43

Как сделать аккумулятор из готовых элементов

Как сделать аккумулятор из готовых элементов Литий-ионные аккумуляторы, Физика, Аккумулятор, Своими руками, Видео, Длиннопост

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?

Как сделать аккумулятор из готовых элементов Литий-ионные аккумуляторы, Физика, Аккумулятор, Своими руками, Видео, Длиннопост

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.


Рассчитываем батарею

Как сделать аккумулятор из готовых элементов Литий-ионные аккумуляторы, Физика, Аккумулятор, Своими руками, Видео, Длиннопост

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


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.


Соединение элементов


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.

Как сделать аккумулятор из готовых элементов Литий-ионные аккумуляторы, Физика, Аккумулятор, Своими руками, Видео, Длиннопост

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


Плата BMS


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

Как сделать аккумулятор из готовых элементов Литий-ионные аккумуляторы, Физика, Аккумулятор, Своими руками, Видео, Длиннопост

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 :).


Ну и напоследок видео по этому вопросу.

Лучшие посты за сегодня
9800

Хороший ответ

Хороший ответ Комментарии, Комментарии на Пикабу, Национальность, Без национальности, Ответ, Уделал, Длиннопост, Негатив
Хороший ответ Комментарии, Комментарии на Пикабу, Национальность, Без национальности, Ответ, Уделал, Длиннопост, Негатив
Показать полностью 2
8906

Новый молебен

Новый молебен
8757

Лайфхак

Лайфхак
8025

Поездка

7574

Слегка крипово, но интересно

5496

Когда жалуешься на неработающее уличное освещение

Когда жалуешься на неработающее уличное освещение Комментарии на Пикабу, Юмор, Россия, Проверка, ЖКХ
5400

Ну почему так

Ну почему так
5106

Депутаты

Депутаты Депутаты, Политика, Актуальное
4649

Карьерный рост

Карьерный рост Карьерный рост, Reddit, Работа, Бейджик
Показать полностью 1
4401

Сбербан: - возьми трубку!

Сбербан: - возьми трубку!
4018

500 баксов

3800

Ресторанное блюдо

Ресторанное блюдо Картинка с текстом, Скриншот, Подслушано, Блюдо, Дорого
Показать полностью 1
3691

В Твери не дождавшись скорой и госпитализации умерла мать троих детей

В Твери не дождавшись скорой и госпитализации умерла мать троих детей Без рейтинга, Беспредел, Врачи, Следственный комитет, Негатив, Смерть
Показать полностью 1
3653

Должен остаться только один

Должен остаться только один Опрос, Битва, Чебурашка, Домовенок Кузя, Пятачок, Ежик в тумане, Повтор
Показать полностью 1
3499

Так себе любовник...

Так себе любовник...
3349

Встреча

Встреча Юмор, Картинка с текстом, Виталий Кличко, Илон Маск, Киев, Завод, Apple, Встреча, Политики, Политика, Марк Цукерберг, Селфи
Показать полностью 1
3189

Не договорила

3090

Этот тот момент, после которого он начал спасть с сестрой жены - Зосьей

Показать полностью
3032

Не моет робот пылесос сяоми?

3017

Тороплюсь

Тороплюсь Мемы, Авто, Обочечники, Обочина, Геи
Показать полностью 1
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: