электробайка и там умерла батарея. Вы можете принести корпус и мы наполним его новыми ячейками увеличенной емкости. Тем самым у вас увеличится пробег вашего электровелосипеда. Вы получите гарантию на такую работу и точный подгон по вашим характеристикам и требованиям.
Источник
Сборка аккумуляторов самоката
Когда приходит время замены аккумулятора в электросамокате, можно просто купить подходящую модель или собрать ее самостоятельно. Первый вариант – оптимальный при условии, что вы покупаете АКБ с гарантией у проверенного производителя. Самостоятельная сборка аккумулятора для электросамоката оправдана при наличии соответствующих знаний и навыков. В таком случае вы точно будете знать, из каких элементов и как собрана ваша батарея, но и ответственность за ее работоспособность будет лежать только на вас.
Электрическая часть электросамоката включает:
- аккумуляторную батарею;
- электромотор;
- контроллер;
- органы управления – ручки тормоза и газа, выключатель питания.
Аккумуляторные батареи для современных самокатов используются литиевые: Li-Ion или LiFePO4. Литий-ионные АКБ легкие и имеют ресурс около 1000 циклов заряд-разряд. В целях безопасности они должны быть защищены от механических повреждений. Литий-железо-фосфатные батареи тяжелее аналогичных литий-ионок, но превосходят их по токам заряда и разряда, имеют больший ресурс и лучше переносят минусовые температуры. К тому же, они не воспламеняются при механических повреждениях. Конечный выбор между Li-Ion и LiFePO4 зависит от того, какие преимущества для вас важнее.
Подготовительные работы
Чтобы собрать аккумулятор для самоката своими руками, приготовьте:
- элементы питания Li-Ion или LiFePO4 – в количестве, соответствующем вашей схеме сборки;
- BMS плату – для их защиты от перезаряда, критического разряда, короткого замыкания и других опасных состояний;
- противопожарные пакеты;
- разъемы, соединительные провода;
- текстолит для электроизоляции;
- термоусадочную трубку большого диаметра;
- паяльник или аппарат для точечной сварки;
- зарядное устройство;
- амперметр.
Можно собрать батарею, полностью идентичную старому образцу, или отличающуюся от него, например, чтобы получить увеличенную емкость. Главное, чтобы новая АКБ имела аналогичные размеры и то же напряжение. Совместимость по напряжению важна для корректной работы всех электрокомпонентов. Совпадение размеров особенно важно для аккумуляторных батарей, которые располагаются в деке или рулевой стойке электросамоката. Если же АКБ находится на багажнике, в сумке или кейсе на руле, ее форму и размеры допустимо изменить.
Как снять аккумулятор с самоката
Выполнить замену АКБ можно в специализированной мастерской или самостоятельно. Часто батарея находится внутри деки (платформы) электросамоката. Для ее демонтажа необходимо снять нижнюю панель, перевернув транспортное средство вверх колесами и отщелкнув защитную крышку. Если она зафиксирована болтами, их нужно открутить.
Далее от аккумуляторной батареи отсоединяются контакты, и отслужившая свой срок комплектующая вынимается. На ее место в дальнейшем устанавливается новая АКБ, и подсоединяются контакты. В завершение плотно закрывается крышка батарейного отсека, и проверяется работа электрокомпонентов.
Схема сборки самодельного аккумулятора для самоката
Перед тем, как поменять аккумулятор на электросамокате, нужно выбрать схему его сборки. От того, как будут соединены ячейки в батарее, зависит ее напряжение, емкость, форма и размеры. При последовательном соединении элементов питания (обозначение S в схеме) их напряжение суммируется, а емкость остается неизменной. При параллельном соединении (обозначение P) суммируются значения емкости, а напряжение не меняется.
Рассмотрим некоторые схемы соединения ячеек при сборке АКБ для электросамокатов:
Характеристики получаемой батареи
Цилиндрические ячейки LiFePO4 типоразмера 32650 (напряжение 3,2 В, емкость 5 Ач).
Номинальное напряжение 24 В, емкость 10 Ач.
Пакеты LiFePO4 с характеристиками 3,2 В 10 Ач
«Банки» Li-Ion типоразмера 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)
Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)
Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)
Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)
Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)
Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)
Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)
Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)
Алгоритм сборки
Собирается аккумуляторная батарея так:
- проверяется схема;
- замеряется напряжение и внутреннее сопротивление ячеек – оно должно быть одинаковым;
- ячейки соединяются параллельно в соответствии со схемой (для набора емкости) – попарно помещаются в противопожарные пакеты с соблюдением полярности;
- к элементам питания присоединяются силовые и балансирные провода;
- для набора нужного напряжения пакеты соединяются между собой последовательно;
- разъемы при помощи удлинителей выводятся наружу;
- обеспечивается последовательное соединение балансирных проводов;
- ячейки плотно стягиваются между собой, помещаются в термоусадочную трубку большого диаметра и упаковываются;
- при необходимости – собранная батарея укладывается в кейс или бокс с предварительно просверленными отверстиями для вывода проводов;
- присоединяется BMS плата;
- вытягиваются провода;
- вверху присоединяется штекер для подзарядки АКБ;
- отверстия основательно герметизируются;
- кабель АКБ подсоединяется к контроллеру;
- батарея устаaнавливается на раме, багажнике, в деке или другом месте самоката.
Балансировка аккумулятора самоката
При использовании любой схемы с последовательным соединением ячеек требуется балансировка – выравнивание напряжения отдельных элементов батареи. Это необходимо для повышения безопасности эксплуатации АКБ, увеличения времени ее работы на одном заряде и продления срока службы. Разбалансировка ячеек медленно, но неуклонно ведет к деградации батареи. Эту проблему успешно решает использование балансировочного шлейфа и систем баланса.
Балансиры входят в состав плат контроллера заряда и выравнивают напряжение отдельных ячеек. Корректная балансировка напряжения – одно их важных условий для эффективной и безопасной работы аккумуляторной батареи. Новые технологии балансировки обеспечивают контроль состояния каждой ячейки и помогают избежать опасных ситуаций при эксплуатации батареи. Не требуется балансировка только в случае исключительно параллельного соединения элементов питания.
Меры предосторожности
При самостоятельной сборке литиевой батареи для электросамоката важно соблюдать аккуратность и осторожность:
- нельзя нагревать, деформировать, прокалывать элементы питания, ронять и сдавливать их;
- необходимо избегать неправильной полярности, перезаряда, короткого замыкания;
- при сильном нагреве АКБ или зарядного устройства следует прекратить их использование;
- допустимо использовать для сборки батареи только ячейки проверенного качества, без признаков повреждений.
При недостаточном объеме знаний и опыта лучше купить готовую АКБ для электросамоката или поручить ее сборку опытным мастерам. В таком случае вы получите батарею гарантированно высокого качества, без риска случайных огрехов при ее сборке и проблем при эксплуатации, к тому же, сэкономите свои силы и время.
Источник