Как собирают батарею для моноколеса?

Схема сборки

В зависимости от модели моноколеса, его родная литий-ионная АКБ обычно имеет номинальное напряжение 60 или 72 В. Емкость зависит от того, из каких ячеек выполнена сборка и по какой схеме. Например, Li-ion сборка на 60 В выполняется по схеме 16S1P, 16S2P или 16S3P, и с увеличением количества параллельных соединений растет запас емкости:

модели, собранные по схеме 16S1P, в зависимости от характеристик используемых аккумуляторов (ячеек), могут иметь емкость от 2600 до 3500 мАч;
если используется схема 16S2P, емкостной запас составляет от 5200 до 10000 мАч;
при компоновке 16S3P – от 7800 до 10500 мАч.

Литий-ионные АКБ с номинальным напряжением 72 В для таких устройств обычно изготавливают по схемам 20S2P и 20S3P. Соответственно, их емкость составляет от 5,2 до 13 Ач или от 7,8 до 19,5Ач, в зависимости от параметров используемых ячеек. Например, если мы возьмем Li-ion цилиндрические аккумуляторы LG HE4 18650 емкостью по 2500 мАч и соединим их по схеме 20S2P, то получим АКБ с номинальным вольтажом 72 В, емкостью 5000 мАч и энерговооруженностью 370 Вт·ч. А если возьмем ячейки Tesla типоразмера 21700 емкостью по 4800 мАч, то при той же компоновке 20S2P емкостной запас сборки возрастет до 9600 мАч, а энерговооруженность – до 691,2 Вт·ч.

Методика сборки АКБ

Опишем поэтапно алгоритм, как собирают батарею для моноколеса:

Решают, из каких элементов питания и по какой схеме будет компоноваться АКБ. Для подобных условий эксплуатации хорошо подходят высокотоковые литий-ионные ячейки с внутренним сопротивлением порядка 20 мОм.
Прикидывают, как они будут располагаться в доступном пространстве устройства. Убеждаются в правильности выбора.
Снимают необходимые размеры, рисуют эскиз компоновки АКБ.
Подготавливают необходимые компоненты и инструменты: полностью идентичные Li-ion ячейки в достаточном количестве, холдеры (по желанию), никелевую ленту для электрического соединения элементов, ножницы, аппарат точечной сварки, защитные очки и перчатки, соединительные и балансировочные провода, изоляторы, термоусадочную трубку, технический фен, разъемы, BMS плату, принадлежности для пайки, мультиметр и зарядное устройство.
Замеряют напряжение и внутреннее сопротивление ячеек, отбирают абсолютно одинаковые элементы. Заряжают или разряжают их до одного (небольшого) напряжения.
Размещают их в соответствии с выбранной схемой: для суммирования емкости – в линии-параллели, для набора напряжения – последовательно. Изолируют «банки», например, специальным картоном с клеевой поверхностью.
Нарезают никелевую ленту на полоски подходящей длины: для серий-параллелей – более длинные, чтобы покрыть всю линию, для последовательных соединений – короткие, соединяющие отрицательный контакт одной линии с положительным контактом следующей серии.
Обезжиривают контакты и соединяют ячейки, применяя аппарат контактной сварки, по 4 точки сварного соединения на каждый контакт.
Присоединяют BMS плату – она должна соответствовать батарее по числу последовательных соединений, промежутку рабочих напряжений, допустимым токовым нагрузкам. Можно отпаять БМС со старой АКБ и поставить ее на новую.
Припаивают балансировочные и силовые провода (силиконовые, AWG), выводят разъемы (ХТ60-мама для разрядного провода, ХТ30 – для зарядного провода).

Готовую АКБ тестируют – проводят пару циклов заряда-разряда с контролем рабочих параметров. В мастерских для этого есть нагрузочные стенды. После проверки аккумуляторный блок изолируют стеклотекстолитом и герметизируют термоусадкой. Затем – тестируют непосредственно на устройстве: как все работает, уверенно ли катится СИМ, как долго едет на 1 заряде.