Cum să construiești o baterie cu litiu-Ion pentru bicicletă electrică sau pentru o trotineta electrica folosind celule 18650 din Pack Tesla

  O baterie cu litiu este inima oricărei biciclete electrice. Motorul tău electric este inutil fără toată acea energie stocată în baterie. Din păcate,un acumulator de calitate  bună pentru trotineta electrica  este adesea partea cea mai greu de găsit  și scumpa. Cu un număr limitat de furnizori de baterii pentru biciclete electrice și trotinete electrice , o multitudine de factori diferiți, inclusiv dimensiunea, greutatea, capacitatea, tensiunea și ratele de descărcare, găsirea unei baterii exacte pe care o căutați poate fi dificilă și poate duce la compromisuri nedorite.

    Dar dacă nu ar fi trebuit să faci compromisuri? Ce se întâmplă dacă ai putea să-ți construiești propriul acumulator pentru trotineta ta electrica, conform asteprarilor tale exacte? Ce-ar fi dacă ai putea construi o baterie cu dimensiunea perfectă pentru trotineta ta, cu toate caracteristicile pe care le dorești și să o faci la un preț mai ieftin decât  o gasesti la pret cu amănuntul? Este mai ușor decât credeți și vă voi arăta mai jos cum sa faceti acest lucru.

   Acum puneți-vă centura, luați o băutură și pregătiți-vă pentru o lectură serioasă, pentru că nu este un short story:)
Dar cu siguranță va merita până la urmă atunci când o sa vă plimbați cu electrica.

  De luat în seamă unele măsuri de siguranță: înainte de a începe, este important să rețineți că bateriile cu litiu conțin în mod inerent o cantitate mare de energie și, prin urmare, este esențial să le manipulați cu cel mai înalt nivel de precauție.   Construirea unei baterii cu litiu necesită o înțelegere de bază a principiilor bateriei și nu ar trebui să incerce cineva care nu are încredere în abilitățile sale electrice și tehnice. Vă rugăm să citiți acest articol în întregime înainte de a încerca să vă construiți propria baterie pentru vehiculul electric. Căutați întotdeauna asistență profesională dacă este necesar..

Instrumente și materiale necesare:

• 18650 de celule (mai multe informații despre acestea mai jos)
• Banda de nichel pur 
• Aparat de sudură în puncte
• Pistol  de silicon 
• Voltmetru
• Foarfecă buna
• Pistol de lipit
• BMS (sistem de management al bateriei)
• Fir de silicon (12-16 AWG)
• Folie electroizolatoare
• Folie sau bandă termocontractabilă cu diametru mare (optional)
• Pistol aer termic 
• Conectori electrici
• Mănuși de lucru
• Ochelari de protectie

18650 opțiuni de celule cu litiu

Celulele 18650, care sunt utilizate în multe electronice, de la laptopuri la unelte electrice, sunt una dintre cele mai comune celule de baterie folosite în acumulatorii de biciclete electrice. Timp de mulți ani au existat doar celule mediocre 18650 disponibile, dar cererea producătorilor de scule electrice și chiar a unor producători de vehicule electrice pentru celule puternice și de înaltă calitate a condus la dezvoltarea unui număr de opțiuni grozave.

 

    Noi folosim si celule18650 din dezmembrari pack-uri Tesla.Le testam capacitatatea si rezistenta interna si apoi le asamblam in pack-uri personalizate. Daca este foarte curios cum le extragem aici gasesti un video needitat.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aceste celule sunt distincte datorită formei lor cilindrice și au aproximativ dimensiunea unui deget. În funcție de dimensiunea bateriei pe care intenționați să o construiți, veți avea nevoie de la câteva zeci până la câteva sute de bucati.

 

Există multe tipuri diferite de celule 18650 din care să alegeți. Prefer să folosesc celule de marcă de la companii precum Panasonic, Samsung, Sony și LG. Aceste celule au caracteristici de performanță bine documentate și provin din fabrici de renume, cu standarde excelente de control al calității. Marca de nume 18650 a costat puțin mai mult, dar credeți-mă, merită. O celulă excelentă entry level, este celula Samsung ICR18650-26F.

 Aceste celule de 2.600 mAh ar trebui să coste undeva în jur de 3-4 USD în orice cantitate decentă și pot gestiona descărcarea continuă de până la 2C (5,2 A continuu per celulă). Folosesc de cele mai multe ori celule provenite din PAck-uri Tesla

Celule Samsung (celule INR18650-29E)

Mulți oameni sunt tentați să folosească modele 18650 mai ieftine vândute sub nume precum Ultrafire, Surefire și Trustfire. Nu iti recomand. Aceste celule sunt adesea comercializate ca până la 5.000 mAh, dar nu au capaitate mai mare de  2.000 mAh. În realitate, aceste celule sunt doar rebuturi din fabrică, achiziționate de companii precum Ultrafire și reambalate în ambalaj termocontractabil  cu marcă proprie. Aceste celule de calitate B sunt apoi revândute pentru a fi utilizate în dispozitive cu putere redusă, cum ar fi lanternele, unde performanța lor mai slabă este mai puțin o problemă. Dacă o celulă costă mai puțin de 2 USD, pur și simplu nu merită. Rămâneți la celulele de marcă, cum ar fi celulele de la branduri consacrate Lg samsung panasoni, asta dacă doriți să construiți o baterie sigură și de calitate. 

   Când vine vorba de cumpărarea celulelor, s-ar putea să găsiți o sursă locală de incredere. Veți obține un preț mult mai bun mergând direct la sursă. Totuși, un avertisment: faceți tot posibilul pentru a vă asigura că sursa dvs. vinde celule autentice și nu imitații. Faceți acest lucru verificând feedback-ul și utilizând o metodă de plată care vă asigură că vă puteți primi banii înapoi dacă produsul nu este așa cum este descris. 

Asigurați-vă că utilizați numai benzi de nichel pur

Când vine vorba de banda de nichel pe care o veți folosi pentru a conecta bateriile 18650 împreună, veți avea două opțiuni: benzi de oțel placate cu nichel și benzi de nichel pur. Alege nichelul pur. Costă puțin mai mult decât oțelul nichelat, dar are o rezistență mult mai mică. Acest lucru se va traduce prin mai puțină căldură irosită, mai multă autonomie de la baterie și o durată de viață utilă mai lungă a baterie, mai puține daune termice ale celulelor.

Avertisment: unii vânzători mai puțin cinstiți încearcă să vândă oțel placat cu nichel ca fiind bandă din nichel pur. Adesea scapă de asta pentru că este aproape imposibil să se facă distincția între cei doi cu ochiul liber.

Este bine sa incerci cu mai multe dimensiuni si grosimi si vezi care iti ofera o calitate finala mai buna.

     În ceea ce privește dimensiunile, prefer să folosesc nichel de 0,1 sau 0,15 mm grosime și de obicei folosesc o bandă de 7 sau 8 mm lățime. Un aparat de sudat in puncte  mai puternic poate suda benzi mai groase, dar va costa mult mai mult. Dacă aparatul  dvs. poate suda bandă de nichel de 0,15 mm, atunci folositi cu incredere; mai gros este întotdeauna mai bine. Dacă aveți benzi mai subțiri, atunci este bine, așezați doar câteva straturi unul deasupra celuilalt atunci când este necesar pentru a crea conexiuni care pot transporta mai mult curent.

TREBUIE să folosesc un aparat de sudură prin puncte?Da!

Ei bine, permiteți-mi să o spun altfel: da, dacă nu doriți să vă deteriorați celulele.

Primul lucru de știut despre celulele bateriei cu litiu este foarte clar : căldura le ucide. 

Motivul pentru care le sudăm prin puncte este acela de a uni în siguranță celulele, fără a adăuga multă căldură.

Sigur, este posibil să lipiți direct pe celule (deși poate fi dificil fără instrumentele potrivite). Problema cu lipirea este că adaugi multă căldură celulei și nu se disipează foarte repede. Acest lucru accelerează o reacție chimică în celulă, care fură celulei de performanța sa. Rezultatul este o celulă care oferă mai puțină capacitate și moare mai devreme.

Înainte de a începe

Câteva sfaturi înainte de a începe:

Lucrați într-o zonă curată, fără dezordine. Când ați expus contactele multor celule ale bateriei, ultimul lucru pe care nu ti-l doresti este sa atinci polii bateriilor gresit. S-a intamplat sa fac scurt cu banda de nichel si a ceasta s-a inrosit provacand daune.Eu izolez suprafetele de baterii pe care nu lucrez si las liber doar suprafetele in care fac sudurile.In plus este foarte bine sa porti manusi.

Mănuși de lucru, mănuși de mecanic, mănuși de sudură, chiar și mănuși de latex – pur și simplu poarta ceva. Tensiunea suficient de mare poate conduce pe suprafața pielii, mai ales dacă aveți palmele chiar ușor transpirate. Am simțit furnicături de destule ori încât să port întotdeauna mănuși acum. De fapt, am ajuns să folosesc niște mănuși vechi de vase roz. Sunt subțiri și oferă o mare dexteritate în timp ce mă protejează de scurtcircuite și scântei.

Scoateți toate bijuteriile de pe degete sau încheieturi. Acesta este un alt sfat pe care îl pot da din experiență. Se poate crea un arc electric ce poate duce accidentări. Mi s-a întâmplat asta purtând verigheta și odată chiar am avut un semn de arsură în forma clemei ceasului meu pe încheietura mâinii timp de o săptămână. Mâinile trebuie să fie libere fara puratoare de metale.

Purtați ochelari de protecție. Serios. Nu sării peste acest aspect. În timpul procesului de sudare în puncte, nu este deloc neobișnuit să zboare scântei. Sari peste ochelarii de protectie si mergi catre ochelari de protectie in stil laborator de chimie daca ii ai. Ai doar doi ochi; protejeaza-i.

Ok, să construim o baterie de bicicletă electrică!

Probabil că ești nerăbdător să începi să sudezi, dar primul pas este să planificați configurația bateriei.Folosesc un soft care ma ajuta enorm la design, dimensiuni, numar celule.Calculez cate serii am nevoie, adaug numarul celulelor in paralel.Acum am numarul total de celule.Dupa aceasta pot modifica in functie de spatiul disponibil numarul laturilor si lungimea lor.E chiar simplu:)

 

Majoritatea bateriilor de biciclete electrice se încadrează în intervalul 24V până la 48V, de obicei în trepte de 12V. Unii oameni folosesc baterii de până la 100 de volți, dar astăzi vom rămâne la o baterie de 36V de dimensiune medie. Desigur, aceleași principii se aplică pentru orice baterie de tensiune, așa că puteți doar să măriți bateria pe care v-o arăt astăzi aici și să vă construiți propria baterie de 48V, 60V sau chiar mai mare.

Pentru a atinge tensiunea dorită de 36V, trebuie să conectăm un număr de 18650 de celule în serie. Bateriile cu litiu-ion sunt evaluate nominal la 3,6V sau 3,7 V, ceea ce înseamnă că pentru a ajunge la 36 V nominal, vom avea nevoie de 10 celule în serie. Abrevierea din industrie pentru serie este „s”, astfel încât acest pachet va fi cunoscut ca „pachet 10S” sau 10 celule în serie pentru o tensiune finală a pachetului de 36V.

În continuare, va trebui să conectăm în parallel mai multe celule 18650 pentru a atinge capacitatea dorită a pachetului. Fiecare celulă pe care o folosesc sunt evaluate la 2.900 mAh. O să montez 3 celule în paralel, pentru o capacitate combinată de 2,9 Ah x 3 celule = 8,7 Ah. Abrevierea din industrie pentru celulele paralele este „p”, ceea ce înseamnă că configurația finală a pachetului meu este considerată un „pachet 10S3P” cu o specificație finală de 36V 8.7AH.

Cele mai multe pachete de 36 V disponibile în comerț sunt în jur de 10 Ah, ceea ce înseamnă că pachetul nostru va fi doar puțin mai mic. Am fi putut merge și cu o configurație 4p care să ne ofere 11,6 Ah, ceea ce ar fi fost un pachet puțin mai mare și mai scump. 

Capacitatea finală este total definită de propriile nevoi. Mai mare nu este întotdeauna mai bine, mai ales dacă instalați o baterie în spații înguste.

Apoi, planificați configurația celulei pe computer sau chiar cu un creion și hârtie. Acest lucru vă va ajuta să vă asigurați că vă așezați corect pachetul și vă va arăta dimensiunile finale ale pachetului. În desenul meu mai jos, am desemnat capătul pozitiv al celulelor în roșu și capătul negativ al celulelor în alb.

Acesta este un aspect foarte simplu în care fiecare coloană de 3 celule este conectată în paralel și apoi cele 10 coloane sunt conectate în serie de la stânga la dreapta. Placa BMS este afișată la capătul din dreapta al pachetului. Veți vedea cum pachetul reprezentat în desen se va reuni în viața reală în scurt timp.

Pregătirea celulelor

Acum că am terminat cu toată planificarea, să începem cu bateria reală. Spațiul nostru de lucru este clar, toate instrumentele noastre sunt la îndemână, avem echipamentul de siguranță și suntem gata de plecare. Vom începe prin a pregăti celulele noastre individuale de baterie 18650.

Testați tensiunea fiecărei celule pentru a vă asigura că toate sunt identice. Dacă celulele tale au venit direct din fabrică, ele nu ar trebui să varieze cu mai mult de câteva puncte procentuale de la una la alta. Probabil că vor scădea în intervalul de 3,6-3,8 volți pe celulă, deoarece majoritatea fabricilor își expediază celulele parțial descărcate pentru a-și prelungi durata de valabilitate..

Dacă una dintre celulele bateriei diferă semnificativ de celelalte, NU o conectați la celelalte celule. Punerea în paralel a două sau mai multe celule de tensiuni diferite va provoca un flux de curent instantaneu și masiv în direcția celulei(lor) de tensiune inferioară. Acest lucru poate deteriora celulele și poate duce chiar la incendiu în rare ocazii. Fie încărcați, fie descărcați individual celula pentru a se potrivi cu celelalte sau, mai probabil, pur și simplu nu o utilizați deloc în pachet. Motivul diferenței de tensiune ar putea avea de-a face cu o problemă în celulă și nu doriți o celulă potential defectă, în pachet.

Acesta este motivul pentru care folosesc întotdeauna celule de marcă. Singura dată când am primit celule directe din fabrică cu tensiuni nepotrivite este atunci când cumpăr celule fără marcă.

Odată ce am verificat toate celulele de care am nevoie și m-am asigurat că au tensiuni potrivite, îmi place să le aranjez pe suprafața mea de lucru în orientarea pachetului dorit. Acest lucru îmi oferă o ultimă verificare pentru a mă asigura că orientarea va funcționa conform planului și o șansă de a vedea dimensiunea reală a pachetului, minus puțină căptușeală și folie termocontractabilă..

Cam așa ar trebui să arate pachetul când celulele sunt terminate de sudat :

Pregătește banda de nichel

Îmi place să tai cea mai mare parte a benzii mele de nichel în avans, astfel încât să pot suda direct fără a întrerupe fluxul pentru a opri și a tăia mai mult nichel. Am măsurat lățimea a trei celule și am tăiat suficientă bandă de nichel pentru a suda partea superioară și inferioară a 10 seturi de 3 celule, adică 20 de benzi de nichel care aveau fiecare 3 celule lățime, plus câteva piese de rezervă în cazul în care am încurcat ceva.

Nichelul este surprinzător de moale, ceea ce înseamnă că poți folosi o pereche obișnuită de foarfece pentru a-l tăia. Încercați totuși să nu-l îndoiți prea mult, deoarece doriți să rămână cât mai plat posibil. Dacă îndoiți colțurile cu foarfecele, le puteți îndoi cu ușurință înapoi cu degetul.

Pregătiți-vă grupurile paralele pentru sudare

Va trebui să vă țineți celulele în linie dreaptă în timp ce sudați, deoarece e mult mai greu și nepractic să le ți cu mâna liberă. Am un suport frumos (pe care l-am primit drept „cadou” gratuit odată cu achiziționarea unui aparat de sudură) pentru a-mi ține celulele în linie dreaptă în timp ce sudez. Cu toate acestea, înainte de a-l primi, am folosit un dispozitiv simplu din lemn pe care l-am făcut pentru a ține celulele în timp ce le-am lipit la cald într-o linie dreaptă.

Suportul meu ”adevărat” pentru a suda celulele 18650

Oricum funcționează, dar suportul meu portocaliu mă scutește neplăceri, astfel face un pachet cu aspect mai curat. Desigur, totul este la fel după ce pachetul este acoperit cu folie termocontractabilă, astfel încât să puteți folosi orice metodă doriți. Am descoperit chiar că unele dintre acele tăvi cilindrice pentru cuburi de gheață sunt dimensionate perfect pentru a conține 18650 de celule. Tăierea părții superioare ar lăsa liber pentru sudare. Aș adăuga niște magneți puternici de neodim în spate pentru a ține celulele în poziție, așa cum a făcut cu suportul meu portocaliu, dar în afară de asta, este un support perfect aproape așa cum este.

Este timpul să sudăm!

Bine, iată momentul după care toată lumea tânjește. Să ne sudăm celulele.

Acum, planul de bătaie aici este să sudați grupuri paralele de 3 celule (sau mai multe sau mai puține pentru pachetul dvs., în funcție de cât de multă capacitate totală doriți). Pentru a suda celulele în paralel, va trebui să sudăm părțile superioare și inferioare ale celulelor împreună, astfel încât toate cele 3 celule să aibă terminale pozitive și negative comune.

Există diferite modele de sudori, dar majoritatea funcționează într-un mod similar. Ar trebui să aveți doi electrozi de cupru distanțați la câțiva milimetri unul de celălalt pe două brațe, sau este posibil să aveți sonde portabile. Mașina mea are brațe de sudură.

Așezați banda de nichel peste vârfurile celulelor și ridicați-le cate sondele de sudură pentru a iniția o sudură

Așezați banda de nichel deasupra celor trei celule, asigurându-vă că acoperă toate cele trei terminale. Porniți aparatul de sudură și reglați curentul la o setare destul de scăzută (dacă este prima dată când utilizați sudorul). Efectuați o sudură de probă plasând celulele și banda de cupru sub sonde și ridicând până când brațele de sudură ajung la banda de nichel pentru a iniția sudarea.

Veți vedea două puncte unde a fost efectuată sudarea. Testați sudarea trăgând de banda de nichel (dacă este prima dată când utilizați aparatul de sudură). Dacă nu se desprinde cu presiunea mâinii sau necesită multă forță, atunci este o sudură bună. Dacă îl puteți dezlipi cu ușurință, creșteți curentul. Dacă suprafața pare arsă sau este prea fierbinte la atingere, reduceți curentul. Este de ajutor să aveți o celulă de rezervă sau două pentru a testa puterea aparatului dvs.

Așa ar trebui să arate celulele tale după primul set de suduri

Continuați în jos pe rândul de celule plasând o sudură pe fiecare celulă. Apoi întoarceți-vă și faceți un alt set de suduri pe fiecare celulă. Îmi place să fac 2-3 suduri (4-6 puncte de sudură) per celulă. Mai puțin și sudura nu este la fel de sigură; mai mult, doar încălzești inutil celula. Din ce în ce mai multe suduri nu vor crește foarte mult capacitatea de transport a curentului a benzii de nichel. Punctul real de sudare nu este singurul loc în care curentul curge de la celulă la bandă. O bucată plată de nichel va atinge întreaga suprafață a capacului celulei, nu doar în punctele sudurii. Deci 6 puncte de sudură sunt suficiente pentru a asigura un contact și o conexiune bună.

 

Odată ce aveți 2-3 suduri pe partea superioară a fiecărei celule, întoarceți cele 3 celule și faceți același lucru în partea de jos cu o nouă bucată de nichel. Odată ce ați terminat sudurile inferioare, veți avea un grup paralel complet.. Din punct de vedere tehnic, aceasta este deja o baterie 1S3P (1 celulă în serie, 3 celule în paralel). Asta înseamnă că tocmai am creat o baterie de 3,6 V 8,7 Ah. Doar încă nouă dintre acestea și voi avea suficiente pentru a-mi completa întregul pachet.

Apoi, luați alte 3 celule (sau cât de multe le puneți în grupurile dvs. paralele) și efectuați aceeași operație pentru a face un alt grup paralel la fel ca primul. Apoi continuați tot așa. Mai fac opt grupuri paralele pentru un total de 10 grupuri paralele.

Asamblarea grupurilor paralele în serie

Acum am 10 grupuri paralele individuale și le voi asambla în serie pentru a face un singur pachet de baterii pentru bicicleta electrică.

Când vine vorba de aspect, există două moduri de a asambla celule în pachete drepte (pachete dreptunghiulare așa cum construiesc eu). Nu știu dacă există termeni din industrie pentru acest lucru, dar numesc cele două metode „ambalare fagure” și „ambalare liniară”.

Împachetarea decalată are ca rezultat un pachet mai scurt, deoarece grupurile paralele sunt compensate cu o jumătate de celulă, ocupând o parte din spațiul dintre celulele grupului paralel anterior. Totuși, acest lucru are ca rezultat un pachet oarecum mai mare, deoarece grupurile paralele decalate se extind pe fiecare parte cu un sfert de celulă mai mult decât ar avea în împachetarea liniară. Ambalarea decalată este la îndemână pentru momentele în care trebuie să potriviți pachetul într-o zonă mai scurtă (cum ar fi triunghiul cadrului) și nu vă pasă de penalizarea lățimii

Ambalarea liniară, pe de altă parte, va avea ca rezultat un pachet mai îngust, care se termină puțin mai lung decât ambalarea decalată. Unii oameni spun că împachetarea decalată este mai eficientă, deoarece puteți încadra mai multe celule într-o zonă mai mică, profitând de spațiul dintre celule. Cu toate acestea, ambalarea decalată creează spațiu irosit la capetele rândurilor de grup paralele, unde se formează goluri între marginea pachetului și rândurile sunt „mai scurte”. Cu cât pachetul de baterii este mai mare, cu atât este mai puțin spațiu pierdut în comparație cu dimensiunea totală a pachetului, dar diferența este neglijabilă pentru majoritatea pachetelor. Pentru bateria mea, am decis să optez pentru ambalajul decalat pentru a face pachetul mai scurt și a se potrivi mai ușor într-o geantă triunghiulară mică.

Când vine vorba de sudarea grupurilor paralele în serie, va trebui să planificați sudurile pe baza limitelor fizice ale sudorului. Brațele sudorului meu pot ajunge doar la aproximativ două rânduri de celule adâncime, ceea ce înseamnă că va trebui să adaug un singur grup paralel la un moment dat, să-l sudez, apoi să adaug altul. Dacă aveți sonde de sudură portabile, atunci ați putea teoretic să vă sudați întregul pachet deodată.

Deoarece majoritatea sudorilor au brațe ca ale mele, vă voi arăta cum am făcut. Am început prin a lipi la cald două grupuri paralele împreună într-un mod decalat, capetele sunt opuse (unul pozitiv și unul negativ la fiecare capăt, așa cum se arată în imagine). Apoi am tăiat o grămadă de benzi de nichel suficient de lungi pentru a uni doar două celule.

Rețineți că grupurile paralele sunt aliniate cu poli opuși

Am plasat primul grup paralel cu partea pozitivă în sus, iar al doilea grup paralel cu partea negativă în sus. Am pus benzile de nichel peste fiecare dintre cele trei seturi de celule, unind capacele pozitive ale primului grup paralel cu terminalul negativ al celui de-al doilea grup paralel, așa cum se arată în imaginea de mai jos.

Apoi am pus câte un set de suduri pe fiecare capăt al celulei din primul grup paralel, lipând efectiv cele trei benzi de nichel la locul lor. Apoi am adăugat un alt set de suduri pe fiecare dintre bornele negative ale celui de-al doilea grup paralel. Acest lucru mi-a dat 6 seturi de sudură sau un set de sudură pentru fiecare celulă. În cele din urmă, am continuat acele seturi de sudură unice cu alte două suduri per celulă pentru a asigura un contact și o conexiune bune.

Apoi, am adăugat al treilea grup paralel după al doilea, lipindu-l la cald în aceeași orientare ca primul, astfel încât partea de sus a pachetului să alterneze de la terminalele pozitive la terminalele negative și înapoi la terminalele pozitive de-a lungul primelor trei grupuri paralele.

Acum, acest pas este foarte important: voi întoarce pachetul cu susul în jos și voi efectua acest set de suduri între capacele pozitive de pe al doilea grup paralel și bornele negative de pe al treilea grup paralel. În esență, sudez pe partea opusă a pachetului, așa cum am făcut când am conectat primele două grupuri paralele

De ce alternăm părțile ambalajului în timpul procesului de sudare? O facem pentru că în acest fel conectăm borna pozitivă a fiecărui grup paralel la borna negativă a următorului grup în linie. Așa funcționează conexiunile în serie: întotdeauna pozitiv la negativ la pozitiv la negativ, alternând între cele două.

Când adăugăm al patrulea grup paralel, îl vom lipi din nou la cald în orientarea opusă celui de-al treilea grup paralel (și aceeași orientare a celui de-al doilea grup paralel) și apoi îl vom suda pe partea opusă așa cum am sudat între al doilea și al treilea grup (și aceeași parte cu care am sudat între primul și al doilea grup).

Acest model continuă până când avem toate cele 10 grupuri paralele conectate. În cazul meu, puteți vedea că primul și ultimul grup paralel nu sunt sudate pe partea superioară a pachetului. Asta pentru că sunt „capetele” pachetului sau principalele terminale pozitive și negative ale întregului pachet de 36V.

Fiecare dintre grupurile de celule neconectate în partea de sus sunt conectate dedesubt

Adăugarea BMS (Sistem de management al bateriei)- 

Celulele bateriei au fost acum asamblate într-un pachet mai mare de 36 V, dar încă trebuie să adaug un BMS pentru a controla încărcarea și descărcarea pachetului. BMS monitorizează toate grupurile paralele din pachet pentru a întrerupe în siguranță alimentarea la sfârșitul încărcării, echilibrează toate celulele în mod identic și împiedică descărcarea excesivă a pachetului.

Un BMS nu este neapărat strict necesar – este posibil să utilizați pachetul așa cum este, fără un BMS. Dar asta necesită o monitorizare foarte atentă a celulelor bateriei pentru a evita deteriorarea acestora sau crearea unui scenariu periculos în timpul încărcării sau descărcării. De asemenea, necesită cumpărarea unui încărcător mai complicat și mai scump, care poate echilibra toate celulele individual. Este mult mai bine să mergeți cu un BMS, cu excepția cazului în care aveți motive specifice să doriți să vă monitorizați singur celulele.

BMS-ul pe care l-am ales este un BMS cu descărcare constantă maximă de 30 A, care este mai mult decât am nevoie. Este bine să fiți conservator și să vă supraspecificați BMS-ul, dacă este posibil, astfel încât să nu îl rulați aproape de limita sa. BMS-ul meu are, de asemenea, o funcție de echilibrare care menține toate celulele mele echilibrate la fiecare încărcare. Nu toate BMS-urile fac acest lucru, deși majoritatea fac acest lucru. Fiți atenți la BMS-urile extrem de ieftine, deoarece atunci este posibil să întâlniți un BMS care nu se echilibrează.

Pentru a conecta BMS, trebuie mai întâi să determinăm care dintre firele de sens (firele subțiri) sunt primele (destinat primului grup paralel). Căutați ca firele să fie numerotate pe o parte a plăcii. Al meu este pe partea din spate a plăcii și am uitat să-i fac o poză înainte de a o instala, dar credeți-mă că am luat notă de la ce capăt încep firele. Nu doriți să faceți o greșeală și să conectați firele pornind în direcția greșită.

Asigurați-vă să consultați diagrama de cablare pentru BMS-ul dvs., deoarece unele BMS-uri au un fir de sens mai mult decât celulele (de exemplu, 11 fire de sens

pentru un pachet 10S). Pe aceste pachete, primul fir va merge pe borna negativă a primului grup paralel, toate celelalte fire mergând pe borna pozitivă a fiecărui grup paralel succesiv. BMS-ul meu are totuși doar 10 fire de sens, așa că fiecare va merge pe terminalul pozitiv al grupurilor paralele.

Schema de cablare furnizată împreună cu BMS-ul meu

Înainte de a conecta efectiv BMS-ul la pachet, l-am lipit la cald de o bucată de spumă pentru a izola contactele de pe partea inferioară a plăcii și apoi am lipit la cald acea spumă de capătul bateriei.

Apoi am luat firul de sens etichetat B1 și l-am lipit la borna pozitivă a primului grup paralel (care se întâmplă să fie, de asemenea, la fel cu borna negativă a celui de-al doilea grup paralel, deoarece sunt conectate împreună cu bandă de nichel).

Când lipiți aceste fire pe banda de nichel, încercați să lipiți între două celule și nu direct deasupra unei celule. Acest lucru menține sursa de căldură mai departe de capetele celulelor și provoacă o încălzire mai mică a celulelor bateriei.

Apoi am luat cel de-al doilea fir de sens (sau cel de-al treilea fir de sens dacă aveți un fir de sens în plus față de grupurile paralele) și l-am lipit la terminalul pozitiv al celui de-al doilea grup paralel. Din nou, rețineți că lipim acest fir la nichelul dintre celule pentru a evita încălzirea directă a vreunei celule.

Am continuat cu toate cele 10 fire de sens, plasându-l pe ultimul fir pe terminalul pozitiv al celui de-al 10-lea grup paralel. Dacă nu sunteți sigur care sunt grupurile sau vă confundați, utilizați voltmetrul digital pentru a verifica tensiunile fiecărui grup, astfel încât să știți că o să conectați fiecare fir la grupul corect.

Ultimul pas al cablarii BMS-ului este să adăugați firele de încărcare și descărcare. Firul de încărcare pozitivă și firul de descărcare al pachetului vor fi ambele lipite direct la borna pozitivă a celui de-al 10-lea grup paralel. Firul de încărcare negativă va fi lipit la pad-ul C de pe BMS, iar firul de descărcare negativă va fi lipit la pad-ul P de pe BMS. De asemenea, trebuie să adaugați un fir de la borna negativă a primului grup paralel la panoul B de pe BMS.

Veți observa că pentru firele mele de încărcare am folosit fire cu diametru mai mare decât firele de sens care au venit cu BMS. Acest lucru se datorează faptului că încărcarea va furniza mai mult curent decât vor furniza acele fire de sens. De asemenea, veți observa că firele de descărcare (inclusiv B-pad la borna negativă a pachetului) sunt cele mai groase fire dintre toate, deoarece acestea vor transporta întreaga putere a întregului pachet în timpul descărcării. Am folosit 16 AWG pentru firele de încărcare și 12 AWG pentru firele de descărcare.

Veți observa, de asemenea, în imaginile următoare că firele mele de încărcare și descărcare sunt lipite la capete cu bandă electrică. Acest lucru este pentru a le împiedica să intre accidental în contact unul cu celălalt și să nu scurtcircuiteze pachetul. Un prieten de-al meu mi-a spus recent o altă opțiune (și probabil mai bună) pentru a preveni scurtcircuitarea: adăugați mai întâi conectorii la fire, apoi lipiți-i pe pachet și pe BMS. 

Sigilați bateria cu termocontractabil

Acest pas este oarecum opțional. Ar trebui să vă sigilați cumva bateria pentru a preveni scurtcircuitarea cu tot acel nichel expus, dar nu trebuie neapărat să fie cu folie termocontractabilă. Unii oameni folosesc bandă adezivă, folie de plastic, țesătură etc. În opinia mea, folia termocontractabilă este cea mai bună metodă, deoarece nu numai că oferă o etanșare foarte rezistentă la apă (deși nu impermeabilă), dar oferă și o presiune constantă și uniformă asupra tuturor conexiunilor și firelor dvs., reducând riscul de deteriorare prin vibrații.

Înainte de a-mi sigilați bateriile în termocontractabil, îmi place să le învelesc într-un strat hartie termoizolanta pentru o protecție suplimentară. Acest lucru vă ajută să împiedicați capetele celulelor dvs. să se întindă în cazul în care bateria primește un tratament dur, ceea ce se poate întâmpla accidental sub forma unei baterii scăpate sau a unui accident.  

Urmează tubul termocontractabil. Tubul termocontractabil cu diametru mare este greu de găsit și am avut noroc cu un număr mare de dimensiuni diferite de la un vânzător din Romania.

De reținut: atunci când luați în calcul dimensiuni mari de material termocontractabil, metoda de a crea dimensiunile, se schimbă adesea cu referirea la diametrul tubului la referirea lățimi pe jumătate (sau jumătate din circumferință atunci când este într-un cerc). Acest lucru se datorează faptului că la aceste dimensiuni mari, nu mai este atât de mult un tub, ci două foi plate topite împreună, ca un fel pantalon Țineți cont de asta și aflați ce dimensiune este cotată atunci când cumpărați tubul termocontractabil cu diametru mare.

Există formule pentru a calcula dimensiunea exactă a termocontracției de care aveți nevoie, dar adesea le găsesc prea complicate. jumatate din perimetrul profilului mic la care mai adaugati 15% . ).

De ce funcționează această formulă? Gândește-te: termocontracția (dacă nu este specificat altfel) are de obicei un raport de contracție de 2:1, așa că dacă am nevoie de ceva cu mai puțin de două ori circumferința (sau mai degrabă perimetrul, deoarece rucsacul meu nu este cu adevărat un cerc) a pachetului meu. Deoarece termocontracția cu diametru mare este cotată în dimensiuni de jumătate de circumferință (lățime plată) și vreau un termocontractabil cu o circumferință puțin mai mare decât perimetrul pachetului meu, atunci știu că am nevoie ca dimensiunea de jumătate de circumferință să fie puțin mai mare decât jumătate din perimetrul rucsacului meu, care este egal cu înălțimea plus lățimea rucsacului meu.

S-ar putea să sune confuz, așa că hai să vorbim în cifre reale. Rucsacul meu are aproximativ 70 mm înălțime și aproximativ 65 mm lățime. Asta înseamnă că jumătate din perimetrul rucsacului meu este 70+ 65 = 135 mm. Așa că am nevoie de niște tuburi termocontractabile care au o lățime plată (sau jumătate de circumferință) între 135 și 270 mm, sau pentru a fi mai sigur, mai degrabă între 150-250 mm. Și dacă este posibil, vreau să fiu la capătul mai mic al acelui interval, astfel încât termocontractia să fie mai strânsă și să se țină mai ferm. Din fericire, am un tub termocontractabil de 170 mm care va funcționa grozav.

 

Încă un lucru de remarcat despre contracția termică cu diametru mare: dacă nu este specificat altfel, acest lucru se micșorează de obicei cu aproximativ 10% în direcția lungă, așa că veți dori să adăugați un pic în plus la lungime pentru a ține cont atât de suprapunere, cât și de contracția longitudinală.

Dar mai există încă o problemă: acum, dacă îmi strecor pachetul într-un tub de folie termocontractabilă, voi avea în continuare capete expuse. Acest lucru este mai mult sau mai puțin ok din punct de vedere structural, deși nu va fi foarte rezistent la apă și va arăta mai puțin profesional.

 

Așa că voi folosi mai întâi o bucată de folie termocontractabilă mai lată (285 mm pentru a fi exact) dar mai scurtă pentru a cuprinde zona mai lungă a pachetului. Asta va sigila mai întâi capetele, iar apoi mă pot întoarce cu bucata mea lungă și subțire de termocontractabil pentru a face lungimea pachetului.

Dacă nu aveți un pistol termic real, puteți folosi un uscător de păr puternic. Nu toate uscătoarele de păr vor funcționa, dar modelul de 2000 de wați al soției mele este grozav. Dețin un pistol termic adevărat, dar prefer să folosesc uscătorul de păr, deoarece are comenzi mai fine și o putere mai largă. Numai să nu stricați uscătorul de păr al soției tale!

 

Acum am tot pachetul sigilat în termocontractabil, cu firele care ies din cusătura dintre cele două straturi de folie termocontractabilă. Aș fi putut să mă opresc aici, dar nu mi-a plăcut în mod deosebit felul în care a arată contractorul pe ieșire, din punct de vedere pur estetic. Așa că am luat de fapt o a treia bucată de folie termocontractabilă, de aceeași dimensiune (285 mm) ca prima bucată și am îmbrăcat pachetul pe de-a lungul încă o dată pentru a trage firele până la capătul pachetului.

Acest lucru a dus la un total de trei straturi de folie termocontractabilă, ceea ce confer o protecție sporită bateriei!

Singurul lucru care mai rămâne de făcut în acest moment este să adăugați conectorii, cu excepția cazului în care ați făcut asta înainte de a lipi firele, ceea ce chiar recomand să faceți. Dar bineînțeles că nu am făcut asta, așa că le-am adăugat la acest pas, având grijă să nu le scurtcircuitam conectând doar un fir o dată.

 

Puteți folosi orice conector doriți. Sunt un mare fan al conectorilor Anderson PowerPole pentru cablurile de descărcare. Am folosit alt conector pe care îl aveam în coșul de piese pentru firele de descărcare. 

De asemenea, puteți adăuga o etichetă sau alte informații în exteriorul pachetului dvs. pentru acel aspect profesional. Este o idee bună să scrieți cel puțin pe pachet care este tensiunea și capacitatea. Mai ales dacă faceți mai multe baterii personalizate, asta vă va asigura că nu uitați niciodată care este tensiunea de încărcare corectă pentru pachet.

De asemenea, veți dori să testați bateria cu o încărcare destul de ușoară la început. Încercați să faceți o plimbare ușoară cu primele încărcări sau chiar mai bine, folosiți un descărcator dacă aveți unul. Am construit un descărcator personalizat din becuri cu halogen. Îmi permite să-mi descarc complet bateriile la diferite niveluri de putere și să măsoare ieșirea. Această baterie specifică a dat 8,54 Ah la primul ciclu de descărcare la o rată de descărcare de 0,5c, sau aproximativ 4,4 A. Acest rezultat este de fapt destul de bun și echivalează cu o capacitate medie individuală a celulei de aproximativ 2,85 Ah, sau 98% din capacitatea nominală.

Producătorii evaluează de obicei capacitatea celulelor lor la rate de descărcare foarte scăzute, uneori doar 0,1c, unde celulele funcționează la maxim. Deci, nu fi surprins dacă primești doar 95% sau cam asa ceva din capacitatea anunțată a celulelor tale în timpul descărcărilor din lumea reală. Asta e de așteptat. De asemenea, este posibil să crească capacitatea puțin după primele cicluri de încărcare și descărcare.

Acuma e rândul tău!

Acum aveți toate informațiile de care ar trebui să aveți nevoie pentru a vă crea propriul pachet de baterii cu litiu pentru o bicicletă electrică, scuter electric, trotinetă electrică. 

În funcție de capacitatea bateriei și puterea motorului, puteți construi biciclete electrice, trotinete electrice, scutere electrice, ce pot atinge viteze de la 30 km/h – 60km/h – 80km/h chiar și peste 100km/h. Și tot aici trotineta, bicicleta  electrică pot avea o autonomie mare sau mica în funcție de mărimea bateriei.

Cu o baterie mai mica și un motor nu foarte performant, puteți construi trotinetă electrică pentru copii, bicicletă electrică pentru copii. 

S-ar putea să mai aveți nevoie de câteva instrumente, dar cel puțin aveți cunoștințele. Nu uitați să o luați încet, să planificați totul în avans și să vă bucurați de proiect. Și nu uitați de echipamentul de siguranță!