Литиевые аккумуляторы для электровелосипеда

В статье "Установка на велосипед электродвигателя от раздвижных дверей" было рассказано, как из обычного велосипеда сделать E-Bike. В качестве источника питания для него мастер использовал старые литий-полимерные аккумуляторы от гироскутера. Два аккумуляторных блока 5,2 Ач 11,1 В давали в общей сложности 115 Вт в час. Этих аккумуляторов хватала на 4 километра езды при максимальной скорости.

В руки мастера попала старый литий-ионный аккумулятор, и он решил сделать попытаться сделать из него более мощную батарею. По его прикидкам это должна быть батарея на 600 Вт и ее должно хватать на 20 - 25 км.

Инструменты и материалы:
-Паяльные принадлежности;
-Мультиметр;
-Нож;
-Ваттметр постоянного тока;
-Нихромовая спираль;
-3D-принтер;
-Старый литий-ионный аккумулятор;
-Эпоксидная смола;
-Разъемы XT-60;
-BMS;
-Маркер;
-Отвертка;
-Клей;

Шаг первый: выбор батареи
У литий-ионных аккумуляторов отличные характеристики, и такие преимущества, как экономия веса / объема, большая скорость разряда и т.д. Но новые батареи стоят не дешево.

Гораздо дешевле собрать собственный литий-ионный аккумулятор с использованием элементов от старых аккумуляторов ноутбуков, электровелосипедов, и т.д.

Для этого проекта мастер нашел старую аккумуляторную батарею из забракованной партии электрических скутеров со старого склада. При выборе аккумулятора нужно учесть несколько моментов.

Аккумуляторная батарея должна быть в хорошем состоянии, без крупных вмятин, вздутий.
Обычно литий-ионные элементы находятся в хорошем рабочем состоянии, если они удерживают потенциал выше 3 В.
Если невозможно измерить напряжение отдельной ячейки нужно измерить напряжение всего аккумулятора и разделить на количество элементов.

Литий-ионные аккумуляторы Gererally оснащены BMS (системой управления батареями), которая поддерживает напряжение отдельных элементов и обеспечивает другие функции безопасности. Если аккумулятор не используется в течение длительного времени, он медленно разряжается, а когда напряжение опустится ниже определенного уровня, BMS отключит питание, и на выходе будет 0 В. Поэтому перед выбраковкой нужно попытаться зарядить АКБ.

Мастер выбрал аккумулятор из 10 ячеек. Параметры аккумулятора 36 В Х 21 А\ч = 756 Вт

Шаг второй: разборка
Аккумулятор имеет мягкий корпус. Мастер разрезает его и снимает. Внутри находятся два ряда по пять ячеек, соединенных последовательно. В каждой ячейки по четыре отдельных элемента соединенных параллельно.

Шаг второй: тестирование
Следующим шагом является измерение напряжения отдельных элементов. Девять из них показывали напряжение 4,20 В, а угловая ячейка раздулась и показывала 0 В.

Напряжения отдельных элементов могут быть признаком хорошей ионно-литиевой батареи, но это не гарантирует, что они обладают хорошей емкостью.

Чтобы проверить фактическую емкость батареи, мастер демонтировал поврежденную ячейку и проверил батарею под нагрузкой. Нагревательная нить обеспечивает почти 500 Вт нагрузки. Потребовалось чуть более часа, чтобы разрядить аккумуляторный блок, в течение которого мастер постоянно следили за напряжением ячеек. По замерам ячейки сбалансированы. Затем мастер установил на место демонтированной, другую ячейку.

Шаг третий: проектирование батарейного отсека, держателя, 3D-печать
Конструкция корпуса проста десять отсеков для ячеек + свободное место для BMS. Так же два разъема XT-60 "папа" и "мама" для разрядки и зарядки аккумуляторной батареи.

Оба блока аккумуляторов спроектированы так, чтобы они помещались под сиденьем велосипеда. Блоки устанавливаются в держатель. Держатель закрепляется на багажнике электровелосипеда.

Шаг четвертый: перепаковка аккумулятора
Дальше мастер разбирает аккумулятор, демонтирует плату. Для установки в корпус нужна немного другая компоновка.

Измеряет напряжение каждого элемента и сортирует их. Маркирует контакты. Как уже говорилось, в каждом аккумуляторе 10 ячеек, соединенных последовательно. В каждой ячейке будет по два элемента соединенных параллельно.

Шаг пятый: система управления батареями
Литий-ионные элементы очень чувствительны к напряжению. Максимальный потенциал заряда составляет 4,2 В, минимальный предел напряжения отсечки составляет 3 В, а номинальное напряжение 3,6 В.

Теперь, с таким большим количеством ячеек нужно устройство, которое управляет напряжениями отдельных ячеек. Для этого мастер использует BMS (систему управления батареями) Для данной аккумуляторной батареи нужна BMS для управления 10 ячейкам.
Мастер подключает ячейки к плате, а саму плату закрепляет на крышке аккумулятора.

Шаг шестой: сборка
Перед установкой крышки мастер провел полный цикл заряд/разряд аккумулятора, с контролем каждого элемента.

Приклеивает верхнюю крышку. К крышке приклеивает шильдик с указанием характеристик аккумулятора.

Все готово, осталось установить аккумуляторы на электровелосипед и подключить.

Мастер доволен результатом. Он проверил аккумуляторные батареи с электрическим велосипедом и результаты были многообещающими. Мастер модернизировал E-Bike, чтобы развивать максимальную скорость от 60 до 70 км / ч. При такой скорости он потребляет около 30 Вт\ч с максимальным тяговым усилием на дросселе. С данными аккумуляторами он может проехать до 20–25 км на одной зарядке.
Ниже можно посмотреть подробное видео с работой мастера.

Источник (Source)