Šiais laikais ličio baterijos įgauna vis didesnį populiarumą. Ypač pirštų, pvz 18650 , esant 3,7 V 3000 mA. Neabejoju, kad dar po 3-5 metų jie visiškai pakeis nikelį-kadmį. Tiesa, klausimas dėl jų įkrovimo lieka atviras. Jei su senomis baterijomis viskas aišku - surinkite jas į bateriją ir per rezistorių į bet kokį tinkamą maitinimo šaltinį, tada šis triukas čia neveikia. Bet kaip tuomet galite įkrauti kelis vienetus vienu metu nenaudodami brangių firminių balansuojančių įkroviklių?
teorija
Akumuliatorių serijiniam prijungimui, paprastai į teigiamą elektros schema nuosekliai prijunkite pirmojo akumuliatoriaus teigiamą gnybtą. Antrosios baterijos teigiamas gnybtas yra prijungtas prie neigiamo gnybto ir pan. Neigiamas paskutinės baterijos gnybtas yra prijungtas prie neigiamo įrenginio gnybto. Gautas nuosekliai sujungtas akumuliatorius turi tokią pat talpą kaip ir vienos baterijos, o tokios baterijos įtampa lygi joje esančių akumuliatorių įtampų sumai. Tai reiškia, kad jei baterijos turi vienodą įtampą, tada akumuliatoriaus įtampa yra lygi vienos baterijos įtampai, padaugintai iš baterijų skaičiaus.
Baterijoje sukaupta energija lygi atskirų baterijų energijų sumai (atskirų baterijų energijų sandaugai, jei baterijos vienodos), nepriklausomai nuo to, ar baterijos sujungtos lygiagrečiai, ar nuosekliai.
Ličio jonų akumuliatorių negalima tiesiog prijungti prie maitinimo bloko – kiekvieno elemento (banko) įkrovimo srovės turi būti išlygintos. Balansavimas atliekamas įkraunant akumuliatorių, kai yra daug energijos ir jos negalima sutaupyti daug, todėl be didelių nuostolių galite naudoti pasyvų „perteklinės“ elektros išsklaidymą.
Nikelio-kadmio akumuliatoriams nereikia papildomų sistemų, nes kiekviena grandis, pasiekusi maksimalią įkrovimo įtampą, nustoja gauti energijos. Visiškai įkrauto Ni-Cd požymiai yra įtampos padidėjimas iki tam tikra vertė, o tada nukrenta keliomis dešimtimis milivoltų, o temperatūra pakyla – taip, kad energijos perteklius iš karto virsta šiluma.
Ličio baterijų atveju yra priešingai. Iškrovimas iki žema įtampa sukelia chemijos degradaciją ir negrįžtamą žalą elementui, augant vidinis pasipriešinimas. Apskritai jie nėra apsaugoti nuo perkrovimo, todėl galite eikvoti daug papildomos energijos, taip smarkiai sumažindami jų tarnavimo laiką.
Jei sujungiame keletą ličio elementų iš eilės ir tiekiame juos per spaustukus abiejuose bloko galuose, tada negalėsime valdyti atskirų elementų krūvio. Pakanka, kad vienas iš jų turės šiek tiek didesnę varžą arba šiek tiek mažesnę talpą, ir ši grandis daug greičiau pasieks 4,2 V įkrovimo įtampą, o likusios dar turės 4,1 V. O kai visos pakuotės įtampa pasiekia įkrovimo įtampą, gali būti, kad šios silpnosios grandys įkraunamos iki 4,3 voltų ar net daugiau. Su kiekvienu tokiu ciklu parametrai blogės. Be to, Li-Ion yra nestabilus ir perkrautas gali pasiekti aukštą temperatūrą ir dėl to sprogti.
Dažniausiai šaltinio išvestyje įkrovimo įtampaįdiegtas įrenginys, vadinamas "balansu". Paprasčiausias balansavimo tipas yra įtampos ribotuvas. Tai komparatorius, kuris lygina įtampą Li-Ion banke su ribine reikšme 4,20 V. Pasiekus šią vertę atidaromas galingas tranzistorinis jungiklis, prijungtas lygiagrečiai su elementu, praleidžiantis didžiąją dalį įkrovimo srovės per save ir energiją paverčiant šiluma. Šiuo atveju pati skardinė gauna itin nedidelę srovės dalį, kuri praktiškai sustabdo jos įkrovimą, leisdama pasikrauti kaimynams. Įtampos išlyginimas ant akumuliatoriaus elementų su tokiu balansuotoju įvyksta tik įkrovimo pabaigoje, kai elementai pasiekia ribinę vertę.
Supaprastinta akumuliatoriaus balansavimo schema
Čia yra supaprastinta srovės balansavimo grandinės schema, pagrįsta TL431. Rezistoriai R1 ir R2 nustato įtampą iki 4,20 voltų arba galite pasirinkti kitus, priklausomai nuo akumuliatoriaus tipo. Reguliatoriaus atskaitos įtampa pašalinama iš tranzistoriaus, o jau ties 4,20 V riba sistema pradės šiek tiek atidaryti tranzistorių, kad neviršytų nurodytos įtampos. Dėl minimalaus įtampos padidėjimo tranzistoriaus srovė labai greitai padidės. Bandymų metu jau esant 4,22 V įtampai (padidėjimas 20 mV), srovė buvo didesnė nei 1 A.
Iš esmės čia tinka bet koks PNP tranzistorius, veikiantis mus dominančioje įtampų ir srovių diapazone. Jei baterijas reikia įkrauti 500 mA srove. Jo galią paskaičiuoti paprasta: 4,20 V x 0,5 A = 2,1 V, ir tiek turi prarasti tranzistorius, kurį tikriausiai reikės šiek tiek aušinti. Esant 1 A ar didesnei įkrovimo srovei, atitinkamai padidėja galios nuostoliai, todėl bus vis sunkiau atsikratyti šilumos. Bandymo metu buvo išbandyti keli skirtingi tranzistoriai, ypač BD244C, 2N6491 ir A1535A – jie visi elgiasi vienodai.
Įtampos daliklis R1 ir R2 turi būti parinktas taip, kad būtų gauta norima suspaudimo įtampa. Patogumui pateikiame keletą verčių, kurias pritaikę gausime tokius rezultatus:
- R1 + R2 = Vo
- 22K + 33K = 4,166 V
- 15K + 22K = 4,204 V
- 47K + 68K = 4,227 V
- 27 K + 39 K = 4 230 V
- 39 K + 56 K = 4,241 V
- 33K + 47K = 4,255 V
Tai yra galingo zenerio diodo, pakrauto mažos varžos apkrova, analogas, kurio vaidmenį čia atlieka diodai D2...D5. Lustas D1 matuoja įtampą prie akumuliatoriaus pliuso ir minuso ir, jei ji pakyla virš slenksčio, ji atsidaro galingas tranzistorius, praleidžia per save visą srovę iš įkroviklio. Kaip visa tai sujungta kartu ir prie maitinimo šaltinio – žiūrėkite žemiau.
Blokai pasirodo tikrai maži, juos galite saugiai montuoti tiesiai ant elemento. Tik reikia nepamiršti, kad neigiamo baterijos poliaus potencialas kyla ant tranzistoriaus korpuso, o montuojant įprastas radiatorių sistemas reikia būti atsargiems – reikia naudoti tranzistorių korpusų izoliaciją vienas nuo kito.
Testai
Iškart prireikė 6 vienetų balansavimo blokų, kad vienu metu būtų galima įkrauti 6 18650 baterijas. Elementai matomi žemiau esančioje nuotraukoje.
Visi elementai buvo įkrauti tiksliai iki 4,20 voltų (įtampa buvo nustatyta potenciometrais), tranzistoriai įkaisdavo, nors ir nebuvo papildomo aušinimo – įkrovimo 500 mA srove. Taigi, galime drąsiai rekomenduoti šį būdą kelių ličio baterijų įkrovimui vienu metu iš bendro įtampos šaltinio.
Aptarkite straipsnį KELIŲ AKUMULIATORIŲ VIENANAIKIS ĮKROVIMAS
Dauguma baterijų, naudojamų medicinos įrangoje, elektriniuose įrankiuose, elektriniuose dviračiuose ir net elektromobiliuose, naudoja 18650 elementus. Atrodytų, kad šio cilindrinio elemento naudojimas nėra ypač praktiškas dėl didelio jo užimamo tūrio, tačiau jo pranašumai yra tokie, kaip pažangūs ir. masinės gamybos technologija, taip pat maža vatvalandės kaina teigia priešingai.
Kaip minėta aukščiau, elemento cilindrinė forma nėra ideali, nes dėl to kelių elementų sistemose susidaro tuščia erdvė. Bet jei svarstysime problemą aušinimo poreikio požiūriu, šis trūkumas virsta pranašumu. Pavyzdžiui, standartinio 18650 dydžio elementai naudojami elektromobilyje Tesla S85, kur bendras jų skaičius siekia 7000 vienetų. Šie 7000 elementų sudaro sudėtingą akumuliatoriaus sistemą, kuri naudoja tiek serijines jungtis, kad padidintų įtampą, tiek lygiagrečias jungtis, kad padidintų srovę. Sugedus vienam elementui nuosekliajame jungtyje, galios nuostoliai bus minimalūs, o lygiagrečiame jungtyje tokį elementą apsaugos sistema išjungs. Atitinkamai, nėra visos baterijos priklausomybės nuo pavienių elementų, o tai leidžia stabiliau veikti.
Elektromobilių gamintojų nėra vieningos nuomonės dėl standartinių dydžių naudojimo, tačiau pastebima tendencija naudoti didesnius formatus, nes tai sumažina bendrą baterijos elementų skaičių ir taip sumažina apsaugos sistemos kainą. Sutaupoma gali siekti 20-25 proc. Tačiau, kita vertus, naudojant didelius elementus padidėja bendra kWh kaina. 2015 m. duomenimis, būtent „Tesla S85“ su 18650 dydžio elementais yra mažesnė už vatvalandę, palyginti su elektra varomomis transporto priemonėmis, naudojančiomis didelius prizminius akumuliatorius. 1 lentelėje palygintos skirtingų elektromobilių kWh sąnaudos.
1 lentelė. Įvairių elektromobilių modelių kainos už vatvalandę palyginimas. Masinė 18650 dydžio elementų gamyba sumažina jas naudojančių baterijų kainą.
* 2015-2016 metais Tesla S85 akumuliatoriaus galia išaugo nuo 85 kWh iki 90 kWh. „Nissan Leaf“ taip pat išaugo – nuo 25 kWh iki 30 kWh.
Kuriama baterija turi atitikti saugos standartus ne tik standartinio veikimo metu, bet ir gedimo atveju. Visi energijos šaltiniai ir elektros baterijos nėra išimtis, ilgainiui išsenka savo išteklius ir tampa netinkami naudoti. Pasitaiko ir ankstyvos, nenuspėjamos nesėkmės atvejų. Pavyzdžiui, po kai kurių incidentų laive esantis ličio jonų baterija„Boeing 787“ lėktuvas dedamas į specialų metalinį konteinerį su ventiliacija į išorę. „Tesla“ elektrinėse transporto priemonėse akumuliatoriaus skyrius papildomai apsaugotas plienine plokšte, kad būtų išvengta prasiskverbimo.
Didelės baterijų sistemos, skirtos labai apkrautoms sistemoms, yra priverstinai aušinamos. Jis gali būti įgyvendintas kaip šilumos šalinimas radiatoriumi arba gali būti su ventiliatoriumi šaltam orui tiekti. Yra ir skysčiu aušinamų sistemų, tačiau jos yra gana brangios ir dažniausiai naudojamos elektromobiliuose.
1. Saugumo aspektai
Garsūs elektros elementų gamintojai nesertifikuotoms baterijų gamybos įmonėms tiekia ličio jonų elementus. Ši atsargumo priemonė yra gana pagrįsta, nes projektuojamo akumuliatoriaus apsaugos grandinė gali būti neteisingai sukonfigūruota, kad būtų pervertintas našumas, o elementai bus įkraunami ir iškraunami ne saugiame įtampos diapazone.
Sertifikuotos akumuliatoriaus sistemos kaina oro transportas arba kitokiam komerciniam naudojimui gali svyruoti nuo 10 000 iki 20 000 USD. Tokia didelė kaina kelia nerimą, ypač žinant, kad gamintojai periodiškai keičia tokiose sistemose naudojamus elektros komponentus. Akumuliatorių sistemai su tokiais naujais elementais, nors ir įtraukta į sąrašą kaip tiesioginis senesnio elemento pakaitalas, vėl reikės naujų sertifikatų.
Dažnai užduodamas klausimas: „Kodėl baterija yra sertifikuota, jei ją sudarantys elementai jau patvirtinti? Atsakymas gana paprastas – galinį įrenginį, akumuliatorių, taip pat reikia išbandyti, kad įsitikintumėte, jog jis atitinka saugos standartus ir yra teisingai surinktas. Pavyzdžiui, tos pačios apsaugos grandinės gedimas gali sukelti gaisrą ar net sprogimą, o jo bandymas galimas tik baigtame akumuliatoriuje.
Pagal JT taisykles, akumuliatorius turi išlaikyti mechaninius ir elektrinius bandymus, kad atitiktų oro transportui keliamus reikalavimus. Šios taisyklės (UN/DOT 38.3) veikia kartu su Federalinės aviacijos administracijos (FAA), JAV transporto departamento (JAV DOT) ir Tarptautinės oro transporto asociacijos (IATA)* rekomendacijomis. Sertifikavimas apima pirmines ir antrines ličio baterijas.
JT taisyklė 38.3 apima šiuos bandymus:
T1 – darbo aukštyje modeliavimas (pirminiai ir antriniai akumuliatoriai)
T2 – temperatūros bandymai (pirminės ir antrinės baterijos)
T3 – vibracija (pirminės ir antrinės baterijos)
T4 – smūgis (pirminės ir antrinės baterijos)
T5 - Išorinis trumpasis jungimas (pirminis ir antrinis akumuliatoriai)
T6 – mechaninis smūgis (pirminės ir antrinės baterijos)
T7 – įkrauti (antrinės baterijos)
T8 – priverstinis iškrovimas (pirminiai ir antriniai akumuliatoriai)
Testuojami elektros akumuliatoriai turi išlaikyti testus nepadarydami žalos aplinkinei sričiai, jų tolesnis funkcionalumas po bandymų neturi jokio vaidmens. Šie bandymai skirti tik saugai, o ne veikimui patikrinti. Įgaliotai laboratorijai, atliekančiai šiuos tyrimus, reikalingi 24 baterijų pavyzdžiai, 12 naujų ir 12, kuriems buvo atlikta 50 įkrovimo / iškrovimo ciklų. Jau naudotų baterijų buvimas garantuoja tikroviškesnę mėginių ėmimo kokybę.
Didelės sertifikavimo išlaidos yra pernelyg didelės mažiems gamintojams ličio jonų baterijos, todėl galutinė sertifikuotų modelių kaina yra gana didelė. Tačiau vartotojai turi pasirinkimą – vietoje sertifikuoto ličio jonų akumuliatoriaus visai įmanoma įsigyti nikelio pagrindo akumuliatorių, kurio transportavimas nėra taip griežtai reglamentuotas. (Žr. BU-704: Elektrinių baterijų transportavimas.)
Būkite atsargūs dirbdami ir tikrindami baterijas.
Venkite trumpojo jungimo, perkrovimo, gniuždymo, kritimo, pašalinių daiktų, naudojimo atvirkštinis poliškumas, akumuliatoriaus aukšta temperatūra.
Neardykite akumuliatoriaus.
Naudokite tik originalius ličio jonų akumuliatorius ir įkroviklius.
Elementas, ląstelė, "stiklainis", "baterija"- kažkas, kas kaupia ir išskiria energiją. Visos akumuliatoriaus charakteristikos priklauso nuo akumuliatoriaus elementų.
Baterija– tai jau daugelio elementų rinkinys. Keli elementai į bateriją sujungiami, kai nepakanka vieno elemento charakteristikų. Jei prijungiate, įtampa didėja. Jei - padidėja akumuliatoriaus talpa. Tai gali apimti ne tik bankus, bet ir visokią valdymo elektroniką.
Įtampa- tai jėga, kuria baterija gali sukrėsti vartotoją. Tai tik akumuliatoriaus charakteristika ir nepriklauso nuo vartotojo. Matuojama voltais (V).
Srovės stiprumas- kuo jis didesnis, tuo daugiau elektros energijos suvartoja vartotojas. Matuojama amperais (A).
Talpa- akumuliatoriaus charakteristikos, matuojamos ampervalandėmis (Ah). Pavyzdžiui, 2Ah talpa reiškia, kad baterija gali tiekti 1A srovę dvi valandas ir 2A – vieną valandą.
Akumuliatoriaus talpa taip pat priklauso nuo iškrovos srovės. Paprastai kuo jis didesnis, tuo mažesnė talpa. Baterijų gamintojai dažniausiai nurodo talpą, gautą iškraunant su menka 100mA srove.
Ličio jonų akumuliatoriaus charakteristikos parodytos dešinėje, kuri išsikrauna esant skirtingam srovės lygiui. Kuo didesnė srovė, tuo mažesnė iškrovos kreivė.
C- lotyniškos abėcėlės raidė, matuojanti srovės ir akumuliatoriaus talpos santykį, tai yra, kiek kartų srovė viršija talpą. Jei akumuliatoriaus talpa yra 2Ah ir ji išsikrauna esant 4A srovei, tai galime sakyti, kad ji išsikrauna esant 2C srovei. Reikalas tas, kad kuo didesnė akumuliatoriaus talpa, tuo lengviau jai tiekti srovę, todėl šią charakteristiką patogiau naudoti nei tik amperus.
Energija- charakteristika, leidžianti palyginti skirtingos įtampos baterijas. Matuojant vatvalandėmis, jis apytiksliai apskaičiuojamas akumuliatoriaus įtampą padauginus iš jo talpos. Skaičiai lygus figūros plotui po iškrovos kreive.
Papūgos talpa ir vatvalandės energija
Tarkime, kad turime dvi vienodos talpos – 2200 mAh – baterijas. Tačiau vienas iš jų yra ličio jonų, o kitas - nikelio-metalo hidridas.
Klausimas: Ar tai reiškia, kad abiejų baterijų energijos kiekis yra toks pat? Ar tas pats įrenginys tiek pat laiko veiks abiejose skardinėse?
prieš 
Tiesą sakant, žvelgiant tik į talpos charakteristikas, negalima palyginti energijos, kurią baterija gali susikaupti ir atleisti. Norėdami tai padaryti, turite žinoti jo vardinę įtampą.
Galite apytiksliai įvertinti energijos kiekį vatvalandėmis, padauginę akumuliatoriaus vardinę įtampą iš jo talpos. Ir mes gausime:
- NiMH: 1,2 volto * 2,2 amper valandos = 2,64 vatvalandės
- Ličio jonų: 3,7 volto * 2,2 ampervalandės = 8,14 vatvalandės
Kad tokios pat talpos ličio jonų akumuliatoriaus energija yra 3 kartus didesnė nei NiMH.
Tačiau tai tik apytikslis įvertinimas. Taigi 1,2 volto įtampa NiMH elemente yra didžiausia įtampa, atitinkanti pilnai įkrautas baterija Išsikrovus jis tik kris, o tikroji energija bus kiek mažesnė nei 2,64 vatvalandės. Tačiau tai yra akumuliatoriaus energijos apskaičiavimo metodas, kurį naudosime jų charakteristikoms palyginti.
Baterijų tipai
| tipo | NiMH | Li-ion | Li-polimeras | LiFePO 4 | Švino rūgštis |
| nominali įtampa vienam elementui | 1.2V | 3,7 V | 3,3 V | 2.105V | |
| įtampos diapazonas | 0-1,2V | 2,5-4,2V | 2,0-3,65 V | 1,75-2,1 V | |
| įkrovimo/iškrovimo ciklų skaičius, kol prarandama 20 % talpos | 500-1500 | 1000 | 2000-8000 | 200-800 | |
| galiojimo laikas iki 20% talpos praradimo | iki 2 metų | ~1,5 metų | 5-10 metų | ||
| paprastas įkrovimo laikas | iki 16 val | 1-2 valandas | 45 minutes | 6-10 valandų | |
| greitas įkrovimo laikas | 1-2 valandas | 45 minutes | 15 minučių | 15 minučių | 1-2 valandas |
| energijos tankis, vatvalandės vienam kg | 80 | 200 | 150 | 100 | 40 |
| vatvalandės kaina | $0.5-$1.3 | $0.5-$0.7 | nuo 0,3 USD | $0.5-$2.2 | $0.1-$0.3 |
NiMH – nikelio metalo hidridas
Šio tipo baterijos yra pasenusios ir pridedamos palyginimui. Tačiau kartais prasminga pagalvoti apie jų pirkimą – pavyzdžiui, kai reikia pakeisti sugedusią NiCd arba NiMH bateriją. Būtent tokius jie deda į pigius radijo bangomis valdomus modelius.
−
Jie yra kaprizingi įkraunant ir reikalauja sudėtingų įrenginių, kad būtų galima greitai įkrauti.
−
Laikui bėgant praraskite įkrovą. LSD (Long Self Discharge) baterijos neturi šio trūkumo.
−
Jie turi „atminties efektą“, ty laikinai praranda dalį savo pajėgumo dalinio iškrovimo metu. Jie mėgsta tik visas gretas. LSD baterijos taip pat neturi šio trūkumo.
−
Jie turi mažą energijos tankį.
+
Nepakankamas ir per didelis įkrovimas jiems kenksmingas, bet nepavojingas, todėl iš šių skardinių galima formuoti akumuliatorių tiesiog taip, be apsauginės elektronikos.
Populiariausias šių „skardinių“ dydis yra įprastas AA, tai yra AA baterijos dydis.
Ličio jonai – ličio jonai
+ Jie turi didžiausią energijos tankį.
− Greitai išleistas kai naudojamas šaltu oru.
Galbūt jūs tai patyrėte kenksminga nuosavybė, jei naudojote Mobilusis telefonas lauke žiemą. Akumuliatorius stebuklingai miršta ir jūs liekate be ryšio.
−
Jie pablogėja, kai iškraunama žemiau 2,5 V.
−
Sprogi, kai įkraunama virš 4,2 V.
Populiarus standartinis ličio jonų „skardinių“ dydis yra 18650 (18 mm pločio ir 65 mm ilgio). Tai yra tie, kurie naudojami nešiojamųjų kompiuterių baterijose. Galbūt niekada jų nepamatysi už plastikinio baterijos dėklo, bet kartais juos ten jauti. Tie patys naudojami elektriniame sportiniame automobilyje „Tesla Roadster“.
Li-polimeras – ličio polimeras
+
Visiškai suderinamas su ličio jonais.
+
Skirtingai nuo ličio jonų, jie gali tiekti stiprias sroves – 10-40C.
+
Gali būti bet kokio storio ir formos. Tinka labai miniatiūriniams įrenginiams, pvz., šnipinėjimo programėlėms, maitinti.
+
Dažniausiai parduodami jau surinktame akumuliatoriuje, su apsauginėmis plokštėmis ir laidais balansavimui – patogu!
−
Dar sprogstamesnis ir pavojingesnis gaisrui.
−
Šaltyje jie veikia dar blogiau. Pažvelkite, pavyzdžiui, į šią iškrovos grafiką:
LiFePO 4 – ličio geležies fosfatas
Tolesnė ličio baterijų raida. Ateities baterijos. Skirtingai nuo ličio jonų, jie:
+
nebijo šalčio;
+
nepavojingas ugniai;
+
tiekti sroves iki 50C;
+
galima įkrauti didele srove per 15 minučių;
+
turėti daugybę įkrovimo ir iškrovimo ciklų (2000–8000, kol prarandama 20% talpos);
+
praktiškai nepraranda talpos saugojimo metu.
Trūkumai, palyginti su ličio jonais:
−
yra brangesni ir turi mažesnę talpą;
−
turi mažesnį energijos intensyvumą;
−
nesuderinamas su įprastais ličio jonų elementais dėl skirtingo įtampos diapazono - 2-3,65V.
− Ir, kaip ir ličio jonų, jie reikalauja atitikti jų įtampos diapazoną - 2-3,65 V.
Labiausiai gerbiama įmonė LiFePO 4 akumuliatorių rinkoje yra A123 Systems. Ji taip pat sukūrė šią technologiją.
Populiarų standartinį „skardinių“ dydį – 26650 (26 mm pločio ir 65 mm ilgio) – pristatė ta pati „A123 Systems“.
LiFeYPO 4 – ličio geležies itrio fosfatas
Ličio baterijos tipas, apie kurį nieko nežinau, išskyrus tai, kad pridėjus itrio padidėja įkrovimo ir iškrovimo ciklų skaičius. Na, palauksime ir pamatysime.
Lead-Acid – švino rūgštis
−
Jie turi mažiausią energijos tankį.
−
Įkraunama lėtai – iki kelių valandų!
−
Esant didelėms srovėms (jų standartais tai yra virš 0,1C) jie gali neatiduoti nė pusės baterijos talpos.
−
Labai jautrus temperatūroms.
−
Jie turi nedidelį įkrovimo ir iškrovimo ciklų skaičių – nuo 200, kai elgiamasi griežtai, iki 800, kai elgiamasi švelniai.
−
Jei akumuliatorius yra tinkamas naudoti, jį reikia prižiūrėti.
+
Velniškai pigu!
Čia norėčiau paminėti senus gerus švino-rūgšties akumuliatorius. Nes kiekvienam skaitytojui tikriausiai kils klausimas – kam po velnių viso to reikia, kai 12 voltų dėžę galima nusipirkti bet kurioje automobilių dalių parduotuvėje? Kodėl mes jų čia nenagrinėsime?
- Pirma, todėl, kad švino rūgšties akumuliatoriai parduodami jau surinkti į 6–12 V akumuliatorių, o tai nedera su šio straipsnio pavadinimu.
- Antra, švino rūgšties akumuliatoriai yra tokia plati tema, kad jie nusipelno dar kelių straipsnių.
- Trečia, man jie per sunkūs visokiems įdomiems dalykams.
Palyginimas
Internete yra daugybė lentelių, kuriose lyginamos skirtingų tipų baterijų charakteristikos. Ir visos tokios lentelės turi tą patį trūkumą – jose lyginami sferiniai arkliai vakuume. Taigi aš padariau savo su konkrečiais pavyzdžiais:
| tipo | pavyzdys | vatvalandės už: | $ už vatvalandę talpos | centų už vatvalandę energijos | |
|---|---|---|---|---|---|
| kilogramas | litras | ||||
| NiMH | Turnigy AA LSD 2550mAh iš hobbyking, kaina be pristatymo | 99 | 370 | 0.77 | 0,148 (500 ciklų) |
| Eneloop AA LSD 2000 mAh iš eBay | 89 | 309 | 1.24 | 0,076 (1500 ciklų) | |
| Li-ion | 132 | 425 | 0.67 | 0,067 (1000 ciklų) | |
| 145 | 391 | 0.51 | 0.051 (1000 ciklų) | ||
| 360 | 675 | 0.79 | 0,079 (1000 ciklų) | ||
| 251 | 479 | 0.84 | 0,084 (1000 ciklų) | ||
| LiPo | baterija iš hobbyking 14.8V 5Ah, kaina be pristatymo | 140 | 269 | 0.30 | 0.030 (1000 ciklų) |
| LiFePO 4 | 111 | 269 | 1.11 | 0,045 (2000 ciklų) | |
| A123 18650 iš Hobbyking, kaina be pristatymo | 66 | 219 | 2.22 | 0,111 (2000 ciklų) 0.027 (8000 ciklų) |
|
| A123 ANR26650M1A iš ebay | 104 | 220 | 1.30 | 0,065 (2000 ciklų) 0.016 (8000 ciklų) |
|
| „skardinė“ už 8Ah iš ev-power.eu, su 20% PVM | 98 | 209 | 0.65 | 0.032 (2000 ciklų) | |
| didelės “skardinės” už 20Ah, iš tos pačios vietos, su 20% PVM | 70 | 141 | 0.52 | 0.026 (2000 ciklų) | |
| Kiniška „baterija“ 36 megavatvalandėms | - | - | 0.07 | ? | |
| LIFeYPO 4 | Winston (Thunder Sky) už 100Ah iš ebay | 91 | ? | 0.42 | 0.014 (3000 ciklų) |
| Švino rūgštis | atsitiktinis, priežiūros nereikalaujantis akumuliatorius 12V/17Ah | 40 | 88 | 0.23 | 0,046 (500 ciklų) |
| atsitiktinis automobilio akumuliatorius 12V/50Ah | 46 | 91 | 0.13 | 0.026 (500 ciklų) | |
Pavyzdžiui, aš padariau tokias išvadas:
- LiFePO 4 yra ateitis. Ilgainiui jie savo kaina lenkia net švino rūgšties baterijas. Na, juo labiau geležies fosfato privalumai ir švino trūkumai. Tai vienintelis dalykas, iš kurio galima surinkti elektromobilius. Ir vienintelis dalykas, kurį galima ištempti į šaltį.
- Didžiausias energijos tankis yra y. Jei turite juos nešioti patys, tai yra pats racionaliausias pasirinkimas.
- Kartais prasminga pasiimti paruoštą ličio polimero bateriją ir dėl to nesijaudinti.
Elementų sujungimas į akumuliatorių
Serijinis ryšys
Tai yra tada, kai kiekvieno elemento teigiamas (+) polius yra prijungtas prie kito elemento neigiamo (-) poliaus:
Šiuo atveju elementų įtampos sumuojasi, tačiau talpa išlieka ta pati.
Reikalingi nuosekliai sujungti elementai balansavimas.
Faktas yra tas, kad net tos pačios partijos skardinės turi šiek tiek kitokias savybes. Ir jie kraunasi skirtingu greičiu.
Paimkime trijų nuosekliai sujungtų elementų bateriją. Visiškai įkrauto elemento įtampa yra 4,2 V. Tai reiškia, kad visiškai įkrauto akumuliatoriaus įtampa turi būti 12,6 volto. Kai kurie elementai - pavyzdžiui, viduryje - gali įkrauti greičiau, o esant 12,2 V įtampai turėsime tokį vaizdą:
Jei tęsite įkrovimą, viduryje esanti baterija bus įkraunama iki 12,6 V įtampos:
Rezultatas yra elemento degimas ir skausminga mirtis nuo uždusimo. Kad taip neatsitiktų, naudojami balansai, kurie paima dalį srovės, jei atskiro elemento įtampa artėja prie kritinės:
Dėl to visi elementai bus visiškai įkrauti:
Lygiagretus ryšys
Tai yra tada, kai teigiami (+) poliai yra prijungti prie teigiamų, o neigiami (-) poliai yra prijungti prie neigiamų:
Kai elementai sujungiami lygiagrečiai, jų įtampa išlieka ta pati, tačiau talpos sumuojasi. Pasirodo, tai viena didelė baterija.
Lygiagrečio ryšio atveju balansavimas nereikalingas. Tačiau jei akumuliatorius taip pat turi nuosekliąsias jungtis – kaip šioje 4S2P grandinėje – būtų naudinga lituoti balansavimo kabelį:
Apie ličio elementų litavimą
Ličio baterijos negali būti lituojamos. Kaitinant lituokliu, jie bus pažeisti.
Kita vertus, tiksliam lydmetalio balansavimui Rekomenduojamas, nes per didelis pasipriešinimas gali iškraipyti įkroviklio gaunamus įtampos duomenis.
Taigi, jei tikrai norite, galite. Tačiau šiuo atveju geriau paimti „skardines“ su gnybtais ir liesti jas lituokliu ne ilgiau kaip porą sekundžių.
Jei vis dar randate drąsos lituoti skardines į akumuliatorių, perskaitykite neoficialų vadovą anglų kalba iš Hyperion HK Ltd. baterijų litavimui iš A123. Ten šis procesas išsamiai aprašytas su iliustracijomis.
Jei ne, pažvelkime į alternatyvius variantus.
 | Galima naudoti kaip kontaktus. Jie yra labai stiprūs - negalite jų atskirti vienas nuo kito. Išorė padengta nikeliu arba cinku, kurie nesioksiduoja. Kontaktas su stiklainiu puikus. Norėdami visiškos laimės, galite prie jų prilituoti laidus, tačiau tai darykite labai atsargiai: Curie temperatūra jiems – prie kurios magnetai virsta moliūgu – yra apie 300 laipsnių. Galite naudoti tik mažai tirpstantį lydmetalą ir termiškai stabilizuotą lituoklį – kažkas panašaus. |
 | Arba nusipirkite specialų laikiklį, pavyzdžiui, įprastoms AA/AAA baterijoms. Didelis šio sprendimo privalumas yra tai, kad akumuliatoriai nebus sandariai sulituoti, o vietoje išsikrovusių galima įdėti atsargines įkrautas. Ir jums nereikia pirkti brangių įkroviklių su balansavimo įrenginiais – vienu metu galite įkrauti 2 baterijas. |
| eBay galite rasti tokį jau paruoštą stebuklingą akumuliatoriaus laikiklį su įmontuota Li-ion elementų apsauga. Ir jums nieko nereikia lituoti – tiesiog įdėkite neapsaugotas ličio jonų baterijas ir pirmyn. |
Skardinių apsauga nuo perkrovimo ir perkrovimo
Kaip jau sakiau, ličio ląstelės jie tau neatleis nei vieno, nei kito.
Lengviausias būdas išvengti šios problemos yra naudoti apsaugotą (apsaugota) baterijos. Tai yra tie, kuriuos jie perka visiems LED lemputės. Apsaugotų baterijų dėklo viduje yra šis mažas šalikas:
Kitas variantas yra įdėti vieną didelę plokštę visai baterijai. Pavyzdžiui, šis. Čia yra jo prijungimo schema 4S2P konfigūracijoje - 4 akumuliatoriai sujungti nuosekliai, po 2 lygiagrečius akumuliatorius:
Kur P+ ir P- yra įkroviklio arba vartotojo gnybtai.
Nepamirškite, kad LiFePO 4 nesuderinamas su įprastais ličio jonų elementais ir jiems reikalingos specialios apsauginės plokštės.
Impulsų pločio moduliatoriai arba DC-DC keitikliai
Tai įrenginiai, kurie atliks tai, ko jums reikia iš akumuliatoriaus teikiamos įtampos. Nes dažnai, priklausomai nuo akumuliatoriaus sukuriamos įtampos, įrenginys arba perdegs, arba neveiks, arba pirmasis su visiškai įkrauta baterija, o antrasis – išsikrovęs.
Tokį paprastą įrenginį galite lituoti patys. Čia pateikiamos DI HALT instrukcijos pradedantiesiems. Jei esate tingus, sveiki atvykę į ebay.
Kaip ir bet kuris įrenginys, DC-DC keitikliai turi savo leistiną įtampos ir srovės diapazoną. Iš anksto apskaičiuokite, kiek reikės jūsų vartotojui. Esant per didelėms srovėms, keitiklį reikia aušinti arba net pakeisti galingesniu variantu.
Nešiojamojo kompiuterio baterijų remontas
Nėra prasmės pirkti nauja baterija nešiojamam kompiuteriui, kai du ar tris kartus pigiau galima nusipirkti ličio jonų „skardines“ ir jais pakeisti senas. Štai remonto procesas garsiame vaizdo įraše:
http://www.youtube.com/watch?v=BtqRvAu71Gw
Belieka tik pabrėžti keletą dalykų.
- Ličio jonų akumuliatoriai bijo aukštos temperatūros, o ypač lituoklio. Litavimui rekomenduojama rinktis tik „skardines“ su gnybtais ir nelaikyti lituoklio ilgiau nei porą sekundžių. Jei nesate atsargūs, galite sugadinti akumuliatorių!
- Ličio jonų baterijos yra sprogios ir gali užsidegti, jei perkraunamos. Dar kartą patikrinkite, ar jūsų skardinės tinkamai prijungtos.
- Kai kurie nešiojamųjų kompiuterių gamintojai į savo baterijas įdeda protingos elektronikos, kuri iš esmės apsaugo nuo remonto. Pirmiausia perskaitykite internete apie jūsų serijos nešiojamųjų kompiuterių baterijų taisymo patirtį. Gali būti, kad nieko nepavyks. Visos pretenzijos šiuo atveju yra skirtos gamintojui.
Autonominis mobiliųjų telefonų ir viso kito įkrovimas
Šis daiktas pravers kelionėse, žygiuose – visur, kur yra problemų dėl lizdų. Tam jums reikės:
 | $14.07 | $2.70 | |||
 | akumuliatoriaus laikiklis | $1.45 |  | USB ilgintuvo gabalas | ? |
 | $3.08 | ||||
Taip pat reikės multimetro (testerio), galinčio atlaikyti iki 10A srovę.
- Pirmiausia reikia lituoti laidus nuo baterijos laikiklio iki PWM: juodi į IN-, raudoni į IN+.
- Tada turėsite sukonfigūruoti PWM. Jei to nepadarysite, šis įrenginys gali sudeginti jūsų telefoną!
- Perjunkite multimetrą į matavimo režimą DC įtampa ir palieskite zondus prie OUT+ ir OUT- kontaktų. Multimetras parodys Įtampa tuščiąja eiga . Paimkite nedidelį atsuktuvą ir sukite pirmąjį potenciometrą (nuotraukoje kairėje pusėje), kol multimetras parodys 5 voltų įtampą.
- Tada perjunkite multimetrą į matavimo režimą nuolatinė srovė. Taip pat palieskite zondus prie OUT+ ir OUT-. Sureguliuokite stiprumą trumpojo jungimo srovė potenciometras dešinėje iki 1 ampero.
- Viduryje esančio potenciometro paprastai liesti nereikia.
- Išimkite baterijas iš laikiklio.
- Prijunkite USB lizdą prie PWM. Norėdami tai padaryti, nupjaukite jį nuo USB ilgintuvo ir ištieskite nupjautą galą. Turite prilituoti juodą laidą prie OUT kontakto, raudoną laidą prie OUT+ kaiščio, bet jums nereikia liesti žalios, baltos ir ekrano. Galite nupjauti juos į pragarą, jei jie trukdys. Kol jie niekuo nesibaigia.
Visi. Dabar galite įdėti baterijas į laikiklį, šluotą su kištukais į USB lizdą ir įkrauti bet ką, bet kur. Didelis šios schemos privalumas yra tas, kad akumuliatoriai nėra tvirtai įsukti, o išdžiūvus jas galima pakeisti atsarginėmis.
Su tokia nesąmone gali įkrauti mobilųjį telefoną penkis kartus. Jei jums reikia tik ilgalaikio mobiliojo telefono veikimo, galite išimti iš jo bateriją – tokiu atveju energija bus išeikvota efektyviau.
Raspberry Pi baterija
Aš patikrinau receptą. Neveikia! Sekite naujienas apie tolesnius pakeitimus.
Įkrovimo procesas „įprastu“ (klasikiniu) režimu atrodo maždaug taip: pirmosios 4–6 valandos yra pagrindiniai akumuliatoriaus įkrovimo ciklai, o vėliau akumuliatoriaus talpos „adaptatyvus papildymas“ vyksta skirtingais dažniais ir intervalais, maždaug dar 2-4 valandas. Įkraunant „per naktį“, kaip taisyklė, iki ryto baterija visiškai įkraunama iki nominalios talpos.
„Adaptyvusis“ (AUTO) režimu įkroviklis gali įkrauti akumuliatorių iki 100% per 50 minučių iki 2 valandų. (labai priklauso nuo paties akumuliatoriaus galimybių ir įkrovimo srovių, kurias baterija gali priimti. Greitai įkraunant akumuliatorių srovės gali siekti 0,8-1,5C)
7 Taip, žinau, kad trumpam sujungus akumuliatorių, įtampa gnybtuose nukris iki nulio.
Daugelis žmonių tikriausiai turi problemų dėl įkrovimo Li-Ion baterija be valdiklio turėjau tokią situaciją. Gavau neveikiantį nešiojamąjį kompiuterį, o akumuliatoriuje buvo 4 gyvos SANYO UR18650A skardinės.
LED žibintuvėlį nusprendžiau pakeisti trimis AAA tipo baterijomis. Iškilo klausimas dėl jų apmokestinimo.
Pasiknisęs internete radau aibę schemų, bet mūsų mieste smulkmenos kiek ankštos.
Bandžiau krauti iš mobiliojo telefono įkroviklio, problema įkrovimo valdyme, reikia nuolat stebėti šildymą, tik pradeda kaisti, reikia atjungti nuo įkrovimo, kitaip geriausiu atveju bus pažeista baterija, kitaip galite pradėti ugnį.
Aš nusprendžiau tai padaryti pats. Parduotuvėje nusipirkau lovą akumuliatoriui. Įkroviklį nusipirkau sendaikčių turguje. Kad būtų lengviau sekti įkrovimo pabaigą, patartina rasti tokį su dviejų spalvų šviesos diodu, kuris signalizuoja apie įkrovimo pabaigą. Pasibaigus įkrovimui, jis persijungia iš raudonos į žalią.
Bet galite turėti ir įprastą. Įkroviklį galima pakeisti USB laidu ir įkrauti iš kompiuterio arba įkroviklio su USB išėjimu.
Mano įkroviklis skirtas tik baterijoms be valdiklio. Valdiklį paėmiau iš seno mobiliojo telefono baterijos. Tai užtikrina, kad akumuliatorius nebūtų perkraunamas virš 4,2 V įtampos arba neišsikrauna žemiau 2...3 V. Taip pat apsaugos grandinė taupo nuo trumpieji jungimai, atjungiant pačią skardinę nuo vartotojo trumpojo jungimo momentu.
Jame yra DW01 lustas ir dviejų SM8502A MOSFET tranzistorių rinkinys (M1, M2). Taip pat yra ir kitų ženklų, tačiau grandinės yra panašios į šią ir veikia panašiai.
Mobiliojo telefono baterijos įkrovimo valdiklis.
Valdiklio grandinė.
Kita valdiklio grandinė.
Svarbiausia nepainioti valdiklio litavimo prie lovos ir valdiklio prie įkroviklio poliškumo. Valdiklio plokštė turi „+“ ir „-“ kontaktus.
Patartina padaryti aiškiai matomą indikatorių lovoje šalia teigiamo kontakto, naudojant raudonus dažus arba lipnią plėvelę, kad būtų išvengta poliškumo pasikeitimo.
Sudėjau viską ir taip atsitiko.
Įkrauna puikiai. Kai įtampa pasiekia 4,2 voltus, valdiklis atjungia akumuliatorių nuo įkrovimo ir šviesos diodas persijungia iš raudonos į žalią. Įkrovimas baigtas. Galite įkrauti kitas ličio jonų baterijas, tiesiog naudokite kitą lovą. Sėkmės visiems.
Pirmasis kūrimo etapas ličio jonų baterija yra nustatyti reikalavimus įtampos vertei ir reikiamam veikimo laikui. Tada nurodomos apkrovos charakteristikos, aplinką, matmenys ir svorio. Šiuolaikiniams nešiojamiesiems įrenginiams bus keliami didesni baterijos storio reikalavimai, todėl geriau bus rinktis prizminius ar net atviro kadro formatus. Jei storis nėra veiksnys, pasirinkus 18650 cilindrinius elementus kaip konstrukcines dalis, bus mažesnė kaina ir geresnis našumas (energijos tankio, saugumo ir ilgaamžiškumo požiūriu). (Taip pat žr. BU-301a: Elektrinių baterijų formų įvairovė).
Dauguma baterijų, naudojamų medicinos įrangoje, elektriniuose įrankiuose, elektriniuose dviračiuose ir net elektromobiliuose, naudoja 18650 elementus. Atrodytų, kad šio cilindrinio elemento naudojimas nėra ypač praktiškas dėl didelio jo užimamo tūrio, tačiau jo pranašumai yra tokie, kaip pažangūs ir. masinės gamybos technologija, taip pat maža vatvalandės kaina teigia priešingai.
Kaip minėta aukščiau, elemento cilindrinė forma nėra ideali, nes dėl to kelių elementų sistemose susidaro tuščia erdvė. Bet jei svarstysime problemą aušinimo poreikio požiūriu, šis trūkumas virsta pranašumu. Pavyzdžiui, standartinio 18650 dydžio elementai naudojami elektromobilyje Tesla S85, kur bendras jų skaičius siekia 7000 vienetų. Šie 7000 elementų sudaro sudėtingą akumuliatoriaus sistemą, kuri naudoja tiek serijines jungtis, kad padidintų įtampą, tiek lygiagrečias jungtis, kad padidintų srovę. Sugedus vienam elementui nuosekliajame jungtyje, galios nuostoliai bus minimalūs, o lygiagrečiame jungtyje tokį elementą apsaugos sistema išjungs. Atitinkamai, nėra visos baterijos priklausomybės nuo pavienių elementų, o tai leidžia stabiliau veikti.
Elektromobilių gamintojų nėra vieningos nuomonės dėl standartinių dydžių naudojimo, tačiau pastebima tendencija naudoti didesnius formatus, nes tai sumažina bendrą baterijos elementų skaičių ir taip sumažina apsaugos sistemos kainą. Sutaupoma gali siekti 20-25 proc. Tačiau, kita vertus, naudojant didelius elementus padidėja bendra kWh kaina. 2015 m. duomenimis, būtent „Tesla S85“ su 18650 dydžio elementais yra mažesnė už vatvalandę, palyginti su elektra varomomis transporto priemonėmis, naudojančiomis didelius prizminius akumuliatorius. 1 lentelėje palygintos skirtingų elektromobilių kWh sąnaudos.
1 lentelė. Įvairių elektromobilių modelių kainos už vatvalandę palyginimas. Masinė 18650 dydžio elementų gamyba sumažina jas naudojančių baterijų kainą.
* 2015-2016 metais Tesla S85 akumuliatoriaus galia išaugo nuo 85 kWh iki 90 kWh. „Nissan Leaf“ taip pat išaugo – nuo 25 kWh iki 30 kWh.
Kuriama baterija turi atitikti saugos standartus ne tik standartinio veikimo metu, bet ir gedimo atveju. Visi energijos šaltiniai ir elektros baterijos nėra išimtis, ilgainiui išsenka savo išteklius ir tampa netinkami naudoti. Pasitaiko ir ankstyvos, nenuspėjamos nesėkmės atvejų. Pavyzdžiui, po kai kurių incidentų lėktuvo „Boeing 787“ ličio jonų baterija buvo patalpinta į specialų metalinį konteinerį su ventiliacija į išorę. „Tesla“ elektrinėse transporto priemonėse akumuliatoriaus skyrius papildomai apsaugotas plienine plokšte, kad būtų išvengta prasiskverbimo.
Didelės baterijų sistemos, skirtos labai apkrautoms sistemoms, yra priverstinai aušinamos. Jis gali būti įgyvendintas kaip šilumos šalinimas radiatoriumi arba gali būti su ventiliatoriumi šaltam orui tiekti. Yra ir skysčiu aušinamų sistemų, tačiau jos yra gana brangios ir dažniausiai naudojamos elektromobiliuose.
1. Saugumo aspektai
Garsūs elektros elementų gamintojai nesertifikuotoms baterijų gamybos įmonėms tiekia ličio jonų elementus. Ši atsargumo priemonė yra gana pagrįsta, nes projektuojamo akumuliatoriaus apsaugos grandinė gali būti neteisingai sukonfigūruota, kad būtų pervertintas našumas, o elementai bus įkraunami ir iškraunami ne saugiame įtampos diapazone.
Sertifikuotos akumuliatorių sistemos, skirtos oro transportui ar kitam komerciniam naudojimui, kaina gali svyruoti nuo 10 000 USD iki 20 000 USD. Tokia didelė kaina kelia nerimą, ypač žinant, kad gamintojai periodiškai keičia tokiose sistemose naudojamus elektros komponentus. Akumuliatorių sistemai su tokiais naujais elementais, nors ir įtraukta į sąrašą kaip tiesioginis senesnio elemento pakaitalas, vėl reikės naujų sertifikatų.
Dažnai užduodamas klausimas: „Kodėl baterija yra sertifikuota, jei ją sudarantys elementai jau patvirtinti? Atsakymas gana paprastas – galinį įrenginį, akumuliatorių, taip pat reikia išbandyti, kad įsitikintumėte, jog jis atitinka saugos standartus ir yra teisingai surinktas. Pavyzdžiui, tos pačios apsaugos grandinės gedimas gali sukelti gaisrą ar net sprogimą, o jo bandymas galimas tik baigtame akumuliatoriuje.
Ličio jonų akumuliatoriaus sukūrimas
Sužinokite apie ličio jonų elektrocheminės sistemos maitinimo šaltinio projektavimo reikalavimus.
Kam pačiam rinkti? Taip, kas tada įkraunamos baterijos- Tai sritis, kurioje gatavas produktas visada yra šūdas. Jie visada yra nepagrįstai brangūs. Niekada negalite gauti tinkamo dydžio, kuris, žinoma, yra unikalus kiekvienam įrenginiui. Visada nėra reikalingos talpos, o tik tie, kurie yra skirti važiuoti nuo lizdo iki lizdo mieste.
Ypač garsiai pradedate barti gamintojus, kai atsiduriate force majeure situacijoje. Jūs likote be bendravimo, nes jūsų komunikatorius mirė šaltyje. Negalite užfiksuoti geros akimirkos, nes išseko originali fotoaparato baterija, o atsarginė iš įmonės kainuoja 50 USD. Arba sėdite ir nuobodžiaujate, nes nešiojamasis kompiuteris atlaikė tik valandą.
Bet jūs galite patys surinkti akumuliatorių, kurį ribos tik du parametrai: vatvalandės kaina ir energijos tankis. Visas kitas savybes išsirinksite patys.
Straipsnis buvo parašytas mėgėjams ir mėgėjų.
Tik vienas „bet“. Šis straipsnis NĖRA apie didesnius nei kelių kilovatvalandžių akumuliatorius.
Teorija ant pirštų
Elementas, ląstelė, "stiklainis", "baterija"- kažkas, kas kaupia ir išskiria energiją. Visos akumuliatoriaus charakteristikos priklauso nuo akumuliatoriaus elementų.
Baterija– tai jau daugelio elementų rinkinys. Keli elementai į bateriją sujungiami, kai nepakanka vieno elemento charakteristikų. Jei jungiate nuosekliai, įtampa didėja. Jei lygiagrečiai, akumuliatoriaus talpa didėja. Tai gali apimti ne tik bankus, bet ir visokią valdymo elektroniką.
Įtampa- tai jėga, kuria baterija gali sukrėsti vartotoją. Tai tik akumuliatoriaus charakteristika ir nepriklauso nuo vartotojo. 7 Matuojama voltais (V).
Srovės stiprumas- kuo jis didesnis, tuo daugiau elektros energijos suvartoja vartotojas. Matuojama amperais (A).
Talpa- akumuliatoriaus charakteristikos, matuojamos ampervalandėmis (Ah). Pavyzdžiui, 2Ah talpa reiškia, kad baterija gali tiekti 1A srovę dvi valandas ir 2A – vieną valandą.
Akumuliatoriaus talpa taip pat priklauso nuo iškrovos srovės. Paprastai kuo jis didesnis, tuo mažesnė talpa. Baterijų gamintojai dažniausiai nurodo talpą, gautą iškraunant su menka 100mA srove.
Ličio jonų akumuliatoriaus charakteristikos parodytos dešinėje, kuri išsikrauna esant skirtingam srovės lygiui. Kuo didesnė srovė, tuo mažesnė iškrovos kreivė.
C- lotyniškos abėcėlės raidė, matuojanti srovės ir akumuliatoriaus talpos santykį, tai yra, kiek kartų srovė viršija talpą. Jei akumuliatoriaus talpa yra 2Ah ir ji išsikrauna esant 4A srovei, tai galime sakyti, kad ji išsikrauna esant 2C srovei. Reikalas tas, kad kuo didesnė akumuliatoriaus talpa, tuo lengviau jai tiekti srovę, todėl šią charakteristiką patogiau naudoti nei tik amperus.
Energija- charakteristika, leidžianti palyginti skirtingos įtampos baterijas. Matuojant vatvalandėmis, jis apytiksliai apskaičiuojamas akumuliatoriaus įtampą padauginus iš jo talpos. Skaičiai lygus figūros plotui po iškrovos kreive.
Papūgos talpa ir vatvalandės energija
Tarkime, kad turime dvi vienodos talpos – 2200 mAh – baterijas. Tačiau vienas iš jų yra ličio jonų, o kitas - nikelio-metalo hidridas.
Klausimas: Ar tai reiškia, kad abiejų baterijų energijos kiekis yra toks pat? Ar tas pats įrenginys tiek pat laiko veiks abiejose skardinėse?
Tiesą sakant, žvelgiant tik į talpos charakteristikas, negalima palyginti energijos, kurią baterija gali susikaupti ir atleisti. Norėdami tai padaryti, turite žinoti jo vardinę įtampą.
Galite apytiksliai įvertinti energijos kiekį vatvalandėmis, padauginę akumuliatoriaus vardinę įtampą iš jo talpos. Ir mes gausime:
- NiMH: 1,2 volto * 2,2 amper valandos = 2,64 vatvalandės
- Ličio jonų: 3,7 volto * 2,2 ampervalandės = 8,14 vatvalandės
Kad tokios pat talpos ličio jonų akumuliatoriaus energija yra 3 kartus didesnė nei NiMH.
Tačiau tai tik apytikslis įvertinimas. Taigi, 1,2 volto įtampa NiMH elemente yra maksimali įtampa, atitinkanti visiškai įkrautą akumuliatorių. Išsikrovus jis tik kris, o tikroji energija bus kiek mažesnė nei 2,64 vatvalandės. Tačiau tai yra akumuliatoriaus energijos apskaičiavimo metodas, kurį naudosime jų charakteristikoms palyginti.
Kaip surinkti akumuliatorių
Kaip surinkti akumuliatorių Kodėl jį surinkti patiems? Taip, nes baterijos yra sritis, kurioje gatavas produktas visada yra šūdas. Jie visada yra nepagrįstai brangūs. Visada ne
Praėjusį rudenį įsigyto motociklo Suzuki SV400S '98 norėjau beveik iš karto nauja baterija- akimirksniu išsikrovęs ne visada įjungdavo 35 vatų ksenoną, o starteris sukdavosi kažkaip vangiai ir nenoriai. Po dar vienos gėdingos pradžios „nuo stūmiklio“ nuėjau į aikšteles ieškoti naujos baterijos. Ir beveik iš karto pradėjo veikti – bet kurio padoraus gamintojo naujas mano „Susa“ akumuliatorius kainavo mažiausiai 3 tūkstančius rublių. Ir tai skirta priešistoriniams švino baterijoms, mažos talpos, sunkioms ir mažos srovės išvesties! Daugelis žmonių žino, kad dauguma švino akumuliatorių turi tokią nemalonią „ypatybę“ – esant deklaruotai 12 Ah talpai, galima saugiai išnaudoti tik pusę talpos, t.y. apie 6 Ah. Tolesnis iškrovimas lemia greitesnį akumuliatoriaus gedimą ir greitą pakeitimą. Išimtis yra baterijos iš serijos „Deep Cycle“ - bet kaip dažnai matėte tokį užrašą?)))
Šiek tiek pasiknisęs internete radau daugiau įdomus variantas- baterijos, surinktos iš LiFePo4 elementų.
Atsargiai! Daug keistų laiškų ir paveikslėlių
Ličio ir geležies chemija yra gana saugi, elementai yra talpūs ir lengvesni už šviną. Daugelis gamintojų taip pat kalba apie 3-4 kartus pailgėjusią tokių baterijų tarnavimo laiką teisingas veikimas. Ir elementų talpa yra sąžininga, gerus elementus galima beveik visiškai iškrauti, nepažeidžiant jų ir nesumažinant srovės išėjimo, kai jie išsikrauna! Be to, jie taip pat yra atsparesni šalčiui nei švinas. Radau pagal dydį ir parametrus tinkamą variantą - Shorai LFX12A1-BS12
Taigi ką mes turime? Talpykla pažymėta „švino ekvivalentas“, t.y. skaitome 12 Ah – vis dar turime tų pačių 6 Ah! Už tokius pinigus – nesutinku. Greita informacijos paieška iš kitų panašių baterijų gamintojų taip pat nepatiko - visur maža talpa, kur sąžiningai pažymėta, o kur vėl perpus, „PB EQ“.
Sakote, tai pasala. Ne „pasidaryk pats“))
Toliau bus daug terminų, kurie bus suprantami modeliuotojams, elektrikams ir kolegoms pasidaryk pats. Jei ką, klauskite manęs komentaruose arba kankinkite „Google“.
Prieš dvejus metus rimtai susidomėjau galimybe elektrinį dviratį surinkti nuo nulio, todėl jį surinkau, o pastaruosius pusantrų metų naudoju pagal paskirtį. Traukos akumuliatorius buvo surinktas iš daugybės elementų ir elektronikos, kad būtų galima stebėti jo būklę. Štai kaip atrodo be viršelio:
Laidų skaičius mane taip pat gąsdina, taip)
Proceso metu įgyti įgūdžiai ir informacija labai padėjo surinkti naują bateriją.
Taigi, įžanga: LiFePo4 elementai, maksimali talpa švino akumuliatoriaus matmenų ribose, maksimali srovės galia, valdymo sistema ilgam laimingam gyvenimui, minimali kaina.
Dar kartą naršęs tinklo laukuose radau keletą tinkamų variantų ir du iš jų tapo finalininkais:
A123 ANR26650M1A
vardinė įtampa 3,3V
nominali talpa 2,3 Ah
vardinė iškrovos srovė 30C (69A vienam elementui)
maksimali iškrovimo srovė iki 60C (iki 138A vienam elementui)
vardinis įkrovimo srovė 10C (iki 23A vienam elementui)
matmenys 26mm x 66,5mm
svoris 70g.
vardinė įtampa 6,6 V (3,3 V kiekvienai elementų porai)
nominali talpa 3,6 Ah (1,8 Ah vienam elementui)
vardinė iškrovos srovė 30C (54A vienam elementui)
maksimali iškrovimo srovė iki 40C (iki 72A vienam elementui)
vardinė įkrovimo srovė 2C (iki 3,6A viename elemente)
išmatavimai 139mm x 21mm x 45mm
svoris 262g.
Mūsų turimas tūris tinka 24 A123 elementams (4S6P grandinė, talpa 13,8 Ah, įkrovimo srovė iki 138A, iškrovimo srovė 414A/828A, svoris 1680g) arba 8 Zippy baterijos (4S8P grandinė, talpa 14,4 Ah, įkrovimo srovė iki 28 8A, iškrovos srovė 432A/576A, svoris 2100g).
Viskas puiku ir džiugu, bet dabar įtakoja toks svarbus veiksnys kaip kaina. 24 A123 elementai kainuos apie 6000 rublių, 8 Zippy baterijos kainuos 5600 rublių, visi su pristatymu. Kiek? Taip ir as galvojau.
Todėl kažkiek susitvarkiau savo apetitą ir užsisakiau 6 Zippy baterijas, kurios man kainavo 4200 rublių. Parametrai, žinoma, pasirodė kuklesni, bet vis tiek džiuginantys akį - 4S6P grandinė, talpa 10,8 Ah, įkrovimo srovė iki 21,6A, iškrovimo srovė 324A/432A, svoris 1570g.
Ir be to, laimei, viskas vienoje parduotuvėje, paėmiau ir šią smulkmeną, kuri pasaulyje vadinasi Battery Checker & Balancer
Ši maža programėlė pasirūpins akumuliatoriaus sveikata, kitaip tariant, išlygins baterijos elementų įtampą viena kitos atžvilgiu. Vienintelis „bet“ yra tas, kad testeris visų pirma skirtas LiPo akumuliatoriams, o ne LiFePo4, todėl baterijos įkrova % bus rodoma neteisingai. Tai netrukdo subalansuoti elementus. Todėl aš tiesiog uždengiau kairįjį ekrano kampą akumuliatoriaus įkrovos indikatoriumi - tai painu)
Na, kai kurios smulkmenos - balansavimo laidai testeriui ir apsauginiai dangteliai. Patogus! ©
Tada, padedant Rusijos paštui, buvo trumpa pertrauka – pirmas siuntinys užtruko apie 1,5 mėnesio, antrasis – 2,5 mėnesio.
Galiausiai viskas atkeliavo ir aš subalansavau visas baterijas atskirai ant modelio įkroviklio. Tai daroma siekiant išvengti mažo „badabumo“ jungiant baterijas vienas prie kito. Tuo pačiu patikrinau talpą, elementų įtampos stabilumą iškrovimo metu ir apskritai...
Kitas etapas yra litavimas ir surinkimas:
1) Lygiagrečiai lituojamos 2 grupės po 3 baterijas (2S6P + 2S6P)
kitu kampu
Pakeliui viską sutvirtinau sustiprinta juosta - taip patikimiau ir mažiau sugadins plonus elementų polietileninius apvalkalus.
2) Taip atrodo baterijos užpildymas, kai surenkami kartu
Norint sujungti akumuliatoriaus dalis nuosekliai, reikia dviejų storų laidų su jungtimis. Taip pat matomi 2S balansavimo kaiščiai iš kiekvienos dalies.
3) Plastikinis oro kanalas, supjaustytas į gabalus, tarnaus kaip standus akumuliatoriaus korpusas
5) Viską surišau sutvirtinta juosta, kol likau visiškai patenkinta, o kontaktus iš pačių gnybtų padariau į "žiedus" (tinkamų kontaktinių žiedų po ranka nebuvo)
6) Nustatykite, kad jis būtų subalansuotas, tarp elementų yra minimalus
Per porą minučių viskas susiveda į bendrą vardiklį
Ir užmiega, kad neiššvaistytų naujos baterijos
Tai viskas, tada baterija buvo įdėta tinkamoje vietoje ir veikia taip, kaip turėtų.
Tie. Ksenonas įsijungia greitai ir be įkyraus mirksėjimo, starteris sukasi tarsi suvyniotas, o priekinius žibintus galima palikti įjungtus valandai ar dviem, neiškraunant akumuliatoriaus iki nulio. Įdiegęs apsaugos nuo vagystės sistemą galiu palikti ją įjungtą daug ilgiau. Taip pat mėgstu gerą šviesą, todėl greitai 35W ksenoninius žibintus pakeisiu geresniais - 55/75W ar net diodais. Baterija leidžia)
Kitame straipsnyje papasakosiu, kaip aš tai padariau galingi diodaižymeklis/stabdžių žibintas keičia halogenines lemputes.
DIY ličio jonų baterija
Nusprendžiau, kad savo pirmąjį įrašą skirsiu kažkam įdomesniam, nei kaip aš patekau į šį gyvenimą)) Motik. Kaip ir kodėl aš sukūriau ličio bateriją
Jus taip pat gali sudominti:
Išvertus iš graikų kalbos „τρόπος“, tropas reiškia „revoliucija“. Ką literatūroje reiškia takai?...
Kaip paskambinti angelui sargui ir paprašyti jo pagalbos bei apsaugos? Daugelis žmonių domisi...
Taksono rangas. Vienas iš klestinčių aukštųjų vėžiagyvių (Malacostraca) kategorijų. Pasaulyje...
Maskvos dailės ir pramonės instituto fakultetas: Aplinkos dizaino R E F E R A T...
„Rėjau, tu mano tėvas“ ir kiti kartais keisti „Žvaigždžių karų“ gerbėjų spėjimai. Į...
