Ganz gleich, ob Sie ein Elektrofahrzeug, einen Solargenerator oder ein kundenspezifisches Akkupaket bauen, Sie müssen wissen, wie man 18650-Lithium-Ionen-Akkus richtig verdrahtet. Eine falsche Verkabelung dieser Batterien kann zu Leistungseinbußen, Sicherheitsproblemen oder in seltenen Fällen sogar zu Explosionen führen.
Als Fachmann Hersteller von 18650-AkkupacksIch habe diese Schritt-für-Schritt-Anleitung für die korrekte Verkabelung von 18650-Batterien erstellt.
Warum sollten Sie die Normen für die ordnungsgemäße Verkabelung einhalten?
Lithium-Ionen-Akkus des Typs 18650 sind in den letzten Jahren aufgrund ihrer hohen Energiedichte, ihrer geringen Selbstentladung und ihres günstigen Preises im Vergleich zu anderen Batterietypen sehr beliebt geworden. Bei unsachgemäßer Handhabung können sie jedoch gefährlich sein.
Zu den wichtigsten Risiken gehören:
- Überhitzung - Falsch verdrahtete Batterien können sich mit unsicheren Stromstärken entladen, was zu Überhitzung und möglicher Brand-/Explosionsgefahr führt. Eine ordnungsgemäße Verkabelung hilft, dies zu verhindern.
- Interne Kurzschlüsse - Fehlerhafte Schweißnähte oder lockere Kabelverbindungen können die Plus- und Minuspole intern kurzschließen, was wiederum zu Überhitzung führt.
- Unausgewogene Zellen - Wenn 18650-Zellen in Reihe oder parallel geschaltet werden, kann eine unsachgemäße Verdrahtung bei wiederholten Lade-/Entladezyklen zu einem Ungleichgewicht der Zellen führen und die Lebensdauer der Batterie verkürzen.
Die Einhaltung bewährter Verfahren für die 18650-Verkabelung schließt diese Fehlerquellen aus.
Erforderliche Werkzeuge
Vergewissern Sie sich vor der Verkabelung eines Pakets, dass Sie das richtige Werkzeug haben:
- Punktschweißgerät - Der beste Weg, um robuste Verbindungen ohne übermäßige Hitze herzustellen. Kann bei hochwertigeren Schweißgeräten teuer sein, aber auch ein erschwingliches ~$200-Gerät funktioniert.
- Lötkolben - Nützlich für den Anschluss von Ausgleichskabeln und BMS. Nur bei Bedarf verwenden und die Zellen so wenig wie möglich erwärmen.
- Multimeter - Entscheidend für die Überprüfung der Zellenspannung vor der Verkabelung und die Diagnose von Problemen nach der Montage.
- Batteriehalter - Optional, aber empfohlen. Hält die Zellen sicher und erleichtert den Arbeitsablauf bei der Verdrahtung.
- Fangvorrichtung - Tragen Sie bei der Arbeit mit Lithium-Ionen-Batterien zumindest einen Augenschutz und vermeiden Sie brennbare Materialien.
Mit diesen Werkzeugen und geeigneten Verdrahtungsmaterialien wie Nickelband und Qualitätszellen (Samsung, LG, Panasonic) sind Sie für eine erfolgreiche Verdrahtung gerüstet.
Verdrahtung von 18650er-Batterien
Schritt 1 - Zellenausrichtung und Gruppierung
Wenn Sie sich für eine Packkonfiguration entschieden haben - ein 3S2P-Pack bedeutet zum Beispiel 3 Zellen in Reihe (3S) und 2 dieser 3S-Gruppen parallel (2P) - markieren Sie die Polarität jeder Zelle.
Verwenden Sie einen Permanentmarker zur Kennzeichnung der Plus- und Minuspole.
Gruppieren Sie die Zellen so, dass alle positiven Pole in der "positiven Reihe" und die negativen in der "negativen Reihe" nach oben zeigen. Dies vereinfacht die Serien- und dann die Parallelverdrahtung.
Schritt 2 - Herstellen von Reihenschaltungen
Wenn die Zellen gruppiert sind, stellen Sie Reihenschaltungen her, indem Sie Nickelbänder zwischen dem Pluspol einer Zelle und dem Minuspol der nächsten Zelle schweißen.
Befolgen Sie die bewährten Praktiken, d. h. lassen Sie einen Überhang der Streifen zu, verwenden Sie mehrere Schweißpunkte pro Zelle und bereiten Sie die Zellen/Bänder ordnungsgemäß vor, um widerstandsarme und dauerhafte Schweißnähte zu gewährleisten.
Stellen Sie zuerst Reihenschaltungen innerhalb jeder Parallelgruppe her, bevor Sie die Gruppen parallel schalten.
Schritt 3 - Parallelschaltungen
Wenn alle Reihenschaltungen hergestellt sind, verdrahten Sie parallele Gruppen zusammen.
Auch hier wird ein Nickelband zwischen die Gruppen geschweißt, diesmal von Minuspol zu Minuspol und von Pluspol zu Pluspol.
Die Handhabung der Packung als Ganzes wird mit zunehmender Zellzahl schwieriger, daher sollten Sie Ihren Arbeitsablauf hier entsprechend planen.
Schritt 4 - Isolierung freiliegender Verbindungen
Wenn die Kernverkabelung abgeschlossen ist, isolieren Sie die freiliegenden Schweißnähte und Anschlüsse mit Schrumpfschlauch oder Kaptonband.
Eine ordnungsgemäße Isolierung verbessert die Sicherheit, verhindert Kurzschlüsse und erhöht die mechanische Festigkeit des Rucksacks. Nehmen Sie sich hier Zeit.
Schritt 5 - BMS installieren
Der letzte Schritt der Verkabelung ist die Integration eines Batteriemanagementsystems.
Löten Sie dickes Kabel zwischen den Hauptbatterieklemmen und der BMS-Verkabelungsplatine. Dadurch erhalten Sie eine erweiterte Konnektivität zu den Lade-/Entladeanschlüssen.
Weitere Anweisungen zur Verdrahtung finden Sie in Ihrem spezifischen BMS-Handbuch. Die grundlegende Installation ist einfach, aber eine unsachgemäße Verdrahtung der Schutzplatine kann schwerwiegende Folgen haben.
Sicherheit geht vor
Lithium-Ionen-Zellen bieten nur dann eine außergewöhnliche Leistung, wenn sie richtig behandelt werden. Eine sorgfältige Verkabelung der Akkupacks wie oben beschrieben minimiert Ausfallrisiken und Unfälle. Aber immer die besten Sicherheitspraktiken einhalten, wie z. B.:
- Tragen von PSA beim Löten oder Schweißen
- Regelmäßige Überprüfung der Akkuspannung und der Zellenbalance
- Einbindung mehrerer Redundanzebenen (Sicherungen, Spannungsabschaltungen usw.)
- Lagerung und Aufladung der Packung in feuerfesten Behältern
Ich hoffe, dass dieser Leitfaden Ihnen einen allgemeinen Überblick über die Verdrahtungsmethodik für 18650-Lithium-Ionen-Akkus gegeben hat. Mit zunehmender Kapazität der Akkus wird es immer wichtiger, sie sorgfältig und methodisch zu konstruieren. Kommentieren Sie unten, wenn Sie weitere Fragen zur Batterieverdrahtung haben!
