Меню

Lifepo4 аккумулятор для автомобиля своими руками

Сделать своими руками LiFePO4 аккумулятор

Сборка аккумуляторной батареи из ячеек типа LiFePO4 выполняется по тому же принципу, что и создание литий-ионных АКБ других видов. Но есть некоторые отличия, которые стоит учесть при выборе ячеек и их последующем соединении в батарею. В отличие от Li-ion аккумуляторов с номинальными значениями 3,6–3,7 В на ячейку, элементы питания на основе литий-железо-фосфата имеют меньшее напряжение – 3–3,2 В. Поэтому для получения батареи нужного вольтажа последовательно соединяется большее количество «банок» LFP, по сравнению с типичными Li-ion компонентами.

Что касается типоразмеров, LFP аккумуляторы не имеют к ним такой жесткой привязки, как остальные Li-ion элементы. Хотя ячейки категории LiFePO4 также можно купить в цилиндрическом исполнении и привычных форм-факторах 18650, 32650 или 32700, более распространены «банки» призматической формы. Также в продаже встречаются аккумы-пакеты. Собрать LiFePO4 батарею можно из «банок» любой формы и размеров, но наиболее удобными в сборке считаются призматики с резьбовыми клеммами.

Что понадобится?

Для сборки батареи из LiFePO4 аккумуляторов своими руками приготовьте:

  • необходимое число аккумов с одинаковыми характеристиками, в идеале – из одной партии;
  • принадлежности для их соединения, например, для призматиков с резьбовыми клеммами – переходные пластины и крепежные болты, для цилиндрических элементов – никелевую полосу и аппарат контактной сварки;
  • БМС плату с подходящими характеристиками;
  • балансировочные провода;
  • измерительные приборы – вольтметр, омметр, мультиметр;
  • клеммы-переходники;
  • силовые клеммы;
  • медный многожильный провод диаметром 6 мм;
  • электроизоляционные материалы;
  • кнопку включения-выключения АКБ;
  • зарядное устройство, подходящее для собираемой литий-железо-фосфатной АКБ;
  • штекер для зарядного устройства;
  • индикатор зарядки;
  • средства индивидуальной защиты – диэлектрические перчатки, защитные очки;
  • термоусадочную пленку для герметизации созданной АКБ;
  • аккумуляторный бокс или материалы для его изготовления.

Схема сборки

Чтобы собрать батарею из литий-железо-фосфатных аккумуляторов своими руками, нужно изначально продумать схему их сборки. Для наращивания вольтажа ячейки соединяются последовательно (плюсовой контакт предыдущей «банки» соединяется с минусовым контактом последующей), а для набора емкости – параллельно. К примеру, для сборки батареи напряжением 36 В и емкостью 10 Ач из ячеек с характеристиками 3,2 В и 5 Ач используется схема 12S2P.

При расчете необходимый вольтаж батареи нужно разделить на номинальное напряжение 3 В каждого элемента. Для 36-вольтовой батареи получаем 12 последовательно соединяемых ячеек, по 2 в параллели для набора емкости. Аналогично для получения батареи на 48 В последовательно соединяется 16 элементов. Но у заряженных LFP элементов напряжение составляет 3,65 В, поэтому напряжение заряженной батареи будет выше номинального значения: 3,65х12= 43,8 В, 3,65х16=58,4 В.

Последовательность сборки АКБ

Для создания LiFePO4 батареи по заданной схеме нужно:

  1. Подготовить все компоненты, инструменты, измерительные приборы. Ячейки для сборки должны быть с идентичными характеристиками и низким уровнем заряда – около 20% (для безопасной сборки).
  2. Соединить их по заранее продуманной схеме. При соединении строго соблюдать полярность. Призматические элементы соединить переходными пластинами и закрепить крепежом. Цилиндрические – соединить при помощи никелевой полосы и аппарата контактной сварки.
  3. К минусовой клемме батареи присоединить BMS плату. От нее к каждому контакту провести балансировочные провода. Припаять их или присоединить клеммами. Четко соблюдать схему подключения, прилагаемую к конкретной БМС плате.
  4. Присоединить силовые провода и необходимые разъемы.
  5. Герметизировать полученную АКБ при помощи широкой термоусадки.
  6. Поместить АКБ в корпус.
  7. Вывести проводку. Установить кнопку включения-выключения, индикатор уровня заряда-разряда, штекер для зарядного устройства.
  8. Имеющиеся в корпусе отверстия герметизировать.

Далее нужно протестировать батарею, зарядить ее, закрепить в выбранном месте, подключить к контроллеру, нагрузке, бортовому компьютеру или вольтметру.

О безопасности

При сборке аккумуляторной батареи, ее тестировании и дальнейшем использовании нужно соблюдать меры предосторожности. Недопустимо использовать элементы питания сомнительного качества или имеющие очевидные признаки неисправности. Аккумы нельзя ронять, деформировать, нагревать, подвергать перезаряду или глубокому разряду. Недопустимо замыкать плюсовые и минусовые клеммы. В процессе работ желательно использовать защитные очки и диэлектрические перчатки.

В данной статье приведена ознакомительная информация по сборке LFP батарей. В зависимости от подвида используемых аккумуляторов и технологии их сборки алгоритм и последовательность действий могут быть изменены. При отсутствии достаточных знаний, навыков, инструментов, комплектующих или опыта работы по изготовлению аккумуляторной батареи лучше поручить эту работу специалистам. В мастерской VoltBikes производятся АКБ всевозможных размеров и форм, с заданными характеристиками и гарантией качества.

Источник

Lifepo4 аккумулятор для автомобиля своими руками

Замена штатного аккумулятора на LiFePo4

Всем привет! Я тут поспрашивал, и как выяснилось — никто не в курсе про аккумуляторы, которые я делаю. С курсом конечно это стало конечно не так интересно, но ведь и свинец вырос. Итак, в качестве маленького предисловия, сколько вообще нужна емкость, чтобы завести тачку? Получается цифра около 0,15 А\часа
Пересчитывал несколько раз, уже с серьезными запасами по всем возможным параметрам: больше 0,2 А\ч не получается…хм…
Так эт что?! Можно от любой батарейки на 12 вольт завести?
(для справки: ёмкость батарейки Duracell и аналогичных типоразмером АА — 2.0…2.6 А\ч)
Да! Так и есть! Только эта батарейка должна выдать около 120 ампер в течении секунд 5 (примерно, с запасом на всяк случай). Начал шуршать интернет по поводу аккумуляторов: какие, что могут, почем, где достать и т.д.
Старые химические системы даже не рассматривал, NiCd, Pb, NiMh — в помойку, 21 век на дворе!
Литий-ионные и Литий-полимерные не подошли по выдаваемому напряжению, высоковато.
А вот литий-железо-фосфатные (LiFePO4) — самое оно, да еще и ресурс в несколько раз выше всех перечисленных, токи держит нехилые на разряд и заряд, легкие по весу. Нашел в наличии в Москве — 3 А\ч, Hyperion G3 Swift 3000mA\h 27C\5C, что означает: разрядный ток 81 ампер (продолжительный), зарядный — 15 ампер, с батареек размером 15*4*4 сантиметра (свободно умещающихся в руке) и массой в 400 грамм. (Выходя сунул в карман куртки и не почуял, это не 20 кг свинцового аккума!) Протренировал и к машине.
Первый старт: одним глазом на аккумулятор, не задымит ли чего
Спокойно завелась, все работает…так…щупаю провода, аккумулятор. Провода чуть теплые, аккумы — не нагрелись вообще. Лааадно, ща я вам дам прос…ться!
Но я устал первый: проведено 15 циклов старта автомобиля: поворот ключа в «ON», ожидание 10 секунд, старт, ожидание 5 секунд, глушу, жду 5 секунд, ключ на «ON», 10 секунд, старт…
Результат прежний — теплые провода от аккумуляторов (они тонкие для таких токов, 18 AWG). И стабильный завод автомобиля!
Ну, думаю, хорошо просадил аккумы, надо разрядить до конца и на зарядку поставить, пошел домой, эксперимент прошел более чем удачно!
Ага! Самое интересное впереди оказалось!
Подключил эти батарейки к разрядному устройству, остаток емкости — 2600 мА\ч!
А на зарядку взяли, перед экспериментом, 2800 мА\ч!

Но, конечно, есть нехорошие моменты:
1. Нужна баллансировочная палта
2. Забытые фары ближнего света разрядят трехамперчасовой аккумулятор за 15 минут, емкость мала для забывчивых! Да, конечно, можно возить с собой зарядку для них и в случае чего зарядить за 5…15 минут от аккумулятора соседа или розетки дома\на работе. Но это кому как

А вот на трекдэй скинуть из машины 20 кг, для гонок по трассе — просто подарок!

Емкость для того, чтобы завести автомобиль не нужна. Нужно низкое внутреннее сопротивление источника тока и обычное напряжение. Другими словами — просто качественный аккумулятор небольшой емкости. И не вестись на рекламу и болтовню. Обычный утренний зимний запуск двигателя «съест» 0.1…0.2 амперчаса емкости вашего аккумулятора. Послушать радио\музыку, забыть на пяток минут выключить ближний свет при заглушенном двигателе — даже 30 амперчасового аккума — хватит! (меньше емкости обычных автомобильных аккумуляторов — просто в продаже не видел )) )

Еще немного расчетов

Свинцовые аккумуляторы допустимо заряжать током не более 0,1 от емкости. И в авто это предусмотрено. Установив 50…75 амперчасовой аккумулятор — вы не получите полной зарядки (не успеет за время поездки), особенно если ездите от работы до дома (полный цикл заряда свинцового аккумулятора составляет 12…14 часов). В итоге получиться, что использование емкости будет в пределах 20…30 амперчасов, но вы переплатите за то, чего использовать никогда не будете. Более того. Система зарядки видит, что аккумулятор не заряжен и всегда его пытается зарядить — это дополнительный ток от генератора, что в свою очередь дополнительно нагружает двигатель, который, в свою очередь, потребляет больше топлива! Потом. Разница в массе между 30 и 60 амперчасовым аккумулятором — около 10 кг. Соответственно динамика движения снижается, растет расход топлива. (это адресовано не тем людям, которые полгаража в багажнике возят ) Переплатили за емкость, потом за топливо…мы вообще разумные люди?!

Добавлю про плюсы LiFePO4 аккумуляторов:

1. Очень низкий саморазряд. То есть можно держать заряженными несколько месяцев, потом спокойно завести авто. У других типов аккумуляторов это действительно проблема. Берешь через пару недель аккум — а он разряжен.
2. Количество циклов заряда-разряда — 2000 (при 100%ном использовании емкости, если берете до 70% — это уже около 5000 циклов). Это при условии бережной зарядки, около 2 часов, если полностью разрядить и зарядить. Для сравнения LiPo — около 500, хотя мой опыт эксплуатации показал только 200-300.
3. Отсутствует эффект памяти. Можно подзаряжать в любой удобный момент, не разряжать\не заряжать до конца. Даже у литий-полимерных он присутствует, хотя и в меньшей степени, чем у свинцовых, кадмиевых.
4. Разрядная характеристика близка к идеальной — сначала чуть просаживается, потом почти линейна, потом резко обрывается, обеспечивая потребителя почти стабильным питанием, отдавая всю емкость.

Читайте также:  Вывоз аккумуляторов в Екатеринбурге

Цена вопроса:

1. Hyperion G3 Swift 2S LiFePO4 6.6V 3000mAh 27C, 2 штуки — 85$
Если кто не понял или хочет найти аналоги сам, скажу, что это все от радиоуправляемых игрушек: и зарядки и аккумы.

Ничего не надо дополнительно для установки в автомобиль LiFePO4 аккумуляторов. Можно просто заменить свинцовый и ездить спокойно. Но если хотите чтобы они прослужили дольше (то есть вообще про них забыть, ибо у них в таком режиме более 2000 циклов заряда-разряда), то нужно параллельно аккумулятору подсоединить плату BMS, которая будет ограничивать заряд-разряд определенными значениями напряжений, выравнивать напряжения в каждой банке и прочая. Также посоветовали уменьшить напряжение с генератора до 14.3…13.8 вольта (родное должно быть около 14,7 вольта, стандарт для свинцовых аккумов). Посмотрел еще внимательнее разрядные характеристики свинцовых аккумуляторов: да, реально более 10 А\ч мы с них не берем.

Первые серьезные полевые испытания. Подключил в разрыв цепи измерительный прибор, ваттметр\анализатор мощности. То есть замерялось всё, что идет от аккумулятора к потребителям электричества. Не замерялось то, что идет обратно в аккумулятор, то есть зарядка. Авто эксплуатировалось в штатном режиме, как будто ничего не изменилось. Катался по городу, произведено с десяток циклов зажигания, короткие, длинные поездки. Итак, цифры:
Зажигание включено, отключен обдув — 5 ампер
Зажигание включено, обдув включен в среднем режиме — 11 ампер.
Максимальный пусковой ток от аккумулятора: 146,35 ампер.
Минимальное напряжение при этом 7,2 вольта (первый запуск после недельного простоя машины), последующие старты менее 8.96 вольта не было.
Лучший пуск — съедено 1170 ватт, худший — 1865 ватт.
А это, соответственно 0,8 Ватт-часа и 0,5 ватт-часа в пересчете со временем.
Итого первый старт после недельного простоя — 0,091 Ампер-час, последующие старты около 0,057 Ампер-часа.
В процессе езды было замечено «подъедание» аккумулятора:
1. при резком торможении — цифры произвольные, не более 5 Ампер,
2. при включении вентиляторов охлаждения (их 3 штуки установлено) — 11…15 ампер (2…3 секунды) и падало до 2 ампер (тоже пару тройку секунд), потом до нуля, но вентиляторы работали.
3. При включении поворотников, стеклоочистителей. Цифры прыгали, не более пары ампер в пике.
Цифры «2» и «3» актуальны только для холостого хода. В процессе езды были короткие пики в полтора ампера длительностью полсекунды. Что это — я не понял
Итого за весь день «съедено» 1,416 Ампер-часа без учета подзарядки. Остаточное напряжение — 13,30 Вольта. Вечером снял аккумулятор и поставил на зарядку: вошло только 99 миллиампер-часов до напряжения 14.3 вольта. То есть аккумулятор совершенно нормально успевал заряжаться в процессе перемещения от бортовой сети, в которой напряжения максимум при холодном движке — 14.3 вольта, и около 13.4 вольт при прогретом. Разбалансировка между ячейками составила 0,01 вольта (это отлично, допустимо 0,05…0,1 вольта)
Теперь будет тест на устойчивость к длительным слабым нагрузкам: оставлю на сигнализации (хз сколько жрет) с тестером (он потребляет 4 миллиампер-часа). Да и вообще…чо тестировать?! Ездить буду, и совершенно спокойно!
Бочка дегтя, ё! Угадайте, что в незаведенном автомобиле жрет от аккумулятора больше всего? Не угадали! Сигнализация, блин! При токе примерно 50 мА…да-да-да…высадила мой красивенький аккум за двое с половиной суток стоянки…зараза))) О чем радостно сообщила на брелок. А не менее красивенький измеритель мощности, рассчитанный на долговременный ток в 130 ампер не показал такой маленький ток. Не, я конечно знал, что сигналка-то работает и чего-то там потребляет…но, естественно, не придал этому значения, подумаешь, тут авто стартует десятки раз подряд, а тут какая-то сигналка!
Да, еще. Тут коллега по работе озадачил предпусковым подогревом. У меня то его нет, а он работает 30…45 минут, вроде как.
UPD: согласно сайта вебасто у всех систем подогрева, за исключением одной топовой, потребление 32 ватта максимум. То есть примерно 3 ампера. Максимальная продолжительность прогрева — 1 час. Итого требуемая емкость=3 ампер*часа за один часовой прогрев. Если прогревов несколько за ночь, то умножаем на их количество и получаем требуемую емкость аккума. Или тупо, после прогрева, стартуем двигатель на минут 20. За это время аккум полностью зарядится.
Учитывайте это при замене аккумулятора. Естественно замерив реальный ток и взяв калькулятор.
Win+R calc ENTER нам всем в помощь

Решилось установкой 20А/ч. «листовые», плоские аккумы, спаял лепестки меж собой, припаял плату BMS, чтоб всё по науке. Размеры аккума: пол-альбомного листа, толщина 30 мм. Машинка заводится полегче стала, провода потолще применил, чем на маленьком аккуме родные были. За 7 дней стоянки напряжение просело с 13.3 до 13.1 вольта, емкости «съедено» около 8 амперчасов.
Продолжение темы лития — еще больший ресурс аккумулятора, 20 000 циклов заряда-разряда, титанат лития, как говорится «уже в продаже»
P.S.: не реклама

Лева D@iver пробовал на таком ездить. Но я пока не понял, что у него так просаживает сеть. Возможно соберу что-нибудь помощнее или докопаюсь до источника проблемы.

Источник

Как сделать аккумулятор из готовых элементов

Столкнулся я тут с проблемой, что нужно было подобрать аккумуляторную батарею для мощного светодиодного фонарика.

Предыдущая готовая аккумуляторная батарея с оранжево-желтого ресурса быстро погибла, причем проработала она совсем немного.

Покупать новую батарею у наших продавцов было просто разорением. Можно было бы отдать денежку за услугу сборки (читай как «купить собранную батарею»), но сколько я не искал готовую собранную батарею –то нужных характеристик нет, то используют самые дешевые и поганые элементы, которые дохнут за пару месяцев (а берут за них наши умельцы как за оригинальные элементы от Samsung).

Все мысли пришли к тому, что нужно сделать батарею самому. Благо навыки для этого есть.

Если вы уже собирали батарею самостоятельно, то смело закрывайте эту статью 🙂…Ничего нового вы тут уже не найдете. Но если делаете аккумулятор первый раз в жизни, то читайте дальше, информация обязательно пригодится.

Речь пойдет про Li-ion аккумуляторы. Правда используемая логика подойдет и при сборке батарей любой химии.

Как устроено большинство аккумуляторных батарей?

Все они состоят из элементов, которые объединены в ячейки, а ячейки собраны в готовую аккумуляторную систему.

Ячейка – это несколько параллельно соединенных элементов.

Для того, чтобы получить требуемые характеристики, нужно поиграть со смешанным соединением проводников (использовать параллельные и последовательные соединения) с целью получить нужные значения.

Элементы в данном случае (в случае li-ion аккумулятора) – это банки 18650. Каждая банка обладает характеристиками.

Она имеет ёмкость, допустимый ток разряда и вольтаж. Ёмкость и вольтаж элемента всегда указаны на самой банке (элементе). Но вот допустимые разрядные токи обычно не указаны и зависят от типа элемента. Обычно если изделие не совсем «паленое», эта информация есть в подробных характеристиках.

Если вы работаете с Li-ion аккумулятором, то допустимый разрядный ток – это два значения ёмкости элемента.

Лучше выдерживать примерно 1,7 от значения емкости. Например, если емкость одной банки составляет 1700 мАч, то разряжать её можно примерно на 2,9 А. Важно, чтобы именно такие разрядные токи приходились на один элемент. Правда существуют и элементы с высокими токами разряда, но это отдельная песня.

Параметр этот зависит от химии аккумулятора и если бы вы использовали кислотно-свинцовый аккумулятор, то там эти цифры значительно выше. У литий-железофосфатных тоже другое значение. Но вернемся к нашим баранам.

Вы уже узнали, что одна банка вашего аккумулятора имеет емкость пусть 1700 мАч и способна выдавать 3,7 В. Нужно понять, как объединить эти элементы в систему и сколько нужно элементов.

Количество элементов определяется исходя из необходимой мощности батареи и допустимых разрядных токов на один элемент.

Давайте разберем всё это на простом примере.

Предположим, что есть у нас некоторый мнимый потребитель, мощность которого составляет 100 Вт, а для работы ему нужно 24 Вольта. Эти характеристики обычно указаны на корпусе самого объекта, который нужно запитать.

Вспомним, что такое параллельное и последовательное соединения проводников. (Если забыли, то был у меня урок на этот счёт)

Читайте также:  Автомобильный аккумулятор медведь super start

При параллельном соединении U = U1 = U2 и I = I1 + I2, а при последовательном всё наоборот.

Ещё нужно помнить формулу расчёта электрической мощности P = U*I.

Известно, что наш потребитель кушает 100 Вт и работает при 24 В.

1. Сила тока, которую нам нужно обеспечить в цепи составляет 100 Вт / 24 В = 4,2 Ампера (I = P/U). Дальше известно, что каждый элемент даёт нам по 3,7 В.

Чтобы выйти на нужные значения по напряжению, мы сначала должны «раскидать» 24 Вольта по элементам.

2. Очевидно, что элементы по 3,7 Вольта нужно соединять последовательно, чтобы выйти на суммарный показатель. Ведь при последовательном соединении напряжения складываются.

Соедини мы их параллельно, общее напряжение батареи составило бы всего 3,7 В. Этого недостаточно.

Сколько нужно раз взять по 3,7 В, чтобы получить 24 Вольта?

Разделим 24 В (рабочее напряжение нашего потребителя из примера, смотрим его на корпусе устройства)/ 3,7 В (напряжение нашего элемента).

Получили 6,5. Округлим до 7.

Итак, нужно соединить 7 элементов по 3,7 В последовательно, чтобы обеспечить вольтаж.

3. Теперь нужно «проверить емкость».

Известно, что каждый элемент может отдавать 1,7 А в течение одного часа.

Значит, в батарее с 7 последовательно соединенными элементами мы имеем силу тока 1,7 А. Ведь элементы соединены последовательно, а значит I=I1=I2.

Наш потребитель кушает 4,2 ампера в час (нашли значение в пункте 1).

Время работы имеющейся аккумуляторной системы сейчас составит 1,7 ампера/ 4,2 ампера = 0,4 часа. Маловато будет. Да и разрядный ток на один элемент сейчас составляет 2,47, что на 0,47 больше, чем две емкости одного элемента. Банки будут сами себя губить.

4. Добавим в нашу сборку дополнительно к каждому последовательно соединенному элементу по одному параллельному элементу.

Образуем бОльшую ячейку.

Что получаем? Напряжение на выходе ячейки постоянное, а вот емкость подрастает. Теперь каждая ячейка отдает вместо 1,7А*ч по 1,7 * 2 = 3,4 А*ч.

Проверим время работы такого аккумулятора с нашим стоваттным потребителем.

3,4 А / 4,2 А = 0,8 часа.

Уже интереснее. Проверим, не убьются ли элементы.

4,2 А разделим на 3,4 А = 1,23 А. Сравниваем с емкостью одного элемента – у нас 1,7 А*ч, а получили 1,23 А.

Замечательно. Элементы проживут долго, так как мы не вышли за границу 2С.

5. Остается подогнать значение под нужное время работы. Делается это также. Добавляем в каждую ячейку параллельную банку. Можно заложить в расчёт хоть 500 часов автономной работы 🙂 Только аккумулятор будет заряжаться 300 лет и весить 500 кг.

После расчёта батареи и приобретения всех нужных элементов, нужно собрать аккумулятор.

На производстве элементы Li-ion аккумулятора соединяются с помощью специальной никелевой ленты. Мы же обойдемся обычным паяльником :)…

Банки аккумулятора можно смело спаивать друг с другом, используя обычные соединительные провода. Очень важно не перегревать элементы при пайке. Для быстрого и качественного их соединения уместно использовать паяльный флюс для алюминия.

Бытует мнение, что паяные аккумуляторы долго не служат. Но на своем опыте могу подтвердить обратное. Главное следить за температурой при пайке и прикасаться к торцам аккумулятора на самое минимальное время.

Сами же банки можно соединить любым удобным способом. Китайцы любят, например, закатывать всё в термоусадку и заливать по уши термоклеем.

Все аккумуляторные батареи из Li-ion элементов имеют контроллер заряда-разряда. Он называется плата BMS (Battery Monitoring System).

Её нужно купить отдельно, ориентируясь на характеристики нашего потребителя и химию аккумуляторов. В характеристиках всегда указан информация о максимальном количестве ячеек, с которыми плата сможет работать, максимальных разрядных токах, предельной мощности и вольтаже системы.

Плата позволит управлять зарядом вашей аккумуляторной системы и контролировать её разряд.

Сажаем её на вход аккумулятора и на каждую ячейку вешаем балансиры (это устройство для равномерного заряда всех ячеек. Выходы на них отмечены на плате. Нужно просто соединить каждую ячейку проводом с платой BMS) .

Ещё бывают платы BMS, интегрированные прямо в элементы аккумулятора. Такие элементы называют защищенными. Если в элементе уже есть плата BMS, то «общая» плата не нужна. Важно, чтобы BMS была в каждом элементе.

Заряжать полученную систему мы будем тем зарядником, который остался у нас от старого аккумулятора. Ну а если батарея новая, то проверьте мощность зарядника и допустимый ток заряда батареи. Напряжение выбираем по напряжению вашей батареи.

Таким образом, мы собрали аккумулятор из отличных элементов и сэкономили деньги. Помимо этого, наш аккумулятор гораздо лучше подходит под конкретные задачи. Надеюсь, статья будет полезна :).

Источник



Lifepo4 аккумулятор своими руками 12вольт

Содержание:
Почему я перехожу на lifepo4 (литий-железо-фосфатный аккумулятор)
Покупка пакетов А123 3.2в 20ач на алиэкспресс, какая пришла первая посылка
Соединение проводов к контактам ячеек
Сборка аккумулятора, краткое описание

Пришло время переходить на новый тип аккумуляторов в моей ветро-солнечной электростанции. Автомобильные аккумуляторы у меня к сожалению держатся всего 1 год и теряют в конце почти всю емкость. Связано это с тем что зимой, когда нет по неделе ни ветра ни солнца аккумуляторы высаживаются в ноль и в таком состоянии живут по нескольку дней, после чего их емкость необратимо снижается. Конечно можно их и не высаживать так сильно, но как то не так получается, емкость написана на каждом по 60Ач, а брать ее нельзя, поэтому и брал все что есть.

В итоге так продолжатся не должно, что?, каждый год новые аккумуляторы покупать. Можно конечно брать с запасом раз в пять, чтобы не высаживать их полностью, но и стоимость тогда умножается на пять, да и прослужат не намного дольше, производитель 5 лет обещает если аккумулятор эксплуатируется на автомобиле. То-есть если никогда не разряжается и после завода машины сразу заряжается от генератора. Значит в автономке не более трех лет так-как главное условие выполнить невозможно — не разряжать глубоко и сразу заряжать. В общем на автомобильном свинце надо ставить крест, иначе покупая дешевку в итоге переплачиваешь.

Как альтернатива есть щелочные аккумуляторы, но у них свои проблемы, такие как зарядка до 17,5вольт, КПД 55-60% всего и прочее, к то-муже цена просто космическая для акб такой древней технологии, да и срок службы обещают 8-12лет при правильной эксплуатации.

Так же есть тяговые свинцовые аккумуляторы, все в них хорошо, можно разряжать на 100%, а при разряде не более 80% отрабатывают по 800-1500циклов и служат до 10-ти лет, а некоторые как обещает производитель аж до 20-ти лет. Но сами понимаете что цена соответствует и самый дешевый тяговый стоит в три раза дороже автомобильного свинца, а качественный в 5-7раз дороже.

Выход как я думаю нашел, это lifepo4(литий-железо-фосфатные) аккумуляторы. Это по сути тот-же литий-ион (как батарейки в телефоне или ноутбуке), но химия внутри немного другая что позволило этим аккумуляторам существенно снизить эффект старения. В итоге аккумуляторы не деградируют многие годы, обещают до 12-20лет, и сохраняют свою первоначальную емкость. Отрабатывают по 1500-2000циклов при разряде на 100% без снижения емкости и продолжают работать дальше без осрбых ухудшений параметров. А если не разряжать более чем на 80% то циклируемость 5000-7000циклов.

При всем этом эти аккумуляторы полностью необслуживаемые, не имеют всяких там эффектов памяти и их не надо заряжать на 100% и гонять малыми токами до-зарядки. Если до конца не заряжать и не разряжать то этим аккумуляторам только лучше. Можно сказать идеальный аккумулятор для автономных систем так-как может неделями стоять полностью разряженным и ему ничего не будет, не-надо как щелочные тренировать циклами и прочее.

Минус lifepo4 это цена, которая сравнима с ценой хороших щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов, или качественного фирменного тягового свинцового аккумулятора. Но это если покупать у наших перекупщиков в России, если заказывать из за границы, то получается значительно дешевле, а в Китае на порядок дешевле. Еще lifepo4 как и li-ion не переносят перезарядка и переразряда, нельзя превышать напряжение каждого пакета выше 3.75 вольт при заряде, и не допускать разряда меньше 2.00 вольта, иначе аккумуляторы умрут и восстановлению не подлежат. Для контроля этих аккумуляторов устанавливается плата защиты (BMS), которая следит за состоянием аккумулятора и если что отключает его при критических значениях заряда или разряда, а так же выравнивает напряжение каждого элемента в цепочке аккумулятора. Эти платы защиты выпускаются на любые аккумуляторы 12,24,36,48,72 вольта и тд.

lifepo4 — заказ на алиэкспресс

Эти батарейки покупал на алиэкспресс, кто еще не знает это Китайский сайт по продаже всего и вся по очень дешевым ценам и доставка почтой. Сайт на русском и как заказать я думаю разберется каждый, из минусов только то что посылки идут долго, в среднем месяц, бывают теряются и повреждаются в дороге, но это по вине я думаю уже нашей почты. Ниже самая первая посылка 3 пакета по 20ач. Продавцы часто разбивают тяжелые заказы на несколько посылок чтобы уложится в вес на одну посылку не более 2кг, вот и мою посылку разбили на две, в первой 3 пакета, во второй оставшиеся 2пакета, всего первый заказ 5пакетов по цене 5400рублей.

Читайте также:  Разбираем аккумулятор шуруповерта makita

По цене если брать мелкими партиями 1-10шт, то цена за один пакет 20ач чуть больше 1000рублей, но если брать от 20-ти и выше, то цена значительно снижается. Моя батарейка будет на 80Ач 12вольт, это 960ватт*ч электроэнергии и обойдется она мне — пакеты 20ач=16шт=17500руб.+1600рублей плата защиты= 19100рублей. Если брать например партию в 36 пакетов сразу, то выходит 24000рублей, но я не могу сразу столько купить. А так батарейка на 1кВт*ч получается 19000рублей. На эти деньги я мог бы купить 9автомобильных аккумуляторов по 60Ач, это 540Ач суммарно 6.4кВт*ч, но если брать не более 10% от емкости чтобы аккумуляторы долго служили то это всего 640ватт*ч. Ниже фото самой посылки.

Это фото сделано на почте, так как посылка пришла сильно измятая решил распаковать на месте, где и обнаружилось что батарейки сильно помяты с углов. Но что толку предъявлять и терять время впустую, расправил руками вмятины и пошел довольный домой, а батарейкам от таких вмятин ничего не будет, их можно хоть в трубочку свернуть, но не гарантирую, с моими все в порядке после такого как на фото выше. Ниже еще фото, пока стоял руками выпрямил почти все вмятины.

Уже дома произвел детальный осмотр этих батареек, немного потертые надписи гласят что производитель А123, но контактные шины видно что приварены отдельно и стыки залиты герметиком. Китайцы мне сказали что эти батарейки новые и приходят с Америки без контактных шин, которые приделываются уже в Китае, на плюс никелированная, а на минус медная. Ну будем думать что они их не откуда ни срезали припаяв новые контакты. Все равно дешевле нет, а качество и количество отработанных лет и циклов покажет время.

Чтобы убедится что шины приделаны отковырял герметик, ниже на фото видно что шина наложена и приварена, а место стыка замазано герметиком.

Теперь буду продолжать начатое и заказывать еще такие пакеты, всего пока мне надо 16 пакетов чтобы собрать батарею 12вольт 80Ач. А пока начал сборку уже имеющихся элементов. Начал с ящика для этих пакетов. Ящик сделал из фанеры толщиной 2см(какая была) и покрасил белой хреновой краской.

Дальше нужно было к контактным шинам как то прикрепить провода. Обошел все магазины, но очень маленьких болтиков так и не нашел и как специально ни в одном магазине электротоваров не нашлось клеммных колодок особой конструкции где уже есть мелкие болтики и стяжки. В итоге купил мощный паяльник на 100ватт и провод сечением 4квадрата. Дома я уже понял что припаять провода не получится, контактная пластина пакета не прогревается. А собрать первые четыре пакета чтобы получить батарею на 12вольт очень хотелось. В итоге зачистил провода и завернул из как в трубочку в контактные пластины, прижал плоскогубцами и поставил по две скобы из толстых пластинок. Конечно это не совсем правильно, но думаю контакт хороший и на всегда, тем более что больших токов там не будет, максимум ампер 5-10.

В крышке просверлил пять отверстий под болты М6 и на них соединил четыре пакета в цепочку для получения аккумулятора на 12 вольт. Это еще не законченный вариант, еще не пришла заказанная плата защиты (BMS), которая будет смонтирована под крышкой.

Болты как видно использовал обычные металлические, медных не нашлось. Но здесь нет ничего страшного, болты выполняют лишь роль зажимов для медных проводов,а провода стянуты друг с другом. Единственное это то что крайние болты выведены наружу как клеммы аккумулятора. В основном аккумулятор будет работать через плату защиты, а эти болты лишь для редкого подключения инвертора и др. Сопротивление конечно у металла выше, но думаю потери на нагреве болтов даже при токах 50-70А будут минимальными и их можно не считать так как инвертор включаю редко на электроинструмент. Но если найду, то крайние заменю на медные. Ниже фото внутренностей этого ящика-аккумулятора.

Пока все. Далее планирую покупать еще пакеты такие-же и докладывать в этот корпус пока не заполню его полностью, также скоро придет BMS — плата защиты и будет установлена. А пока все-таки попробую без BMC напрямую к контроллеру солнечной панели поставить и посмотреть как работает, есть ли дисбаланс ячеек, а так-же проверю реальную емкость аккумуляторов. Об этом в следующих статьях в разделе «Мой небольшой опыт».

Продолжение, часть 2, поставил аккумулятор вместо свинца и первые цифры и впечатление от работы лифера. ЛИФЕР (LIFEPO4) ВМЕСТО СВИНЦА В СОЛНЕЧНОЙ МИНИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Источник

Как собрать LiFePO4 аккумулятор своими руками?

Как собрать LiFePO4 аккумулятор своими руками?

Статья обновлена: 2020-12-17

Область применения литий-железо-фосфатных аккумуляторов обширна за счёт их превосходных характеристик. Этот тип батарей приспособлен для работы с более высокими токами по сравнению с тем же Li-ion аккумулятором, а узкий диапазон рабочего напряжения обеспечивает идеально стабильное снабжение элементов энергией.

Если вам нужно сделать батарею из аккумуляторов LiFePO4, самостоятельная сборка своими руками — это крайняя мера, так как процесс создания АКБ является сложным и комплексным. Даже при наличии теоретических знаний, но без узкопрофильного опыта работы в этой нише сложно учесть все нюансы и добиться необходимого качества проделанной работы. Лучше обратиться за квалифицированной помощью и поручить задачу сборки аккумуляторов профессионалам.

Пример сборки LiFePO4 аккумулятора фото

Инструкция по сборке аккумулятора LiFePO4

Эта инструкция универсальна: она подойдет тем, кто собирается сделать LiFePO4 аккумуляторы для квадроциклов своими руками, либо для других транспортных средств, а также для электроинструментов с автономным питанием.

Список элементов для сборки LiFePO4

  • Ячейки аккумулятора с параметрами, нужными для вашей цели.
  • BMS плата — микросхема для управления. Она контролирует заряд и разряд батареи, балансирует напряжение на её элементах.
  • Пассивные балансиры могут понадобиться в частных случаях и в зависимости от выбранной платы управления. Если аккумулятор по емкости больше 30 Аh, балансиры обязательны.
  • Расходные провода, перемычки, разъемы, клеммы и прокладки для изоляции между соседними ячейками батареи.

Если вам важно иметь возможность индикации аккумулятора, понадобится ваттметр. Стандартные индикаторы имеют свойство искажать значения остаточной ёмкости, так как феррум-фосфатные аккумуляторы проседают в стабильности напряжения только при предельном разряде.

Схема подключения BMS к LiFePO4 фото

Пошаговая инструкция сборки LiFePO4

Перед тем, как собрать аккумулятор из ячеек LiFePO4, проведите измерения: проверьте внутреннее сопротивление и напряжение в ячейках. Если показания расходятся, нужно выровнять заряд — например, дозарядить “отстающие” элементы. Если такой возможности нет, после сборке поставьте аккумулятор на зарядку, чтобы BMS контроллер выполнил балансировку.

Для коммутации ячеек аккумулятора выбирается соединение:

  • Параллельное — позволяет увеличить емкость.
  • Последовательное — увеличивает напряжение.

К примеру, 4 ячейки с параметрами 3,2V и 25Ah при параллельном подключении дают 3,2V и 100Ah, а при последовательном — 12V и 25Ah.

Схемы сборки lifepo4 аккумулятора могут варьироваться, инструкция в общих чертах выглядит следующим образом:

  1. Для совмещения обоих типов соединения сперва заготавливают параллельные сборки, которые затем подключают друг с другом последовательно.
  2. Между ячейками уложите изолятор: например, стеклотекстолит.
  3. Установите BMS плата для защиты аккумулятора от избыточного заряда или глубокого разряда, а также для балансировки элементов батареи.
  4. При сборке АКБ с емкостью больше 30Ah нужно на каждую параллель между контактами ячейки “+” и “— “поставить пассивный балансир.
  5. Проверьте качество сборки и соберите устройство в корпус.

Схема сборки LiFePO4 и Li-ion фото

Как проверить качество сборки?

До упаковки собранного устройства в корпус проведите тест на корректную работу. Для этого проконтролируйте процесс первых разряда и заряда, снимая измерения напряжения на отдельных участках аккумулятора. Когда одна из параллелей зарядилась полностью (в момент, когда напряжение на ней достигнет предела системы управления — обычно 3,65V до 3,75V), BMS должна сама отключить всю АКБ от зарядки. Когда напряжение выравняется, плата снова включит зарядку и продолжит восполнение энергии уже на следующей параллели. Внешне балансировка выглядит как постоянное включение и отключение зарядного устройства.

Аналогично проверяется аккумулятор на разряде: когда на одной ячейке сборки напряжение упадет до нижнего предельного порога (2,5V-2,2V в зависимости от платы BMS), батарея отключится от потребителя.

Делаем LiFePO4 сами

Команда Virtustec специализируется не только на продаже аккумуляторов: изначально мы были мастерской по сборке и ремонту, и продолжаем заниматься этим до сих пор. У нас собственное производство аккумуляторных литиевых батарей, адекватные цены и надежные гарантии на товары.

Источник