Меню

Устройство литий ионного аккумулятора для велосипеда

Устройство литий ионного аккумулятора для велосипеда

Основной и главной частью современного электрического транспорта является аккумулятор. Как мы уже говорили ранее, аккумуляторы бывают разные — литиевые, свинцово-кислотные, гелевые и другие. В данной статье рассмотрим устройство самого популярного типа аккумуляторов для электровелосипеда или электросамоката — литий-ионного аккумулятора.

Сами по себе литий-ионные аккумуляторы также подразделяют на литий ионные аккумуляторы и литий-железо фосфатные аккумуляторы. Эти типы отличаются только своей химией, при этом принципиальное устройство у них одинаковое.

Любой современный литий ионный аккумулятор электровелосипеда состоит из так называемых элементов (или банок аккумулятора в простонародье).

Их всегда можно купить отдельно и соответственно — использовать для ремонта аккумуляторной батареи электровелосипеда.

Элементы аккумулятора объединяются в ячейки.

Каждая ячейка аккумулятора состоит из параллельно соединенных элементов аккумулятора. Соответственно, батарея электровелосипеда состоит из последовательно соединенных ячеек.

Сочетание параллельного и последовательного подключений позволяют получить требуемые характеристики батареи.

Из школьного курса физики известно, что при последовательном подключении общее напряжение суммируется, а сила тока сохраняется постоянной. При параллельном — картина обратная, суммируются силы тока, а напряжение постоянно. Эти простые законы распространяются и на аккумулятор электровелосипеда.

Аккумулятор состоит из элементов, номинальное напряжение которых составляет 3,7 В. Элементы соединены в ячейку параллельно, т.е. общее напряжение ячейки — 3,7 В. При этом общая емкость ячейки суммируется из емкостей каждого элемента, входящего в её состав. После последовательного соединения в единую батарею например 10 ячеек, на выходе мы получим напряжение 37 В (т.е. сумму напряжений на ячейках) и общую емкость, равную емкости одной ячейки, т.е. например при параллельном объединении в ячейки 4 элементов по 2000 мАч каждая, общая емкость ячейки составит 8000 мАч или 8 Ач. Соответственно, емкость всей батареи составляет 8 А*ч.

Элементы батареи соединены т.н. никилиевой лентой. Считается, что элементы нельзя паять, т.к. от высокой температуры они поверждаются. Однако, при грамотном подходе спаянные элементы прекрасно работают.

Помимо этого, современный аккумулятор электровелосипеда оснащен т.н. платой BMS — или системой управления разрядом и зарядом аккумуляторной батареи, а также её балансировкой.

Для любого литий-ионного аккумулятора это обязательная составляющая. Как уже рассказывалось ранее, элемент литий ионного аккумулятора нельзя полностью разряжать и перезаряжать. В обоих случаях в химическом строении электролита происходят необратимые изменения, которые приводят к повреждению элемента и его последующему отказу. Пороговые значения для большинства элементов — это 2,9-3,1 В при разряде и 4,2-4,25 В при заряде. Поэтому, плата BMS предотвращает переразряд или перезаряд, отрубая нагрузку или питание.

Платы BMS всегда можно купить на различных рынках радиоэлектроники, развалах, в магазинах и, конечно же на aliexpress. Есть неплохой магазин, где получится купить практически любую плату bms — посмотреть магазин (страница откроется в новой вкладке).

Поскольку аккумулятор электровелосипеда состоит из ячеек (а те, в свою очередь, состоят из элементов) очевидно, что такая система периодически будет выходить из состояния равновесия. А именно — элементы будут не всегда равномерно заряжены. Конечно известно, что в объединенной батареи происходят самопроизвольные процессы уравновешивания и рано или поздно самые заряженные элементы отдадут часть заряда разряженным. Но на этот процесс может потребоваться ни один день. При всём при этом, каждодневная эксплуатация батареи электровелосипеда подразумевает, что у системы не будет такого запаса времени для возвращения в состояние равновесия.

Наличие такого дисбалансного элемента вызывает неправильную работу всей батареи. Элемент разряжается или разряжается быстрее всех остальных. Оба случая негативно сказываются на эксплуатации. Плата BMS отключает напряжение или по нижней или по верхней границе, и следовательно, вся батарея или недозаряжается и имеет меньшую емкость, или отключается раньше, чем может теоретически.

Именно поэтому ещё одна важная функция BMS — это балансировка всех элементов (чаще ячеек) батареи слабыми токами заряда. Дополнительно BMS измеряет температуру батареи термопарой.

Также батарея электровелосипеда снабжена предохранителем, что позволяет обеспечить сохранность всей системы.

Современные батареи также снабжают индикатором заряда, автотестом состояния и ключем с функцией полного обесточивания устройства.

Вся батарея электровелосипеда помещена в корпус (чаще всего металлический). Хороший и прочный корпус — неотъемлемая часть любой батареи. Он должен защитить дорогостоящие элементы от попадания воды и механических повреждений.

Мы можем изготовить для Вас аккумулятор для электровелосипеда или отремонтировать Ваш.

Источник



Как самому собрать аккумулятор для электровелосипеда

⬇ Сборка Аккумуляторной батареи на 48 вольт

Настало время сборки аккумуляторной батареи для комплекта электрификации велосипеда с мотором Mxus на 48 вольт 500 ватт. Для самостоятельной сборки аккумуляторной батереи были заказаны аккумуляторы ICR 18650-26F M литий ионные так как в Москве их стоимость начиналась от 280 рублей за штуку они были заказаны с алиэкспресс коробкой 40 штук и так стоимость 1 аккумулятора составляла с доставкой в районе 110 рублей сслыки вы найдете ниже по странице.

Читайте также:  Leader 150 как зарядить аккумулятор

Для правильной работы, контроля зарядки, разрядки и защиты от замыкания и перегрева заказана балансировочная плата BMS 25A48V Separate Port 13s компании Daly влагостойкая и надежная стоимостью всего чуть больше 1000 рублей

⬇ Варианты размещения Аккумуляторов

На фото более подходящие в моем случае варианты сборки элементов, в итоге выбран второй вариант так как в дальнейшем планировалось разместить батарею в вентиляционном пластиковом коробе.

Для мотора который был заказан MXUS требуется 48 вольт минимально более менее тяговитая батарея должна содержать не менее 39 элементов, я выбрал вариант по 3 элемента 18650 в ячейке и последовательно 13 рядов заряженная батарея в такой конфигурации будет выдавать 54,6 вольт и иметь на «борту» около 7 ампер в целом после тестов мне ее хватало на расстояние в 40 км, но если вам нужна более емкая батарея добавьте в ячейку по 2 а то и 3 элемента.

Так же если вам требуется батарея от 60 вольт то необходимо купить балансировочную плату на 17s или 21s то есть у вас батарея уже будет содержать по 17 — 21 ячеек в которой могут быть от 2 до 6 элементов 18650, а то и поболее.

⬇ Схема сборки аккумуляторной батареи на 48 вольт

Для сборки батареи я нарисовал вот такую таблицу сборки в каждой ячейки по 3 элемента всего 13 ячеек, элемента располагаются последовательно один ряд плюсом вверх второй минусом, белыми прямоугольными и квадратными линиями показано порядок спайки аккумуляторов сначала условно вверх батареи и потом низ, так же тонкими линиями показаны места распределения проводом бмс по порядку.

Предварительно я зафиксировал элементы 18650 между собой термоклеем для удобства спаивания аккумуляторной батареи.

При паянии не следует перегревать элементы контакт паяльника желательно не должен превышать 1-2 секунд для этого нужно взять паяльник не менее 80 ватт так как более слабый не сможет быстро прогреть место пайки на элементе, для качественного лужения батареи следует взять паяльную кислоту и нанести ее на место лужения, например, ватной палочкой.

Для спаивания я предварительно зачистил и залудил многожильные провода необходимой длины и для удобства согнул их в нужную мне конфигурацию.

Источник

Стоит ли покупать литиевые аккумуляторные батареи китайского производства для электровелосипеда?

Нынешние рынки просто перенасыщены самой разнообразной продукцией китайского происхождения. Причина этому проста — доступность! Однако кто из нас хоть раз в жизни не приобретал китайскую «цацку», которая иногда просто разваливалась в руках или тухла, или зависала намертво по ходу далеко не самой интенсивной эксплуатации? Такова к сожалению реальность: за доступную себестоимость китайского товара, приходится расплачиваться качеством, которое может дать о себе знать в любой момент и очень печально, если этот самый момент, окажется очень неподходящим. В статье я хочу пролить свет на очень даже злободневный вопрос — стоит ли приобретать литий-ионные аккумуляторы китайского происхождения для электробайка (особенно на китайских веб-ресурсах) в комплекте с двигателем либо без и чем это чревато, для наивного среднестатистического любителя велосипедных покатушек на высокотехнологичных девайсах?

Устройство литий-ионного аккумулятора

Для полной картины происходящего стоит сделать уточнения по устройству Li-ion батареи. В состав данного девайса входят несколько литий-ионных элементов соединённых между собой проводником. В теме мы будем обсуждать АКБ состоящие из элементов питания 21700, 18650 и т. п., которые схожи с батарейками формата AA, только по размерам они больше. Кроме того, накопители такого типа обладают самой большой плотностью электроэнергии на единицу массы и по этой самой причине, больше всего годятся для монтажа на вело оборудованное силовым агрегатом мощностью до 1000 W. Это устройство не требовательно к повышенным токам отдачи и такие легковесные но ёмкие накопители, в распоряжении которых невысокие токовые параметры (данное обстоятельство имеет отношение к бюджетным среднетоковым батареям) в большей мере приспособлены для таких средств передвижения.

В гаджетах в среднем находится 40-120 и даже больше составляющих 18650. Чем больше данных элементов содержится в структуре накопителя, тем более требователен девайс к их качеству и к их соединению между собой. В аккумуляторе разработчики применяют параллельную разновидность соединения, обеспечивающую суммарную ёмкость и последовательную, которая позволяет суммировать напряжение.

Внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи

Знаете что на самом деле является в аккумуляторе самым важным? Ни вольтаж, ни ёмкость и даже ни её номинальный и максимальный токи! Самой важной характеристикой является внутреннее сопротивление накопителя! Чем меньше этот показатель, тем больший ток он сможет отдавать без разрушительных для себя последствий. В то же время, если сопротивление оказалось чрезмерно высоким, будет иметь место и повышенный нагрев при отдаче тока, а это приведёт к разрушительным последствиям внутри АКБ. Здесь можно привести аналогию с продуктами, которые при высоких температурных режимах просто портятся.

Читайте также:  Подставка под аккумулятор киа спектра

Нормальный температурный режим использования аккумуляторной батареи близок к 25 градусам и чем больше он будет соответствовать оптимальным значениям, тем дольше можно эксплуатировать накопитель без потери его изначальных характеристик.

Общее внутреннее сопротивление АКБ складывается из таких составляющих:

Из всего этого проистекает вполне логический вывод: в состав качественной аккумуляторной батареи должны входить только качественные элементы, шины, дорогостоящая балансировочная плата. Также, все эти детали должны быть крайне надёжно соединены между собой.

Внимательно рассмотрите представленное изображение! На нём приведена высококачественная конструкция, у которой сопротивление находится на минимальном уровне и у неё имеет место высокая токоотдача. Качественный сварочный контакт располагает площадью не менее 1 мм2, а сама никелевая пластина плотно прилегает к контактам накопительных элементов.

А теперь перейдём к самому интересному — почему же всё-таки не стоит приобретать аккумуляторные батареи китайского производства?

Тут весь секрет в том, что высококачественными элементами 18650 являются только изделия, выпускаемые под популярными японскими и корейскими брендами. Конечно, здесь нельзя не отметить их весьма высокую себестоимость. Только у фирменных элементов характеристики почти не разнятся между собой, поэтому нет необходимости заниматься их тщательным подбором в группы при параллельном подсоединении, чтобы добиться для каждой параллели идентичного внутреннего сопротивления.

А что мы имеем с китайцами? Чтобы на накопитель был установлен низкий ценник, его нужно собирать их аналогов выпущенных в Китае и при этом ещё должна использоваться дешёвая, а соответственно низкоквалифицированная рабочая сила. Кроме того, никто не будет тратить ресурсы на скрупулёзный подбор элементов в группы, потому как это занимает много времени и естественно — это дополнительные затраты.

Каков итог таких производственных мероприятий? Параллельные группы, а их в аккумуляторе может быть 10-20, будут подзаряжаться по-разному. Это влечёт за собой то обстоятельство, что накопитель разбалансируется за очень короткий срок даже с внедрённой балансировочной платой и утратит свою ёмкость.

Дополнительным стимулом к производству таких АКБ служит то, что осуществить проверку качества подобных устройств бывает довольно проблематично. Особенно это касается обычных юзеров, которые, как правило, не имеют под рукой измерительных спецприборов. Кроме того, разобрать такой девайс не повредив его — трудная задача. Это также значит, что потребитель точно не сможет отказаться от подобной некачественной продукции в ближайшее время. В принципе дело сделано: товар удачно спихнули, денежные средства за него получены и хороший отзыв тоже, а всё благодаря привлекательному внешнему виду. Оно и не мудрено, ведь незадачливый клиент видит только то, что снаружи, не подозревая даже о том, что внутреннее содержание батареи может со временем неприятно его огорчить.

Китайскому продавцу главное побыстрее избавиться от некачественного товара и его если честно, мало волнует, какой сюрприз преподнесёт его бракованное изделие обладателю спустя несколько месяцев эксплуатации.

Внимательно всмотритесь на предоставленное на фото произведение китайского «искусства». Отчётливо видно, что сварка никелевой лентой не отличается чёткостью, площадь контакта мизерна, сама лента слабо прилегает к контактам АКБ, а параллели состыкованы между собой только в одном месте. Всё это организовывает повышенную степень сопротивления для токоотдачи. При проведении ремонтных манёвров над данным «техническим шедевром» специалисты выяснили, что элементы 18650 не были тщательно подобраны для внедрения в группы и поэтому группы показывали разное значение сопротивления.

Масла в огонь добавляло ещё и то, что плата ВМС не имела в своём распоряжении функции балансировки. Она вообще оказалась бэушной и у неё не было некоторых деталей. Некоторые группы в процессе подзарядки получали излишний заряд, что вполне благополучно могло закончиться воспламенением такого чудо-устройства, как впрочем и всего, что его окружало. Пользователю в распоряжение которого досталась «игрушка» несказанно повезло: она пришла ему из всенародно любимого Китая стукнутой и юзер использовав её всего пару раз, решил отдать изделие в ремонт.

Приобретая аккумуляторные батареи произведённые в Китае, вы в лучшем случае рискуете потерять свои кровно заработанные, а если вам совсем не повезёт, то можете ещё и что-то сжечь, что тоже кстати, будет за ваши же деньги. Хотя Li-ion накопители и считаются одними из самых безопасных, экспериментировать с ними в любом случае нежелательно. Отдавайте предпочтение пускай и дорогостоящим, зато проверенным производителям и тогда ваше приобретение станет действительно полезной вещью, а не головной болью.

Читайте также:  Аккумулятор 2607335709 или аналог для шуруповерта

Источник

Устройство аккумулятора электровелосипеда (Li-ion аккумулятор)

Основной и главной частью современного электрического транспорта является аккумулятор. Как мы уже говорили ранее, аккумуляторы бывают разные — литиевые, свинцово-кислотные, гелевые и другие. В данной статье рассмотрим устройство самого популярного типа аккумуляторов для электровелосипеда или электросамоката — литий-ионного аккумулятора.

Сами по себе литий-ионные аккумуляторы также подразделяют на литий ионные аккумуляторы и литий-железо фосфатные аккумуляторы. Эти типы отличаются только своей химией, при этом принципиальное устройство у них одинаковое.

Любой современный литий ионный аккумулятор электровелосипеда состоит из так называемых элементов (или банок аккумулятора в простонародье).

Их всегда можно купить отдельно и соответственно — использовать для ремонта аккумуляторной батареи электровелосипеда.

Элементы аккумулятора объединяются в ячейки.

Каждая ячейка аккумулятора состоит из параллельно соединенных элементов аккумулятора. Соответственно, батарея электровелосипеда состоит из последовательно соединенных ячеек.

Сочетание параллельного и последовательного подключений позволяют получить требуемые характеристики батареи.

Из школьного курса физики известно, что при последовательном подключении общее напряжение суммируется, а сила тока сохраняется постоянной. При параллельном — картина обратная, суммируются силы тока, а напряжение постоянно. Эти простые законы распространяются и на аккумулятор электровелосипеда.

Аккумулятор состоит из элементов, номинальное напряжение которых составляет 3,7 В. Элементы соединены в ячейку параллельно, т.е. общее напряжение ячейки — 3,7 В. При этом общая емкость ячейки суммируется из емкостей каждого элемента, входящего в её состав. После последовательного соединения в единую батарею например 10 ячеек, на выходе мы получим напряжение 37 В (т.е. сумму напряжений на ячейках) и общую емкость, равную емкости одной ячейки, т.е. например при параллельном объединении в ячейки 4 элементов по 2000 мАч каждая, общая емкость ячейки составит 8000 мАч или 8 Ач. Соответственно, емкость всей батареи составляет 8 А*ч.

Элементы батареи соединены т.н. никилиевой лентой. Считается, что элементы нельзя паять, т.к. от высокой температуры они поверждаются. Однако, при грамотном подходе спаянные элементы прекрасно работают.

Помимо этого, современный аккумулятор электровелосипеда оснащен т.н. платой BMS — или системой управления разрядом и зарядом аккумуляторной батареи, а также её балансировкой.

Для любого литий-ионного аккумулятора это обязательная составляющая. Как уже рассказывалось ранее, элемент литий ионного аккумулятора нельзя полностью разряжать и перезаряжать. В обоих случаях в химическом строении электролита происходят необратимые изменения, которые приводят к повреждению элемента и его последующему отказу. Пороговые значения для большинства элементов — это 2,9-3,1 В при разряде и 4,2-4,25 В при заряде. Поэтому, плата BMS предотвращает переразряд или перезаряд, отрубая нагрузку или питание.

Платы BMS всегда можно купить на различных рынках радиоэлектроники, развалах, в магазинах и, конечно же на aliexpress. Есть неплохой магазин, где получится купить практически любую плату bms — посмотреть магазин (страница откроется в новой вкладке).

Поскольку аккумулятор электровелосипеда состоит из ячеек (а те, в свою очередь, состоят из элементов) очевидно, что такая система периодически будет выходить из состояния равновесия. А именно — элементы будут не всегда равномерно заряжены. Конечно известно, что в объединенной батареи происходят самопроизвольные процессы уравновешивания и рано или поздно самые заряженные элементы отдадут часть заряда разряженным. Но на этот процесс может потребоваться ни один день. При всём при этом, каждодневная эксплуатация батареи электровелосипеда подразумевает, что у системы не будет такого запаса времени для возвращения в состояние равновесия.

Наличие такого дисбалансного элемента вызывает неправильную работу всей батареи. Элемент разряжается или разряжается быстрее всех остальных. Оба случая негативно сказываются на эксплуатации. Плата BMS отключает напряжение или по нижней или по верхней границе, и следовательно, вся батарея или недозаряжается и имеет меньшую емкость, или отключается раньше, чем может теоретически.

Именно поэтому ещё одна важная функция BMS — это балансировка всех элементов (чаще ячеек) батареи слабыми токами заряда. Дополнительно BMS измеряет температуру батареи термопарой.

Также батарея электровелосипеда снабжена предохранителем, что позволяет обеспечить сохранность всей системы.

Современные батареи также снабжают индикатором заряда, автотестом состояния и ключем с функцией полного обесточивания устройства.

Вся батарея электровелосипеда помещена в корпус (чаще всего металлический). Хороший и прочный корпус — неотъемлемая часть любой батареи. Он должен защитить дорогостоящие элементы от попадания воды и механических повреждений.

Мы можем изготовить для Вас аккумулятор для электровелосипеда или отремонтировать Ваш.

Источник