Создание аккумуляторного пакета из 18650 батарей
- В чем разница между аккумуляторами 18650 и другими типами батарей?
- Компоненты и инструменты для создания аккумуляторной батареи
- Где можно найти аккумуляторы 18650 для батарейного блока?
- Проектирование батарейного пакета на базе элементов 18650
- Как выбрать правильную никелевую ленту для создания аккумулятора
- А зачем использовать держатели для 18650 аккумуляторов?
- Шаги для создания аккумуляторной батареи на основе аккумуляторов 18650
- Сколько аккумуляторов 18650 нужно для создания батареи емкостью 100 Ач?
- Вывод
Литий-ионные аккумуляторы на данный момент являются лучшим решением батареи, которую имеет сейчас человечество. Они идеально подходят для создания батарейного блока на базе аккумуляторов 18650. Фактически, аккумуляторы 18650 используются во многих устройствах. Не удивительно, что литий-ионный аккумулятор можно найти в ноутбуке, квадрокоптере, электроинструментах и даже в медицинских устройствах.
В действительности, это лишь вопрос времени до того, как все автомобили на дорогах станут электрическими. Не правда ли, удивительно жить в такую эпоху? Все мы, живущие сегодня, увидим переход мира от тяжелых автомобилей, работающих на ископаемом топливе, к более широкому спектру легких электрических транспортных средств с гораздо более простой и эффективной установкой компонентов.
Самый распространенный тип литий-ионного аккумулятора — это 18650. Как и все цилиндрические аккумуляторы, он получил свое название из-за диаметра 18 мм и высоты 65 мм. Поэтому аккумулятор 18650 выглядит, как слегка переевшая батарейка АА.
По этим причинам многие люди задаются вопросом: «в чем особенности изготовления аккумуляторной батареи?». В этой статье мы научим вас всему, что вам нужно знать о том, как собрать аккумуляторную батарею.
В чем разница между аккумуляторами 18650 и другими типами батарей?
Хотя литий-ионная аккумуляторная ячейка может быть всего немного больше обычной батарейки АА, аккумулятор 18650 намного мощнее любой АА-батарейки. Существует несколько ключевых различий между этими типами аккумуляторных ячеек.
Во-первых, аккумуляторы 18650 имеют более высокое напряжение, чем батарейки АА. Это означает, что для обеспечения напряжения, подходящего для бытовой электроники, требуется меньше аккумуляторов 18650, соединенных последовательно. Кроме того, у аккумуляторов 18650 гораздо меньше внутреннего последовательного сопротивления (ISR) по сравнению с батарейками АА. Это позволяет использовать меньшее количество аккумуляторов 18650 для достижения заданной мощности тока.
Если вы также рассматриваете другие форматы аккумуляторных ячеек для своего проекта, мы подготовили руководство по выбору наилучшего типа аккумуляторной ячейки для вашего собственного DIY-проекта.
Еще одним великолепным свойством литий-ионных аккумуляторных ячеек 18650 является их энергетическая плотность. В то время как типичная батарейка АА содержит всего около 3,9 ватт-часов энергии, литий-ионная аккумуляторная ячейка 18650 может хранить 13 ватт-часов и даже больше. Это неудивительно, так как энергетическая плотность современных литий-ионных аккумуляторов составляет от 100 до 265 ватт-часов на килограмм.
Компоненты и инструменты для создания аккумуляторной батареи
Части и материалы для аккумулятора:
- Аккумуляторные ячейки 18650 или 21700.
- Держатели для аккумуляторов 18650.
- BMS (система управления батареей).
- Никелевые полосы.
- Разъемы для зарядки и разрядки.
- Термоусадочные трубки из ПВХ.
Инструменты для сборки аккумулятора
Независимо от того, собираете ли вы батарейный блок с помощью пяльника или используете точечный сварочный аппарат, вам понадобится паяльник. В то время как мы также рассматриваем методы создания батареи из аккумуляторов 18650 с использованием точечной сварки и пайки, настоятельно рекомендуем использовать точечную сварку.
Это потому, что при точечной сварке пайка не используется для электрического соединения ячеек. Вместо этого, паяльник нужнен только для создания вспомогательных соединений и контактных элементов.
- Сварочный аппарат для точечной сварки
- Отрезатель провода / оболочки (устройство для зачистки проводов)
- Тепловой пистолет.
- Мультиметр.
- Зарядное устройство / тестер емкости для литий-ионных аккумуляторов.
- Электрозащитные перчатки.
- Каптоновая лента.
- Стекловатно-бумажные материалы (для изоляции)/ Ячменная бумага.
- Изоляционные кольца.
- Паяльная станция.
- Защитные очки.
Где можно найти аккумуляторы 18650 для батарейного блока?
Покупка новых литий-ионных ячеек 18650
На рынке представлены различные 18650-батареи, стоимость которых варьируется от 200 до 1500 рублей, но какую из них следует выбрать? Если вы хотите приобрести новые ячейки, рекомендуем следующие марки: Panasonic, Samsung, Sanyo, LG и Molicel.
У этих марок 18650 есть хорошая репутация, и вы можете доверять их техническим характеристикам и оценкам. В большинстве случаев аккумуляторные ячейки от этих марок будут стоить дороже, но они представляют отличное соотношение цена-качество. Это связано с тем, что батареи более высокого уровня обычно имеют большую емкость и токопроводимость.
Использованные литий-ионные ячейки
Множество устройств используют аккумуляторы 18650. Вы можете найти их во всем, начиная от выброшенных батарейных пакетов для самокатов до старых батарей для ноутбуков. Также вы можете найти отличные 18650-ячейки в батарейных пакетах для модемов и медицинских устройств.
Определение конфигурации и необходимого количества аккумуляторов 18650 для батареи
Для создания нужной батареи необходимо знать нужное напряжение, емкость в ампер-часах и способность передавать ток, которые должны быть у батареи. Подключение элементов в серию увеличит напряжение, в то время как подключение их параллельно увеличит их способность передавать ток. При добавлении элементов, независимо от того, это серия или параллельное подключение, увеличивается емкость.
Батареи для электровелосипедов обычно работают на напряжении от 36 до 72 вольт. Системы домашних энергопакетов (аккумуляторов) Powerwall могут быть спроектированы для работы с напряжениями 12, 24 и 48 вольт, а также практически с любыми промежуточными значениями. Для этого примера мы создадим простую батарею «24V» с использованием элементов емкостью 2200 мАч. Здесь «24V» указано в кавычках, потому что с элементами литий-ионных батарей нельзя точно собрать батарею на 24 вольта.
В этом примере создаваемая батарея будет использоваться для питания 500-ваттного кондиционера через инвертор.
Определение конфигурации в серии
Мы уже определили, что для лучшего пользовательского опыта нам нужно получить 24 вольта нагрузки. При создании батареи на 24 вольта лучше всего использовать 7 элементов, соединенных в серию. Это связано с тем, что элементы литий-ионных батарей имеют разряженное напряжение около 2,6 вольта, номинальное напряжение 3,7 вольта и полностью заряженное напряжение 4,2 вольта. Таким образом, 7 элементов литий-ионных батарей, соединенных в серию, будут иметь номинальное напряжение 25,9 вольта, полностью заряженное напряжение 29,4 вольта и напряжение при разряде около 20 вольт.
По мере разрядки батареи, её напряжение будет уменьшаться до уровня около 20 вольт, но этот диапазон напряжения хорошо работает с инверторами на 24 вольта и другими приборами с таким напряжением. Итак, в этом примере батарея будет иметь конфигурацию 7S.
Определение конфигурации в параллельной связи
В этом примере кондиционер имеет рейтинг мощности 500 Вт. Это означает, что ему требуется 500 ватт энергии для непрерывной работы в течение часа. Как правило, можно считать, что хороший инвертор на 24 В имеет эффективность около 90 процентов. Это значит, что для того, чтобы инвертор обеспечивал 500 Вт мощности, в него нужно подавать не менее 556 Вт энергии.
Обратите внимание: Это также означает, что для питания устройства, потребляющего 500 Вт на стороне переменного тока, вам понадобится инвертор, способный обеспечить мощность больше 500 Вт. Помните, что ограничение 500 Вт касается общей мощности, проходящей через инвертор, а не только выходной мощности.
Важно не перегружать ваше оборудование. Таким образом, если вам нужно потреблять постоянно 500 Вт, то вам следует выбрать инвертор, который может предоставлять не менее 750 Вт.
Мощность измеряется как произведение напряжения на силу тока (ватты = вольты x амперы). Итак, если у вас номинальное напряжение 25,9 В и вам нужно обеспечить нагрузку мощностью 556 Вт, нагрузка потребит около 21,5 ампер от батарейного блока. Для определения количества элементов, необходимых для соединения в параллельную связь (группы P), просто разделите 21,5 ампера на количество ампер, которые может обеспечить один отдельный элемент.
ВАЖНО: Каждый элемент имеет свои характеристики, поэтому в этом примере мы предполагаем, что элементы 18650 могут предоставлять ток до 5 ампер. Быстрый расчёт показывает, что для батареи с конфигурацией 7S потребуется около 4,3 элемента в каждой параллельной связи (группе P), чтобы обеспечить работу оконного кондиционера. При проведении таких расчётов лучше всегда округлять вверх. Таким образом, в данном случае вам потребуется конфигурация 7S5P.
Это означает, что для работы оконного кондиционера от инвертора на 24 В, используя элементы 18650 с непрерывным током разряда 5 ампер и емкостью 2200 мАч, абсолютный минимум составляет конфигурация 7S5P.
18650 литий-ионные элементы, которых следует избегать
Прежде чем начать создание своего аккумулятора, вам нужно выбрать, какие элементы использовать. Избегайте брендов, предлагающих невозможные характеристики элементов. На момент написания этого текста самый емкий элемент 18650 — это Panasonic NCR18650G с емкостью 3600 мАч. Поэтому, если какая-либо компания утверждает, что производит элемент емкостью больше 3600 мАч, не покупайте его.
Фактически, это хорошая практика вообще избегать покупки продукции от брендов, известных своими недостоверными маркировками.
Нет ничего плохого в покупке дешевых или подержанных элементов. Однако следует избегать покупки элементов, которые продаются как новые, когда на самом деле они бывшие в употреблении. Также стоит избегать покупки элементов с низкой емкостью, которые продаются с маркировкой гораздо более высокой емкости.
Проверка напряжения элементов
Критически важно проверить напряжение ваших элементов перед их параллельным соединением. Помните, что если между элементами, которые вы подключаете параллельно, есть разница в напряжении, энергия будет передаваться с элемента с более высоким напряжением на элемент с более низким напряжением, и это произойдет максимально быстро. Скорость передачи зависит от разницы в напряжении. Таким образом, чем больше разница в напряжении, тем выше риск возгорания при их соединении.
Хотя подключение элементов с различными зарядами в серию не является опасным, это может быть неудобным. Это связано с тем, что требуется некоторое время, чтобы большинство систем управления батареей для потребителей привести элементы в баланс, и до этого момента вы не получите полную производительность вашего аккумуляторного блока.
Важно также проверить новые элементы, хотя это обычно более проблематично при использовании подержанных элементов. Как общее правило, не рекомендуется соединять два элемента параллельно, если разница в напряжении между ними превышает 0,1 вольта.
Проектирование батарейного пакета на базе элементов 18650
Определите ток нагрузки: Первый шаг — определить ток нагрузки, который требуется для устройства, которое будет питаться от батарейного блока. Это важно, потому что от этого зависит размер проводов и других компонентов, способных справляться с током, а также количество элементов, необходимых для обеспечения нужного тока.
Рассчитайте емкость: Затем необходимо определить емкость батарейного пакета, то есть количество энергии, хранящейся в батарее. Вы можете рассчитать емкость, умножив ток нагрузки на желаемое время работы устройства.
Выберите элементы: После определения тока нагрузки и емкости можно выбрать элементы, способные удовлетворить этим требованиям. Важно выбрать элементы с достаточно высоким током разряда, чтобы справиться с нагрузкой, и достаточно большой емкостью для обеспечения нужного времени работы.
Определите количество элементов: Основываясь на токе нагрузки и емкости, вы можете определить количество элементов, необходимых для удовлетворения требований. Чтобы рассчитать количество элементов, разделите желаемую емкость на емкость одной параллельной группы элементов.
Различные способы балансировки элементов
Существуют различные методы для обеспечения балансировки элементов в литий-ионных батарейных пакетах. Самый распространенный способ для большинства систем управления батареей — это сжигание избыточной энергии в элементах, у которых может быть немного более высокое напряжение, чем у других.
В зависимости от вашего применения, вы можете выбрать, чтобы ваш аккумулятор занимался верхней балансировкой, либо нижней балансировкой ваших элементов. При верхней балансировке элементы приходят в равновесие во время зарядки аккумулятора. Это обеспечивает равное напряжение для всех групп элементов, когда батарейный блок полностью заряжен.
В отличие от этого, система нижней балансировки выравнивает элементы во время разрядки. Этот метод обеспечивает равное напряжение для всех групп элементов, когда батарея разряжена.
Как выбрать правильную никелевую ленту для создания аккумулятора
Для создания батарейного пакета вам необходимо электрически соединить элементы 18650. Это обычно делается с помощью сварочного аппарата и никелевой ленты. Избегайте слегка никелированных лент и выбирайте чистую никелевую ленту. Она может стоить немного дороже, но чистая никелевая лента имеет гораздо меньшее электрическое сопротивление.
Если проводник, используемый для соединения элементов 18650, имеет меньшее сопротивление, то это означает, что батарейный пакет будет иметь меньшее напряжение при нагрузке. Это приводит к меньшему нагреву во время зарядки и разрядки, что увеличивает срок службы батареи и обеспечивает оптимальную производительность на протяжении всего этого времени.
Никелевые ленты выпускаются во множестве различных форм и размеров для разных типов элементов и способов создания аккумуляторных пакетов. Убедитесь, что выбираете правильный тип никелевой ленты в зависимости от ваших потребностей.
Обычно стандартом для создания батарейного пакета на основе элементов 18650 является использование высококачественной чистой никелевой ленты толщиной 0,015 дюйма (0.0381см). При такой толщине каждый миллиметр ширины ленты может переносить около 1 ампера тока.
Если вы не можете позволить себе дорогой сварочный аппарат, всегда можно купить более доступную модель. Вы можете удивиться, насколько эффективными стали базовые сварочные аппараты в наше время. Если ни один из вариантов не подходит для вас, вы можете создать аккумуляторный пакет литий-ионных элементов, используя паяльник и провод, однако, делать это стоит с осторожностью.
А зачем использовать держатели для 18650 аккумуляторов?
Использование держателей для элементов 18650 предоставляет несколько преимуществ и облегчает создание полных батарейных пакетов:
Держатели для элементов обеспечивают необходимый зазор между элементами. Это позволяет обеспечить более эффективное охлаждение в сравнении с элементами, которые находятся в прямом контакте друг с другом. Если элементы соприкасаются и начинается термическое перегревание, вероятность возгорания других элементов также увеличивается.
Использование держателей делает батарейный пакет более надежным и прочным. Если вы не используете держатели, то, скорее всего, придется полностью полагаться на ленту и клей для крепления батарейного пакета, и он не будет столь же прочным, как если бы был сделан с помощью держателей для элементов.
Держатели для элементов делают ваш батарейный пакет устойчивым к вибрации. Если вы полагаетесь только на клей и ленту для крепления, то проще все разлетится при воздействии вибрации.
Поэтому рекомендуется всегда использовать держатели для элементов 18650 при создании батарейного пакета.
Соединение аккумуляторов 18650 между собой
Разместите первую параллельную группу элементов с положительной стороной вверх. Затем поместите вторую параллельную группу с отрицательной стороной вверх, и так далее. Держатели для элементов имеют выступы по бокам, которые позволяют им соединяться между собой.
Соедините ваши держатели вместе, чтобы сформировать необходимую форму вашего батарейного блока с нужным количеством ячеек. Затем поместите свои элементы внутрь. Хотя вы можете просто склеить элементы горячим клеем, использование держателей позволяет улучшить охлаждение вашего батарейного пакета, среди других преимуществ.
Вариант А: Сварка элементов между собой
Теперь пришло время соединить элементы. Перед сваркой убедитесь, что никелевые ленты готовы.
Самый простой способ, который нам больше нравится — это положить никелевую ленту сверху на параллельные элементы. Убедитесь, что она покрывает все контактные выводы элементов. Желательно оставить около 10 мм ленты, выступающей за край, чтобы можно было подключить провода для считывания BMS. Помните, что твердые никелевые ленты толщиной 0,015 дюйма (0.0381см) могут нести около 1 ампера тока на каждый миллиметр ширины.
Для соединения в серию просто обрежьте небольшие полоски никеля, чтобы поместить их между группами P. При этом следите за тем, чтобы никель, который вы добавляете, был достаточным для обеспечения требуемого тока в вашем применении. Как правило, каждый миллиметр ширины никеля толщиной 0,15 мм способен нести около ¾ ампера тока. Если вам нужно обеспечить более высокий ток, лучше обратить внимание на то, как сварить медно-никелевый пакет.
Начните соединять отрицательный контакт первой параллельной группы с положительным контактом второй группы и так далее, по всей цепи.
Убедитесь, что между электродами для сварки и никелевой лентой нет зазора воздуха. Также убедитесь, что нет зазора воздуха между никелевой лентой и выводами элементов. Во время сварки вы увидите маленькую вспышку, которая создаст два маленьких следа от сварки на никелевой ленте.
Когда вы начинаете осваивать процесс сварки, стоит проверить качество сварки, попробовав оторвать никелевую ленту. Поэтому лучше потренироваться и сварить никель на нескольких элементах перед основным монтажом. Если вы никогда не сваривали элементы, мы рекомендуем сначала прочитать наш руководство о сварке элементов методом точечной сварки.
Если никелевые ленты сложно удалить, то это хорошая сварка. Если никель легко отделяется, то это сигнал плохой сварки. В таком случае, возможно, вам придется увеличить ток сварки.
Вариант Б: Пайка элементов вместе
Первый шаг — тщательно очистить поверхность ваших элементов. Затем добавьте флюс, чтобы убрать окисление, которое может помешать быстрому и чистому соединению.
Если вы попытаетесь паять непосредственно на элемент, не используя флюс, вы, возможно, добьетесь успеха, но вам придется сильнее нажимать паяльным железом и дольше удерживать его на элементах.
Используйте паяльное железо мощностью не менее 80 Вт. Говорят, рекомендуется использовать более разгоряченное паяльное железо для аккумуляторов, и важно учитывать, что чем горячее паяльное железо, тем меньше времени вам потребуется для пайки.
ВАЖНО: Если вы держите паяльное железо на элементе слишком долго, вы рискуете повредить аккумулятор.
Убедитесь, что используете провод с достаточным сечением, чтобы справиться с током, который ваш аккумулятор должен обеспечивать. Когда паяете литий-ионные элементы, старайтесь не проводить слишком много времени в одном месте. Что касается соединений, то они такие же, как если бы пакет был сварен.
Шаги для создания аккумуляторной батареи на основе аккумуляторов 18650
Шаг 1: Подготовьте необходимые материалы и рабочую зону.
Очистите рабочую зону и удалите любые металлические предметы, которые могут лежать на вашем рабочем столе.
Установите изоляционные диски на положительный конец каждого элемента. Также проверьте напряжение каждого элемента перед их соединением. Это обеспечит отсутствие неожиданного тока при параллельном подключении элементов.
Шаг 2: Сварите элементы вместе
Первый шаг в сборке вашего аккумуляторной батареи — это сварка ячеек 18650. Это делается путем соединения элементов с помощью никелевых лент. Всегда лучше использовать точечный сварочный аппарат, а не паяльник, чтобы осуществить эти соединения, потому что при пайке в элемент попадает слишком много тепла.
Для изготовления аккумуляторных батарей, в большинстве случаев вам придется делать как параллельные, так и последовательные соединения. Параллельное соединение создается путем подключения положительного вывода одного элемента к положительному выводу другого элемента и аналогично подключения отрицательных выводов. Это увеличивает вместимость и способность переносить ток батарейного пакета, так как ток может протекать через несколько элементов одновременно.
Последовательное соединение создается путем подключения положительного вывода одного элемента или группы элементов к отрицательному выводу следующего элемента и так далее. Это увеличивает напряжение батарейного пакета, так как напряжение каждой группы элементов в серии складывается.
Важно обращать внимание на ориентацию элементов при создании соединений. Если вы подключите их неправильным образом, вы можете повредить элементы или даже вызвать возгорание. Также важно маскировать области при соединении, чтобы не было открытых проводников, которые могли бы привести к поражению током или возгоранию при падении металлического предмета на них.
Шаг 3: Подключите BMS
После того, как элементы соединены, вам нужно установить систему управления аккумулятором (BMS). BMS — это важный компонент, который помогает регулировать напряжение и ток внутри батарейного пакета. Он также обеспечивает защиту от перезарядки и переразрядки.
В общем случае, вы хотите подключить B- (обычно синего цвета) к основному отрицательному выводу. Вы хотите подключить P- к отрицательному выводу разряда (черному). Вы хотите подключить основной положительный вывод к разъему разряда (красному). Также может быть разъем C-, если у вас отдельный порт BMS, и в этом случае черный провод должен быть подключен оттуда к отрицательному разъему зарядки.
Как и разъем разряда, положительное подключение для зарядки идет прямо от основного положительного вывода к разъему зарядки (красному).
Затем идут провода BMS. У них нет стандартного цвета, но обычно один из концов имеет красный или черный провод для обозначения самого отрицательного или самого положительного подключения.
Возьмите самое отрицательное подключение и подключите его к основному отрицательному выводу. Двигайтесь оттуда вверх и подключайте каждое последующее подключение BMS к каждому последующему соединению групп элементов.
Если вы все сделали правильно, к концу у вас останется один провод. Просто подключите этот последний провод к основному положительному выводу, и вы готовы к работе.
Если на выходе нет напряжения, не паникуйте сразу. В большинстве BMS требуется какой-то вид активации, и это, как правило, делается, поместив его на зарядку на 0,1 секунды.
Лайфхак:
В 90 процентах случаев вы можете обойти необходимость в этом, закоротив B- и P-. Таким образом, батарея думает, что она заряжается, потому что, хотя и очень маленькая, разница в напряжении до и после МОП-транзисторов достаточна для активации большинства BMS.
При этом не протекает заметный ток.
Шаг 4: Заверните пакет
После подключения BMS закрепите все провода или открытые соединения, которые вы видите. Затем положите бумажный материал (рыбья бумага) со всех сторон батареи. Для безопасного и надежного аккумулятора он должен выглядеть, как будто сделан из бумаги. После достижения этого состояния следующий шаг — обернуть батарейный пакет в термоусадочную трубку, чтобы защитить его от повреждений и обеспечить изоляцию от влаги.
Вы можете подобрать подходящий размер термоусадочной трубки, измерив ширину и высоту того, что вы хотите обернуть, и добавив 10%. Например, если вам нужно обернуть аккумулятор, ширина которого составляет 100 мм, а высота — 70 мм, формула будет следующей:
100 мм + 70 мм = 170 мм
170 мм x 1,1 = 177 мм
Это означает, что для этого аккумулятора вам потребуется термоусадочная трубка с плоской шириной, как можно ближе к 177 мм.
Шаг 5: Проверьте батарейный пакет
Перед использованием батарейного пакета важно проверить его работоспособность. Вы можете сделать это, подключив источник питания к пакету и измерив напряжение и ток. Если все работает правильно, ваш самодельный литий-ионный батарейный пакет готов к использованию!
Следуя этим шагам, вы сможете быстро создать литий-ионный батарейный пакет с использованием элементов 18650. Процесс прост и прямолинеен, и с правильными материалами и инструментами у вас получится высококачественный батарейный пакет.
Выбор BMS и его важность
После того, как все ваши параллельные группы соединены последовательно, у вас есть батарейный пакет. Элемент на одном конце цепочки имеет отрицательный полюс, к которому ничего не подключено. Это ваш отрицательный полюс основной батареи. На другом конце последовательной цепочки находится элемент с положительным полюсом, к которому ничего не подключено. Это ваш положительный полюс основной батареи.
Хотя ваш аккумулятор 18650 технически готов к использованию, я бы не рекомендовал это. Помните, что без защиты от перегрузки или перезарядки аккумулятор может быть опасен. Если
Вот почему BMS (система управления аккумулятором) является важной частью. BMS — это небольшая плата, которая превращает несколько опасных, практически бесполезных литий-ионных элементов в один безопасный и полезный батарейный пакет. BMS выполняет несколько функций, и некоторые более дорогие модели BMS выполняют больше задач. Вот некоторые из наиболее распространенных функций, которые выполняет BMS:
Защита от перезарядки. BMS следит за напряжением всех групп ячеек. Когда одна из этих групп достигает 4.2 В, зарядка останавливается. Это предотвращает повреждение ячеек от перезарядки и также помогает предотвратить возникновение пожаров.
Балансировка ячеек
Если одна или несколько групп ячеек имеют более высокое напряжение, BMS использует цепь и небольшие балансовые резисторы для снижения напряжения у высокозаряженных ячеек.
Защита от переразряда
BMS отключает батарейный пакет, когда напряжение любой элемент падает ниже определенного порога, обычно от 2.5 до 3.0 В, чтобы предотвратить повреждение элемента.
Защита от перегрузки
Еще одна важная функция BMS — убедиться, что батарейный пакет не подвергается слишком большим нагрузкам. Таким образом, каждый BMS имеет максимальный ток, при достижении которого батарейный пакет отключается. Защита от перегрузки применяется как при зарядке, так и при разрядке батареи.
Защита от короткого замыкания
Короткое замыкание эквивалентно нагрузке с сопротивлением 0 Ом. Закон Ома гласит, что ток, который протечет через данную цепь, зависит, в том числе, от сопротивления и напряжения цепи. При создании короткого замыкания сопротивление для тока будет только очень низкое сопротивление проводника (провода или никеля) и самого элемента. Поэтому, так как короткое замыкание создает условие перегрузки, любой BMS с защитой от перегрузки также имеет защиту от короткого замыкания.
Сколько аккумуляторов 18650 нужно для создания батареи емкостью 100 Ач?
Это зависит от используемых вами ячеек и желаемого напряжения. Например, если вы хотите создать 12В батарею с использованием ячеек емкостью 2500 мАч, вы можете сделать следующий расчет:
Чтобы создать батарею с использованием литий-ионных ячеек, которая приближается к 12В без значительного превышения, вам понадобится конфигурация 3S. Это потому, что литий-ионные элементы имеют номинальное напряжение 3.7В.
Таким образом, 3 элемента в серии дадут вам напряжение 11.1В. Помните, что соединение ячеек в серии добавляет их напряжение, но не изменяет емкость (мАч). У этой группы ячеек 3S напряжение составит 11.1В, а емкость — 2500 мАч.
Итак, чтобы узнать, сколько групп 3S необходимо соединить параллельно, чтобы получить 100 Ач, просто разделите 100 на 2.5.
100 / 2.5 = 40P
Таким образом, чтобы сделать батарею 100 Ач в этом случае, вам нужно соединить элементы в конфигурации 3S40P.
3 x 40 = 120
Вам понадобится 120 литий-ионных ячеек емкостью 2500 мАч для создания батареи ёмкостью 100 Ач.
Как рассчитать время работы аккумулятора 18650
Но на сколько времени будет работать кондиционер? Помните, что после потерь инвертора, кондиционер потребует около 556 Вт энергии. Элементы в этом примере содержат 8,14 Втч энергии (номинальное напряжение 3,7 вольта х 2,5 Ач). Это значение получается умножением номинального напряжения на номинальную емкость аккумулятора. В батарее 7S5P, что означает, что у вас есть в общей сложности 35 ячеек.
Это дает батарее в этом примере емкость всего 284,9 Втч. Этого будет достаточно, чтобы кондиционер работал примерно 30 минут. Хотя это может показаться небольшой мощностью, я хотел бы дать вам некоторый контекст.
284 Втч энергии достаточно для полной зарядки среднего мобильного телефона примерно 16 раз. С 284 Втч запасенной энергии вы можете использовать настольный компьютер и монитор примерно 6 часов. С таким количеством энергии вы сможете полностью зарядить большинство ноутбуков примерно 5 раз.
Если вам нужно добавить больше емкости, просто добавьте больше ячеек к вашим группам P. В случае этого примера, добавление дополнительного элемента в группы P означает добавление еще 7 ячеек. Таким образом, за каждое добавление ячеек в группы P вы получаете еще 57 Втч энергии для хранения.
Вы можете создать одну большую 24-вольтовую батарею или несколько маленьких. Но если вы используете батареи емкостью 2200 мАч с номинальным током разряда 5А и подключаете кондиционер через инвертор, абсолютный минимум для пакета должен быть 7S5P.
Вывод
Как видите, при построении литий-ионной батареи из элементов 18650 нужно учитывать многое. Для занятого человека может быть довольно сложно уделить время на изучение всех этих терминов, когда все, что он хочет, это получить аккумулятор. Перед тем, как начать собирать, убедитесь, что ознакомились с нашим исчерпывающим руководством по безопасности при работе с литий-ионными элементами.
Мы надеемся, что этот материал поможет вам изготовить свой первый батарейный блок своими руками. Спасибо за внимание!
