bateriei

Mulți dintre un hacker și-au privit scuterele, bicicleta sau skateboard-ul și au decis că ar fi și mai bine dacă ar avea un motor pe el. Plecarea la electrizarea transportului personal poate fi o călătorie interesantă și productivă și care promite să predea multe lecții despre ingineria mecanică și electronică. În esență, cheia oricărei construcții este bateria, care are cele mai multe cuvinte de spus în ceea ce privește performanța și autonomia vehiculului dumneavoastră. Pentru a vă ajuta, am pregătit un ghid util privind selectarea bateriei potrivite pentru nevoile dvs.

O singură chimie care să-i conducă pe toți

Bateriile sunt de toate formele și dimensiunile și o varietate de chimicale diferite, care au toate proprietățile și aplicațiile lor unice. Când vine vorba de vehicule electrice mici, este de dorit să aveți o baterie cu o greutate redusă, dimensiuni compacte, o mulțime de curent de livrare pentru o accelerare rapidă și o capacitate mare pentru autonomie lungă.

În urmă cu 30 de ani, opțiunile erau limitate la baterii cu plumb acid, nichel cadmiu și nichel metal hidrură. Acestea au fost grele, cu putere redusă de curent, capacitate redusă și timpi de încărcare incredibil de liniști. Din fericire, bateriile cu litiu-polimer au apărut între timp și sunt mai capabile în general. Oferind rate mari de descărcare, încărcare rapidă, greutate redusă și capacitate mare, acestea sunt, fără îndoială, alegerea finală pentru un vehicul electric de înaltă performanță. De asemenea, sunt extrem de populare și, prin urmare, și ieftine!

Cu toate acestea, există câteva blocaje. Este important să păstrați toate celulele dintr-un pachet la aceeași tensiune pentru a evita celulele care se reîncarcă reciproc. Acest lucru poate provoca daune pachetului, sau chiar explozii sau incendii. Menținerea tensiunilor bateriei pentru a evita acest lucru se numește „echilibrare”. Poate fi manipulat în diferite moduri, în funcție de stilul exact de baterie pe care îl utilizați, așa cum vom acoperi mai târziu.

În plus, bateriilor cu litiu nu le place să fie supra-descărcate. De regulă, este o idee bună să nu lăsați bateriile să scadă sub 3,0 V pe celulă. Nerespectarea acestui lucru poate duce la distrugerea unui pachet, afectând capacitatea sa maximă și capacitatea de a livra curent.

Există, din fericire, modalități de a rezolva aceste probleme și care sunt cele pe care le utilizați depinde de bateria pe care o alegeți pentru aplicația dvs.

Dar care baterie, exact?

Un lucru este să spuneți că ar trebui să utilizați o baterie litiu-polimer, dar acestea vin într-o mare varietate de arome pentru diferite aplicații. Ce tip utilizați va depinde de vehiculul pe care încercați să-l construiți, de obiectivele dvs. de performanță și autonomie și de propriile abilități și dorința de a construi sau cumpăra.

Un cuvânt despre tensiune și capacitate

Celulele din polimer de litiu sunt nominal nominal la 3,6 V, iar capacitatea lor este măsurată în amp-ore sau miliamp-ore. Când vă uitați la un pachet pentru vehiculul dvs. electric, veți dori să notați tensiunea totală a pachetului și capacitatea. Tensiunile mai mari sunt bune pentru vehiculele cu performanțe superioare și o eficiență îmbunătățită, deoarece se poate furniza mai multă putere la curenți mai mici cu pierderi mai mici. Cu toate acestea, acest lucru necesită stivuirea mai multor celule în serie, ceea ce poate adăuga costuri și necesită, de asemenea, controlere și soluții de încărcare mai scumpe. Capacitățile mai mari sunt bune pentru raza de acțiune mai mare și sunt adesea realizate prin stivuirea mai multor celule în paralel.

Pachete Homebrew 18650

Construirea propriului pachet poate fi multă muncă, dar și destul de plină de satisfacții. Sursă: [Adam Bender] Multe vehicule electrice construite acasă sunt create de hackeri cu un etos puternic DIY și care se extinde adesea și la componentele individuale. În aceste cercuri, mulți aleg să își creeze propria soluție de baterie, bazându-se pe celula populară 18650 ca bază pentru pachet. Acestea pot fi recoltate cu ușurință de pe laptopuri, burghie electrice și alte surse, sau preluate de la centrele de reciclare, precum și cumpărate noi. Celulele au o carcasă metalică puternică și sunt mecanic destul de robuste. Cu toate acestea, celulele individuale sunt limitate la maximum 3600 mAh, în ciuda a ceea ce ați putea citi pe eBay.

Datorită capacității limitate a celulelor individuale, multe pachete pentru biciclete electrice și vehicule electrice stivuiesc mai multe celule în paralel. Pachetele bazate pe 18650 sunt adesea menționate cu denumiri precum 10S4P, indicând că există 4 seturi paralele de 10 celule fiecare în baterie. O astfel de baterie ar avea o tensiune nominală de 36 V, cu o capacitate cuprinsă între 10-14 Ah, în funcție de 18650 de celule utilizate.

Pentru a asambla un pachet, lipirea este o opțiune slabă din cauza pericolului de încălzire a celulelor, iar rezultatele sunt de obicei slabe din punct de vedere mecanic. Cel mai fiabil mod este prin utilizarea unui sudor spot pentru a conecta celulele cu benzi metalice de la terminal la terminal. Unii aleg să-și construiască propriile sudori spot, dar dacă încercați doar ca vehiculul dvs. să ruleze, acest lucru ar fi considerat bărbierit inutil al iacului. Pot fi cumpărate în schimb. Oricum, odată ce celulele sunt conectate, pot fi adăugate cabluri individuale la diferite celule pentru conectarea la un sistem de gestionare a bateriei sau BMS - o placă care monitorizează tensiunile individuale ale celulelor din pachet. Această placă acceptă o conexiune de la un încărcător de perete care se află la tensiunea maximă a bateriei și se ocupă de încărcare și echilibrare pentru a menține bateria în stare bună de sănătate și, de asemenea, protejează împotriva supra-descărcării și a evenimentelor de supracurent. Toate acestea pot fi apoi înfășurate în incinta la alegere. Datorită carcasei metalice a celulelor individuale, adesea o simplă folie de plastic poate fi suficientă.

Pachetele 18650 construite în casă sunt utile dacă doriți să personalizați un pachet conform specificațiilor dvs. exacte sau dacă doriți să construiți pe cele mai ieftine cu piese reciclate. Cu toate acestea, este o mulțime de muncă implicată și s-ar putea să descoperiți că banii pe care îi cheltuiți pe instrumente pentru a face treaba depășesc economiile pe parcurs.

Pro: pot fi de tensiune, capacitate și ambalare ieftine, personalizabile
Contra: munca semnificativă implicată, poate fi mai grea decât alte opțiuni

Pachete de biciclete electronice eBay

Pentru cei care nu sunt interesați să-și construiască propriile pachete, există o altă opțiune. Odată cu proliferarea bicicletelor electrice în întreaga lume, piesele sunt acum disponibile pentru cei care doresc să lovească singuri. O gamă largă de pachete de baterii pentru biciclete electrice sunt acum disponibile, majoritatea fiind construite cu aceleași instrumente și tehnici ca și pachetele homebrew menționate mai sus. Beneficiul major al acestor, însă, este că altcineva a făcut toată munca grea!

Constând din 18650 de celule legate între ele în diverse configurații pentru a se potrivi diferitelor aplicații, acestea sunt disponibile într-o gamă de tensiuni de la 36 V-60 V și, ocazional, mai mari, cu capacități mari pentru distanțe lungi. Marea majoritate au un sistem integrat de gestionare a bateriei și un conector de încărcare deja conectat, iar mulți vânzători vor arunca și un încărcător de perete adecvat.

Sunt o alegere excelentă dacă doriți un pachet de mare capacitate care să fie gata, de pe raft, fără prea multă agitație. Un dezavantaj este însă faptul că multe dintre aceste pachete sunt oarecum distruse din fabrică în ceea ce privește puterea curentă. În timp ce media 18650 este capabilă să furnizeze un curent semnificativ fără a transpira, nu este neobișnuit să găsiți o baterie de 36 V limitată la o putere relativ scăzută de 15 A de către BMS integrat. Acest lucru este bine dacă construiți o bicicletă electronică de 200 de wați pentru a face croazieră pe plajă, dar dacă încercați să construiți un scuter rapid pentru a rupe de-a lungul cărărilor de pietriș cu un motor de 500 de wați, veți avea probleme. cu BMS tăierea puterii. Acest lucru poate fi adesea piratat, dar elimină strălucirea din confortul acestor pachete gata de utilizare.

Pro: Gata de plecare, soluție completă, destul de robustă
Contra: Poate avea probleme cu limitele actuale, opțiuni de ambalare limitate

Pachete de zbor RC

Bateriile cu litiu polimer au fost un avantaj pentru modelul hobby-ului de zbor, cu densitatea mare de putere și capacitatea de a furniza cantități mari de curent la un moment dat. Acestea folosesc de obicei celule de pungă, unde electrolitul este conținut într-o pungă de plastic fără o coajă exterioară dură. Acestea au o eficiență mare de ambalare și sunt mult mai ușoare decât celulele cu carcasă metalică, dar sunt, de asemenea, mult mai delicate. Celulele tind să se umfle puțin în timp și sunt ușor de deteriorat dacă sunt stoarse sau străpunse. Acest lucru poate duce la incendii sau explozii și, prin urmare, astfel de celule trebuie instalate astfel încât să le protejeze împotriva daunelor accidentale.

Concepute pentru cerințele aeronavelor RC de mare putere, aceste celule sunt capabile să livreze curent la o rată imensă, de 20 de ori capacitatea totală a bateriei, sau 20C, fiind obișnuite. Sunt disponibile pachete high-end care pot atinge 75C, ceea ce pentru un pachet de 2 Ah este de 150 A. Acest lucru face ca aceste pachete RC să fie utile pentru aplicații de înaltă performanță, unde motoarele mari consumă mai mulți kilowați de putere sub sarcină. Compensarea este depozitată, pachetele RC fiind în general destul de mari pentru o capacitate dată, datorită dimensiunii electrozilor necesari pentru a susține astfel de curenți mari. Aceste pachete vin de obicei doar ca pachete de până la 6 celule în serie; de multe ori veți avea nevoie de două sau mai multe grupuri pentru a ajunge la o tensiune mai potrivită pentru vehiculul dvs. electric, unde 10 S la 12 S este de obicei mai de dorit.

Pachetele de înaltă performanță au, de asemenea, un cost ridicat, în special în comparație cu 18650 de celule care au în spate beneficiile economiilor de scară. De asemenea, vin fără nici un sistem de protecție sau de gestionare a bateriei. Atunci când sunt utilizate într-un vehicul electric, acestea pot fi îndepărtate după utilizare și conectate la un încărcător RC standard, sau conectate la un BMS pentru o soluție mai conținută pentru încărcare. Oricum ar fi, este important să acordați atenție echilibrării și întreținerii, deoarece aceste pachete de curent mare sunt mai predispuse la incendii și explozii decât altele.

Pro: Livrare imensă actuală, greutate redusă
Contra: Prețul, trebuie manipulat delicat, are nevoie de o soluție de încărcare montată

Pachete de instrumente electrice

Celulele din polimer de litiu au revoluționat, de asemenea, industria sculelor electrice și au făcut sculele fără fir mult mai practice ca niciodată. Majoritatea instrumentelor de pe piață utilizează pachete de 18 V sau cinci celule, diferiți producători folosind 18650 de celule sau celule de tip pungă, în funcție de gusturile lor. De obicei, vin într-o carcasă din plastic dur, cu un conector propriu, pentru a conecta o anumită marcă de instrumente. În interior, există de obicei un BMS de bază pentru a gestiona echilibrul celular și pentru a închide lucrurile dacă ceva nu merge bine.

Pachetele de scule electrice au avantajul de a fi extrem de robuste, deoarece sunt concepute pentru a rezista mediului de construcție. Instrumentele pot fi foarte înfometate, astfel încât livrarea actuală este de obicei destul de solidă. Un dezavantaj este că aceste pachete pot fi destul de scumpe, deoarece producătorii doresc să blocheze consumatorii în propriul ecosistem de instrumente. Interfața cu acestea poate fi și o durere, datorită conectorilor proprietari. Soluțiile obișnuite implică cuie și bandă, imprimarea 3D sau pur și simplu evitarea instrumentelor vechi. Încărcarea este gestionată pur și simplu prin conectarea la încărcătorul standard, bateriile având avantajul de a fi ușor schimbabile la cald prin design. Întrucât adesea sunt deja întinși, pot fi o modalitate excelentă de a testa o construcție de vehicul electric înainte de a investi într-o soluție de baterie permanentă mai adecvată.

Pro: ușor de schimbat la cald, aveți deja unele, accidentate
Contra: Conectori proprietari scumpi, nu deosebit de eficienți din punct de vedere spațial

rezumat

Suntem binecuvântați să avem acum mai multe opțiuni de baterii decât oricând și, pe măsură ce capacitățile și puterile continuă să crească, continuăm să vedem vehicule electrice noi și mai inovatoare decât oricând. Cântărind factorii relevanți și alegând cu atenție, puteți alege soluția optimă pentru vehiculul special din viața dumneavoastră. Sperăm că veți găsi acest ghid util pentru a vă orienta în direcția corectă cu propriile versiuni și, când ați terminat, asigurați-vă că ne lăsați o linie!

Postat în Coloane Hackaday, Hacks de transport Tagged baterie, vehicul electric, vehicule electrice, baterie litiu polimer

43 gânduri despre „Alegerea bateriei potrivite pentru construcția vehiculului dvs. electric”

"In orice caz. Este important să păstrați toate celulele dintr-un pachet la aceeași tensiune pentru a evita celulele care se reîncarcă reciproc. Acest lucru poate provoca deteriorarea pachetului ", este adevărat pentru toate tipurile de baterii, fie că sunt cele cu plumb acid, cele cu litiu sau NiMH. Dacă aveți două sau mai multe celule în serie, atunci echilibrarea va prelungi durata de viață a bateriei.

Acum, bateriile cu plumb acid există de atât de mult timp încât este doar standardul industrial să nu aveți echilibru celular pe ele. La fel și pentru NiMH.

Celulele cu litiu sunt departe de a fi singurul tip care are nevoie de echilibrare.

Nu ca un pachet de acid led puternic dezechilibrat are propriul set de probleme la încărcare. (De asemenea, cea mai mică dintre celule este de obicei cea care eșuează.)

Acum, este discutabil dacă echilibrarea celulei este cu adevărat necesară dacă cineva stă suficient de departe de limitele externe ale încărcării max/min, având în același timp grijă să se asigure că celulele au o capacitate rezonabilă de a începe cu.

Cu toate acestea, un sistem de echilibrare a celulelor bazat pe condensatori de zbor ar putea gestiona eficient dezechilibre minore, deși acest lucru ar depinde de sarcină.

Un sistem de echilibrare care arde pur și simplu puterea de la celulele cu cea mai mare încărcare nu va fi la fel de eficient din punct de vedere energetic, dar cel puțin protejează celulele de supraîncărcare ....

NiMH și plumb-acid se echilibrează într-o anumită măsură, deoarece dacă sunt supraîncărcate, încărcarea suplimentară se transformă în căldură și, dacă se încarcă suficient de lent în faza finală, bateria nu este deteriorată.

Li-ionii transformă, de asemenea, încărcarea suplimentară peste 4,20 V în căldură, dar puțin prea rapid.

Diferența evidentă este că majoritatea celorlalte chimii vor tolera o supraîncărcare subtilă, arzând doar excesul ca căldură. Plutiți o tensiune a acidului de plumb puțin mai mare decât teoretic ar fi necesară pentru o încărcare completă, iar celulele care se umplu mai întâi se vor scurge încet din exces în timp ce celelalte vor prinde.

Bateriile cu litiu cu un dezechilibru mare vor fi supraîncărcate și sunt foarte susceptibile să ia foc în cele din urmă.

Sugerarea faptului că echilibrarea celulelor ar putea fi inutilă este destul de îndoielnică, fără prea multe avertismente. Dacă aveți o monitorizare bună pe celulă, probabil că ați sări peste aceasta în cea mai mare parte și puteți face un sold manual numai atunci când este necesar. Fără monitorizare, totuși, dacă o celulă are vreun fel de problemă și nu există un LVC per celulă sau un șunt de echilibrare (care acționează ca un LVC moale, presupunând că curenții sunt rezonabili), există potențialul de a supraîncărca o celulă și de a porni un foc.

Oops, mă refeream la HVC.

Există două lucruri pe care le va face supraîncărcarea unei celule umede de plumb-acid:
1) Promovați coroziunea plăcilor (acest lucru durează mult să fie vizibil, deși ...)
2) Se fierbe ceva electrolit

2) se poate fixa ușor punând apa înapoi în baterie. Din acest motiv SOP pentru bateriile pentru stivuitoare este:
O dată pe săptămână, aplicați o încărcare de „egalizare” care este cu mult peste tensiunea de plutire. Acest lucru asigură că toate celulele sunt complet încărcate și, de asemenea, că barbotarea electrolitului asigură amestecarea uniformă și nu stratifică.
Monitorizați nivelurile de electroliți ale bateriei. Majoritatea bateriilor pentru stivuitoare au acum un monitor încorporat care clipește în roșu dacă electrolitul scade
Când lumina intermitentă se aprinde, încărcați bateria la maxim, adăugați apă, încărcați din nou. (Mai întâi trebuie să încărcați, deoarece electrolitul se va extinde la încărcare).

Așa cum au subliniat alții, făcând acest lucru cu li-ion = BOOM.

"Sugerarea ca echilibrarea celulelor ar putea fi inutilă este destul de discutabilă fără o mulțime de avertismente."

Da, este. Și de ce sunt de părere că chiar și pachetele de baterii cu plumb acid ar trebui să aibă echilibrarea celulelor.

Acum, consecințele nerealizării unui pachet de acid de plumb sunt mai puțin grave decât unul cu litiu. Dar asta nu înseamnă că nu putem obține o speranță de viață mai bună din pachetul de acid plumb dacă îl echilibrăm.

(Și un sistem de nivelare bazat pe capacul de zbor poate crește, de asemenea, capacitatea pachetelor, deoarece putem drena mai eficient toate celulele, asigurându-ne în același timp că cât mai multă energie posibil alimentează de fapt aplicația finală. Sistemele de echilibrare bazate pe restaurare nu fac acest lucru, întrucât doar încarcă celulele mai mari un pic mai mult și ard acea energie sub formă de căldură. Acum, sistemele de echilibrare bazate pe condensatori de zbor sunt deși puțin limitate când vine vorba de energie ... Deci nu toate acestea sunt adecvate pentru majoritatea vehiculelor.)

Deci, atunci când este posibil, prefer să folosesc suporturi decente sau să fac conexiuni prin șurub, astfel încât să pot roti bateriile într-un pachet. Încerc, de asemenea, să le dau pachetelor încărcări plutitoare lungi cât mai des posibil între încărcări rapide. Pentru mine, argumentul potrivit căruia pachetele sudate sunt mai fiabile este un pic discutabil dacă vor muri mai devreme din cauza celulelor care își ridică degetele de la picioare și căutau spre fiorduri. Problema de oxidare a contactului este mult atenuată dacă vă înțelegeți la fiecare câteva luni pentru a roti bateriile, iar problema stabilității mecanice este ușor rezolvată prin montarea măsurilor de precauție și legarea lucrurilor cu bandă, dacă este necesar. Termocontractarea este suficient de ieftină în zilele noastre, puteți micșora cu ușurință pachetul sau puteți utiliza o sticlă din PET turnată prin suflare și o puteți tăia la fiecare schimbare.

Bateriile nu funcționează așa. Într-un șir de serie, nu există nicio diferență în încărcarea între celule, fie la capătul pozitiv, fie la cel negativ.

Acumularea de căldură a pachetului mediu este de fapt singurul efect real pe care îl menționați.