Zbudowanie zestawu akumulatorów 18650 pozwala stworzyć niestandardowe źródło zasilania dla projektów, jednocześnie oszczędzając pieniądze w porównaniu do zakupu gotowych zestawów akumulatorów. Zbudowanie bezpiecznego i wydajnego zestawu wymaga jednak wiedzy i staranności.
W tym ostatecznym przewodniku, jako profesjonalista Producent akumulatorów 18650krok po kroku omówię wszystko, co jest potrzebne do samodzielnego montażu akumulatora 18650. Staniesz się ekspertem od tych litowo-jonowych cudów!
Dlaczego warto wybrać baterie 18650?
18650 odnosi się do rozmiaru tych cylindrycznych ogniw - mają one 18 mm szerokości i 65 mm wysokości. To sprawia, że są one nieco większe niż zwykłe baterie AA.
W tej formie kryje się jednak ogromna wszechstronność. W porównaniu do ogniw AA, 18650 oferują:
- Wyższe napięcie - zazwyczaj od 3,6 do 3,7 V. Zmniejsza to liczbę potrzebnych ogniw połączonych szeregowo.
- Niższa rezystancja wewnętrzna - więc mniej ogniw potrzebnych do danego poboru prądu.
- Znacznie wyższa gęstość energii - przechowuje około 3x więcej energii niż alkaliczne baterie AA.
Dzięki odpowiednim obwodom zabezpieczającym, ogniwa 18650 można skonfigurować w zestawy akumulatorów do wszystkiego, od laptopów, rowerów elektrycznych, a nawet samochodów elektrycznych! A ich masowa produkcja sprawia, że ogniwa te są bardzo przystępne cenowo.
Dla majsterkowiczów ogniwa 18650 są bramą do tworzenia niestandardowych rozwiązań energetycznych.
Części akumulatora 18650
Zbudowanie bezpiecznego pakietu 18650 wymaga czegoś więcej niż tylko sterty ogniw upchniętych w obudowie. Kilka komponentów współpracuje ze sobą, aby baterie te były praktyczne i użyteczne:
Ogniwa 18650 - Wysokiej jakości markowe ogniwa Panasonic, Samsung lub LG. Unikaj ogniw bez nazwy.
Paski niklowe - Paski czystego niklu, a nie stali, łączą ogniwa ze sobą elektrycznie. Grubość 0,15 mm jest powszechna.
System zarządzania akumulatorem (BMS) - The BMS jest mózgiem utrzymującym równowagę ogniw i zapobiegającym przeładowaniu lub nadmiernemu rozładowaniu.
Uchwyty do komórek - Plastikowe uchwyty na ogniwa starannie wyrównują ogniwa i zapewniają przestrzeń wentylacyjną do chłodzenia.
Obudowa - Mieści ogniwa, BMS i urządzenia peryferyjne, jednocześnie izolując je elektrycznie. Jedną z opcji jest drukowanie 3D.
Zaciski kablowe i przełączniki - Przewody łączą ogniwa z zasilanymi urządzeniami, a przełączniki kontrolują łączność.
Inteligentnie połączone, części te umożliwiają majsterkowiczom tworzenie niestandardowych baterii litowo-jonowych tańszych niż pakiety komercyjne, jednocześnie umożliwiając konfiguracje, których nie oferują pakiety komercyjne.
Jak zrobić akumulator 18650?
Krok 1 - Określenie konfiguracji pakietu
W przypadku luźnych ogniw pierwszym krokiem jest określenie kształtu pakietu - ile równoległych grup ogniw i ile ogniw w szeregu w każdej grupie. Określa to ogólne napięcie i pojemność.
Konfiguracja serii
Połączenia szeregowe zwiększają napięcie ogniw. Napięcie nominalne 18650 wynosi 3,6-3,7 V.
W przypadku napięcia 12 V należy połączyć szeregowo 3 ogniwa (3 x 3,7 V = 11,1 V). 4 ogniwa dla 14,8 V, 5 ogniw dla 18,5 V itd. Ten pojedynczy szeregowy "ciąg" to 1S.
Konfiguracja równoległa
Połączenia równoległe zwiększają pojemność ogniw (mAh). Jeśli jedno ogniwo ma pojemność 2500 mAh, dwa ogniwa o pojemności 2500 mAh połączone równolegle tworzą grupę o pojemności 5000 mAh.
Nasz pakiet 12V potrzebuje 100Ah (amperogodzin), a przy użyciu ogniw 3,4Ah, 100Ah / 3,4Ah = 30 równoległych grup. Jest to 30P.
Razem w szeregu i równolegle daje kształt pakietu - dla pakietu 12V 100Ah przy użyciu ogniw 3,4Ah, jest to 3S30P. Łącznie 90 ogniw.
Internetowe narzędzia do planowania pakietów upraszczają te obliczenia. Zapewniają również zakup wystarczającej ilości ogniw i części.
Krok 2 - Wybór wysokiej jakości ogniw 18650
Po ustaleniu kształtu przyszedł czas na zakup ogniw. Używane ogniwa do laptopów mogą działać, jeśli ich stan zostanie zweryfikowany. Jednak jeśli chodzi o niezawodność, warto kupić nowe ogniwa wysokiej jakości.
Sprawdź arkusze danych sprzedawcy pod kątem specyfikacji ogniw, potwierdzając pojemność, maksymalną szybkość rozładowania itp. Przed podjęciem decyzji o wyborze standardowego ogniwa 18650 należy porównać opcje marek.
Ogniwa należy bezpiecznie przechowywać w oczekiwaniu na montaż pakietu, pozostawiając je w opakowaniu i unikając kontaktu z metalami. Jedną z niedrogich opcji przechowywania jest plastikowa skrzynka na amunicję.
Krok 3 - Spawanie ogniw taśmą niklową
Do elektrycznego łączenia ogniw, taśma z czystego niklu jest lepsza niż stal. Grubość 0,15 mm jest powszechna.
Spoiny równoległe - Połóż pasek na ogniwach, tak aby stykał się ze wszystkimi dodatnimi lub ujemnymi zaciskami podczas spawania. Przewód zwisa do okablowania BMS. Powtórz paski dla wszystkich grup.
Seria spawów - Małe paski zgrzewa się między grupami ogniw, naprzemiennie dodatnie i ujemne zaciski dla szeregowego wzrostu napięcia.
Wysokiej jakości zgrzewarka punktowa (nie lutownica!) zapewnia niezawodne połączenia o niskiej rezystancji. Osoby początkujące powinny najpierw poćwiczyć spawanie. Pracuj ostrożnie - uszkodzenie ogniwa może być niebezpieczne.
Krok 4 - Konfigurowanie ochrony za pomocą systemu BMS
System zarządzania akumulatorem (BMS) jest obowiązkowy dla bezpiecznych akumulatorów litowo-jonowych. BMS:
- Monitoruje napięcie grupy podczas ładowania/rozładowywania
- Równoważy nierówne napięcia grupowe
- Zapobiega ładowaniu zbyt wysokim napięciem lub nadmiernemu rozładowaniu
Wybierz system BMS dopasowany do napięcia akumulatora i maksymalnego ciągłego prądu rozładowania. Jeśli prąd obciążenia może wzrosnąć, należy pozostawić pewien nadmiar.
Zaciski śrubowe zapewniają czyste okablowanie BMS zamiast lutowania. "Przewody balansujące" ogniwa podłącza się między grupami, aby umożliwić monitorowanie napięcia.
Krok 5 - Zabezpieczenie ogniw i BMS
Po podłączeniu przewodów elektrycznych, fizyczne zabezpieczenie pakietu prowadzi do niezawodnego działania w dłuższej perspektywie.
Plastikowe uchwyty na ogniwa zapewniają schludny sposób wyrównywania i rozmieszczania ogniw, blokując je mocno na miejscu warstwa po warstwie jak cegły. Poprawia to chłodzenie, jednocześnie chroniąc ogniwa przed upadkami lub zderzeniami.
Alternatywnie, w przypadku sztywnych pakietów, pistolety do klejenia na gorąco szybko przyklejają komórki. Niektórzy konstruktorzy używają warstw włókna szklanego wokół opakowania do twardych obudów. Uszczelniacz silikonowy również pomaga.
W międzyczasie BMS montuje się na szczycie pakietu lub obok niego w obudowie, jeśli pozwala na to miejsce. Chroni to delikatne płytki drukowane przed wibracjami i wstrząsami.
Krok 6 - Izolacja, okablowanie i obudowa
Prawie gotowe! Obudowy izolują teraz baterię, a przełączniki i okablowanie zapewniają łączność wejścia/wyjścia.
Izolacja - Taśma kaptonowa, papier rybny, a nawet ręcznik papierowy zapewniają prostą i skuteczną izolację przed przypadkowymi zwarciami ogniw.
Okablowanie - Przewody o odpowiednim przekroju biegną od zacisków BMS do gniazd DC, przełączników itp. w oparciu o oczekiwany prąd obciążenia. Dodaj również bezpieczniki dla bezpieczeństwa!
Obudowy - Niestandardowa obudowa jest satysfakcjonująca do wykonania lub wydrukowania 3D dla własnego pakietu. Tacki na ogniwa zapewniają dostęp do wnętrza twardych obudów od dostawców dronów/RC.
Upewnij się, że okablowanie, przełączniki, gniazda itp. są odpowiednio dobrane do prądu obciążenia i całkowicie zaizolowane przed uszczelnieniem!
Krok 7 - Wstępne testowanie, równoważenie i ładowanie
Przed podłączeniem nowego akumulatora do ważnego sprzętu - przetestuj go!
Sprawdź napięcia grup ogniw za pomocą wysokiej jakości multimetru. Grupy powinny być bardzo zbliżone (w granicach kilku miliwoltów), jeśli są dobrze dopasowane i świeżo zmontowane.
Jeśli grupy wykazują większe rozbieżności - natychmiast zatrzymaj się i zbadaj różnice między komórkami lub problemy z połączeniem.
Idealnie byłoby, gdyby niewielkie różnice samoczynnie zrównoważyły się w początkowych delikatnych cyklach ładowania. Używaj odpowiedniej ładowarki litowo-jonowej, przestrzegając limitów pakietu/ogniwa... BMS nie pozwoli na przeładowanie po podłączeniu.
Zasilanie projektów za pomocą akumulatorów 18650!
Dzięki inteligentnej konstrukcji i odpowiednim zabezpieczeniom, niestandardowy pakiet litowo-jonowy zapewni lata pracy. Modyfikowanie luźnych ogniw w akumulator umożliwia tworzenie rozwiązań energetycznych dokładnie dopasowanych do potrzeb użytkownika.
Używaj wysokiej jakości ogniw i części 18650, wykonuj montaż krok po kroku i dokładnie testuj... a Twoja bateria będzie działać doskonale!
Niezależnie od tego, czy chodzi o zasilanie projektu Arduino, jazdę na rowerze po mieście, wygładzanie konfiguracji słonecznej - Twój pakiet DIY 18650 sprawia, że jest to możliwe. Wiedza na temat budowania baterii okazuje się również bardzo przydatna, gdy nasz świat zmienia się na elektryczny.
Aby pomóc w dopracowaniu szczegółów projektu, zapoznaj się z moimi innymi przewodnikami po akumulatorach DIY, obejmującymi planowanie pakietów, pozyskiwanie części, opcje konstrukcyjne i nie tylko. Daj mi też znać, jeśli pojawią się jakieś pytania - szczęśliwego budowania!
