Ничего не найдено :(
    В гостях у Самоделкина! » Электроника » Сборка аккумулятора (LiFePO4) для солнечной панели и не только

    Сборка аккумулятора (LiFePO4) для солнечной панели и не только




    За последние несколько лет стоимость солнечных панелей сильно снизилась, но общая стоимость автономной солнечной системы по-прежнему высока. Стоимость традиционно используемых свинцово-кислотных аккумуляторов и их ограниченный срок службы по сравнению с солнечными модулями (25+ лет) увеличивают общую стоимость всей системы. Если вы собираетесь установить новые солнечные панели для своего дома или офиса, очень важно выбрать правильный аккумулятор для нее. В данном случае нужны аккумуляторные батареи с большой емкостью, высоким потенциалом мощности, более длительным сроком службы, устойчивые и безопасные.

    Литий-ионные батареи стали популярным вариантом для хранения энергии в солнечных системах, но технологии продвинулись вперед, появился новый победитель в гонке за решениями для хранения энергии: литий-железо-фосфатные батареи (LiFePO4). Аккумулятор LiFePo4 имеет много преимуществ по сравнению с традиционными свинцово-кислотными аккумуляторами.

    В этой статье мастер расскажет нам, как собрать аккумуляторную батарею для таких устройств, как автономная солнечная система, солнечный генератор, электромобиль и т. д. Ячейки LiFePo4 бывают разных размеров, но здесь мастер использовал тип 32650.

    Инструменты и материалы:
    -Аккумуляторные батареи LiFePo4;
    -Держатель;
    -Никелевая полоса;
    -Модуль BMS;
    -Провод;
    -Термоусадочная пленка из ПВХ;
    -Термоусадочная трубка;
    -Изоляционная бумага;
    -Лента из стекловолокна;
    -Каптоновая лента;
    -Двусторонний скотч;
    -Разъем XT60;
    -Аппарат для точечной сварки;
    -Паяльное оборудование;
    -Кусачки;
    -Инструмент для зачистки проводов;
    -Фен;
    -Мультиметр;

    Шаг первый: свинцово-кислотный аккумулятор или LiFeP04
    Постоянная подача энергии:
    Основное различие между LiFePO4 и свинцово-кислотными батареями заключается в том, что емкость литий-железо-фосфатных батарей не зависит от скорости разряда. Он может постоянно выдавать одинаковое количество энергии в течение всего цикла разряда. Однако для свинцово-кислотных аккумуляторов номинальная емкость уменьшается с увеличением скорости разряда.

    Жизненный цикл:
    Литиевые батареи также имеют более длительный срок службы, чем свинцово-кислотные батареи. Батареи LiFePO4 также могут работать очень долго. Батареи хорошего качества рассчитаны примерно на 3000 циклов при полном 100% цикле заряда/разряда. Если делать это каждый день, то можно ездить на электровелосипеде более 8 лет без замены батареи.

    Время зарядки:
    В случае аккумуляторов LiFePo4 зарядка происходит в четыре раза быстрее, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов. Следовательно, меньше времени на зарядку и больше времени на использование аккумулятора. Аккумулятор заряжается на 100% всего за 2-4 часа.

    Характеристики при высоких / низких температурах:
    LiFePo4 аккумулятор также обладает превосходными характеристиками при высоких температурах по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами. Литиевые батареи лучше работают при высоких температурах, чем свинцово-кислотные. Литиевые батареи также имеют более высокую разрядную способность при низких температурах.

    Установка батареи:
    LiFePo4 аккумулятор можно устанавливать в любом положении, так как они не протекают. В то время как для свинцово-кислотных аккумуляторов высока вероятность протечки.

    Масса:
    Аккумулятор LiFePO4 также весит менее 1/2 свинцово-кислотного аккумулятора аналогичной емкости.

    Шаг второй: последовательное и параллельное соединение
    Батареи могут использоваться последовательно и / или параллельно для достижения более высокого рабочего напряжения и / или мощности для достижения желаемых требований для конкретного применения.

    Последовательное соединение:
    Последовательное соединение элементов увеличивает напряжение двух батарей, но при этом сохраняет одинаковую номинальную силу тока (ампер-часы).

    Пример: при последовательном соединении двух ячеек 3,2 В / 6000 мАч аккумулятор будет выдавать 6,4 В, но общая емкость останется прежней (6000 мАч).

    Параллельное соединение:
    Параллельное соединение увеличивает номинальный ток (ампер-часы), но напряжение останется прежним. В конечном итоге мы получаем одну ячейку с большей емкостью.

    Пример: при параллельном подключении двух ячеек 3,2 В / 6000 мАч аккумулятор будет выдавать 3,2 В, но общая емкость будет увеличена до 12000 мАч.

    Чтобы сделать аккумуляторную батарею, нужно сначала определить номинальное напряжение и емкость батареи. Мы должны соединить элементы параллельно, чтобы достичь желаемой емкости (мАч), и подключить такую параллельную группу последовательно для достижения номинального напряжения (Вольт).
    Для этого проекта технические характеристики батареи должны быть следующие : 12,8 В и 42 Ач.
    Спецификация используемых ячеек 32650: 3,2 В \ 6000 мАч
    Количество ячеек, необходимых для параллельного подключения = 42000/6000 = 7 шт.
    Обычно параллельно соединение обозначаются аббревиатурой «P», поэтому этот пакет будет обозначен как «пакет 7P». Когда 7 элементов соединены параллельно, в конечном итоге мы получаем один элемент с более высокой емкостью (например, 3,2 В, 42000 мАч. )

    Напряжение (вольт):
    Желаемое номинальное напряжение аккумуляторной батареи составляет 12,8 В.
    Номинальное напряжение каждой ячейки = 3,2 В
    Количество ячеек, необходимых для последовательного подключения = 12,8 / 3,2 = 4 шт.
    Обычно последовательно соединенные ячейки обозначаются аббревиатурой «S», поэтому этот пакет будет назван как «пакет 4S».
    Таким образом, нужно соединить 4 параллельные группы (по 7 ячеек в каждой группе) последовательно, чтобы сделать аккумуляторный блок.
    Окончательная конфигурация блока обозначается как «блок 4S7P» с окончательной спецификацией 12,8 В, 42 Ач и имеет 28 отдельных элементов.

    Шаг третий: проверка элементов
    Перед параллельным подключением ячеек сначала нужно проверить напряжение каждой отдельной ячейки. Важно использовать батареи одной модели с одинаковым напряжением и никогда не смешивать батареи разного срока производства.

    Для параллельной работы ячеек напряжение каждой ячейки должно быть близко друг к другу, в противном случае большой ток будет протекать от ячейки с более высоким напряжением к ячейке с более низким напряжением. Это может повредить элементы и даже в редких случаях привести к возгоранию.

    Если вы используете совершенно новые элементы, их напряжение составляет от 3,1 В до 3,2 В. Можно соединять их вместе, не беспокоясь. Но если напряжения элементов сильно различаются, то сначала нужно их сбалансировать, зарядить элементы до одинакового уровня напряжения.
    Элементы в батареи должны быть сбалансированы, особенно при воздействии высоких зарядных и разрядных токов.

    Более слабая ячейка в последовательно соединенных ячейках вызовет дисбаланс. Это особенно важно в последовательной конфигурации, потому что мощность батареи определяется мощностью самого слабого элемента (аналогично слабому звену в цепи). Слабый элемент может не выйти из строя сразу, но может разрядиться быстрее, чем остальные. При зарядке слабый элемент может полностью зарядиться быстрее остальных элементов и в итоге перезарядиться.

    Говоря, простым языком не будет использован весь потенциал аккумулятора. Заряжаться он будет, ориентируясь на самую «живую» ячейку, а отключаться при разрядке, ориентируясь на самую «дохлую».



    Шаг четвертый: никелевая полоса
    Чтобы собрать аккумуляторную батарею, нужно соединить элементы LiFePo4 вместе с помощью никелевых полосок или толстой проволоки. Обычно для этого широко используются никелевые полосы. На рынке доступны два типа полос из никеля: полосы из никелированной стали и полосы из чистого никеля. Мастер советует купить чистый никель. Такая полоса немного дороже никелированной стали, но имеет гораздо меньшее сопротивление. Низкое сопротивление означает меньшее тепловыделение во время зарядки и разрядки, что приводит к увеличению срока службы аккумулятора.

    Никелевые полосы бывают разных размеров и длины. Выбираем полоски в соответствии с задачами.


    Шаг пятый: держатели
    Можно собрать элементы в пакет с помощью термоклея или пластикового держателя батареи 32650. Мастер использовал пластиковые держатели / прокладки для ячеек 32650. Основные преимущества использования этих держателей:
    1. Можно сделать индивидуальную упаковку любого размера в соответствии с требованиями. Они собираются как пазл.
    2. Такая сборка обеспечивает пространство между элементами, которое позволяет свежему воздуху проходить и аккумулятор легко охлаждается.
    3. Довольно жесткое конструкция.
    4. Обеспечивает безопасность и защиту от вибрации аккумуляторной батареи.
    Сначала нужно расположить держатели ячеек так, чтобы получилось 4 ряда и 7 столбцов. Нам нужно сделать 2 таких держателя прямоугольной формы, один будет использоваться внизу, а другой - вверху.




    Шаг шестой: сборка
    Из предыдущих шагов ясно, что аккумуляторный блок состоит из 4 параллельных групп, соединенных последовательно (4 x 3,2 В = 12,8 В), и каждая параллельная группа имеет 7 ячеек (6000 мАч x 7 = 42000 мАч). Теперь нам нужно правильно разместить 28 ячеек в держателе батареи, чтобы между ними было электрическое соединение.

    Поместите первую параллельную группу ячеек (7 шт.) в пластиковый держатель положительной стороной вверх, затем поместите вторую параллельную группу отрицательной стороной вверх, затем третью параллельную группу положительной стороной вверх и, наконец, последнюю параллельную группу отрицательной стороной вверх.

    После установки всех элементов поместите верхний держатель батареи.




    Шаг седьмой: точечная сварка или пайка
    Есть два варианта монтажа ячеек вместе: пайка или точечная сварка
    Лучше всего точечная сварка, хотя она и намного дороже, чем паяльник хорошего качества.

    Пайка:
    Проблема с пайкой заключается в том, что при пайке элемент сильно нагревается, и тепло не рассеивается быстро. Это усиливает химическую реакцию в ячейке, что ухудшает ее работоспособность. В конечном итоге мы теряем часть емкости и время жизни ячейки.
    Если работа разовая, то приобретать дорогостоящий аппарат для точечной сварки нет смысла. В этом случае можно припаять никелевые полоски соблюдая некоторые правила.
    1. Чтобы свести к минимуму время контакта паяльника с ячейкой, убедитесь, что поверхность хорошо зачищена, и используется достаточное количество флюса.
    2. Нужно использовать качественный паяльник с высокой мощностью (мин. 80 Вт) и хорошей теплоемкостью, чтобы он мог быстро передать тепло на контактную площадку.
    3. Пайку нужно проводить как можно быстрее.

    Точечная сварка:
    Точечная сварка надежно соединяет ячейки вместе, не перегревая их. В настоящее время на рынке доступны два класса сварочных аппаратов: любительские и профессиональные. Хороший точечный любительский аппарат стоит от 200 до 300 долларов, тогда как хороший профессиональный может стоить примерно в десять раз дороже.

    У аппарата точечной сварки, которым пользуется мастер, есть три варианта сварки: фиксированная сварочная головка, фиксированная сварочная головка с педальным переключателем, подвижная ручка для точечной сварки с педальным переключателем. Он предпочитает использовать второй вариант.
    Проверить качество сварки можно потянув за никелевую ленту. Если полоса не отрывается значит, это хороший сварной шов, если легко отрывается , значит ток надо увеличить.


    Шаг восьмой: плата BMS
    Система управления батареями (BMS) - это электронная система, которая управляет литиевой батареей. Ее основные функции:
    1. Контролирует все параллельные группы в аккумуляторном блоке и отключает его от входного источника питания, когда он полностью заряжен.
    2. Равномерно балансирует напряжение всех ячеек.
    3. Не допускает чрезмерной разрядки.
    BMS заботится о защите аккумулятора. Плата отключает аккумулятор, когда он разряжен, или ему грозит перезарядка. BMS также заботится об ограничении токов заряда и разряда, контролирует температуру ячеек (и сокращает заряд / разряд, если необходимо), и большинство модулей балансирует ячейки каждый раз, когда выполняется полная зарядка.
    Двумя важными параметрами, необходимыми для покупки BMS, являются:
    1) Количество контролируемых ячеек - например, 4S / 6S / 8S.
    2) Максимальный ток разряда - например, 20A / 30A / 50A
    Для этого проекта я использовал плату BMS 4S и 50A.
    Подключается плата BMS в соответствии со схемой подключения, показанной ниже.








    Шаг девятый: окончательная сборка
    После пайки балансировочных проводов и кабелей зарядки-разрядки мастер собирает их и фиксирует каптоновой лентой.


    Любое короткое замыкание в аккумуляторной батарее может привести к возгоранию и взрыву.
    Для защиты мастер сначала накладывает слой изолирующей бумаги поверх верхней и нижней стороны аккумуляторной батареи. Изолирующая бумага - это чистая целлюлоза с высокими электроизоляционными свойствами, что позволяет использовать ее при сборки портативных литий-ионных аккумуляторных батарей.

    Такая бумага бывает разных размеров, поэтому нужно заказывать подходящую ширину и длину в соответствии с размером аккумуляторного блока. Использовать ее очень просто, потому что она с клеящем слоем. После приклеивании бумаги убедитесь, что нет оголенных деталей.
    Чтобы аккумулятор имел правильную (прямоугольную) форму мастер добавил дополнительный слой изоляции поверх бумаги.




    Последний слой, это термоусадочная пленка. Отрезаем необходимое количество пленки. Оборачиваем батарею. Прогреваем феном.



    Все готово. Осталось только зарядить аккумулятор и установить в предназначенное место.
    Весь процесс сборки аккумуляторной батареи можно посмотреть на видео.

    Источник (Source)
    Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
    Подборки: BMS LiFePo4

    Преобразователь постоянного тока 12 В - 220 В/ 200 Вт

    Регулируемый источник питания для макетной платы

    10
    Идея
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    10
    Описание
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    10
    Исполнение
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    Итоговая оценка: 10 из 10 (голосов: 1 / История оценок)

    Добавить комментарий

    1 комментарий
    Korolev
    В данном случае нужны аккумуляторные батареи с большой емкостью, высоким потенциалом мощности, более длительным сроком службы, устойчивые и безопасные. 
    Не спорю,
    Аккумулятор LiFePo4 имеет много преимуществ по сравнению с традиционными свинцово-кислотными аккумуляторами.
    Но вот относительно длительного срока службы и безопасности, сильно сомневаюсь, при таком-то количестве банок. Да и утверждение:
    Стоимость традиционно используемых свинцово-кислотных аккумуляторов и их ограниченный срок службы ...  увеличивают общую стоимость всей системы
    весьма сомнительно.
    Литиевые батареи лучше работают при высоких температурах 
    Именно поэтому в батареях обязателен контроль температуры, возгораются заразы.  smile
    Точечная сварка надежно соединяет ячейки вместе, не перегревая их 
    Мне всегда было интересно, насколько количество теплоты, выделяемой при расплавлении металла (пусть и точечное) меньше количества теплоты, выделяемой при расплавлении припоя, по возможности легкоплавкого? dontknow  

     

    Привет, Гость!


    Зарегистрируйтесь

    Или войдите на сайт, если уже зарегистрированы...

    Войти

    Добавьте самоделку

    Добавьте тему

    Онлайн чат

    Последние комментарии

    Все комментарии