Как сделать аккумулятор своими руками для велосипеда

Электровелосипед своими руками: батарея

Литий-ионная батарея электровелосипеда — не такое уж простое устройство, как это может показаться на первый взгляд. Она состоит из следующих основных компонентов:
— литий-ионные (Li-ion) элементы, соединённые контактами;
— плата управления (BMS, battery management system);
— корпус.

Часто покупателей интересуют только два параметра батарей:
— ёмкость, измеряемая в ампер-часах (Ah);
— рабочее напряжение, измеряемое в вольтах.

Однако при таком подходе из поля зрения ускользает одна из главных характеристик батареи — её внутреннее сопротивление, то есть способность отдавать ток.

Внутреннее сопротивление батареи

Как правило, чем дешевле батарея, тем выше её внутреннее сопротивление, и тем хуже она отдаёт ток. На чём это сказывается и в каких случаях это критично, а в каких нет?

Давайте в качестве примера рассмотрим маломощный электровелосипед, двигатель которого рассчитан на напряжение 36 В и мощность 250 Вт. Вспоминаем закон Ома и получаем, что максимальный ток, который должна выдавать батарея, составляет 250 / 36 = 6,94 ампера.

Оптимальным током разряда литий-ионного аккумулятора считается 1C, то есть значение, равное его ёмкости. Например, для аккумулятора ёмкостью 2500 мАч оптимальным током разряда будет ток 2500 мА, то есть 2,5 ампера.

Теперь считаем сколько необходимо соединить параллельно таких аккумуляторов чтобы получить необходимый нам ток (6,94 А).
b = 6.94 A / 2.5A = 2.8, округляем вверх до b = 3.

Схему сборки аккумуляторных батарей принято выражать в виде aSbP, где a — число последовательно соединённых блоков элементов, b — число параллельно соединённых элементов внутри одного блока.

Значение «b» мы уже нашли. Значение «a» определяется как номинальное напряжение батареи, делённое на номинальное напряжение одного элемента. То есть в нашем случае b = 36 В / 3,6 В = 10.

Таким образом, схема батареи, которой достаточно для питания двигателя на 36 В мощностью 250 Вт, будет иметь вид: 10S3P, то есть батарея будет состоять из 10 последовательно соединённых блоков по 3 параллельно соединённых элемента внутри каждого блока (всего 30 элементов).

Теперь давайте вернёмся к внутреннему сопротивлению. В недорогих китайских батареях как правило устанавливаются элементы с внутренним сопротивлением около 60 мОм. Соответственно, три параллельно соединённых элемента в нашей схеме будут иметь общее внутренне сопротивление 60 мОм / 3 = 20 мОм.

Несложно посчитать, что при протекании тока 6,94 А на блоке из трёх элементов будет рассеиваться мощность, равная 6.94 А * 6,94 А * 0,02 Ом = 0,96 Вт. А значит, батарея из 10 таких последовательно соединённых блоков будет выделять мощность 9,6 Вт.

Если же рассматривать более дорогие аккумуляторы, например у которых внутреннее сопротивление 30 мОм, то есть в 2 раза меньше, то очевидно и мощность, идущая на нагрев батареи, будет в 2 раза меньше, то есть 4,8 Вт.

Но дело даже не в нагреве батареи. При подключении нагрузки у более дешёвых элементов больше просадка напряжения, а значит такая батарея при разряде отключится раньше, чем аналогичная с более низким внутренним сопротивлением, то есть отдаст меньшую ёмкость.

Почему происходит отключение батареи и как это работает?

За отключение батареи отвечает BMS (battery management system) — система управления батареей.

Платы BMS, как правило, имеет следующие выводы:
— силовые: «P-» (к минусу разрядного разъёма), «B-» (к минусу батареи) и «C-» (к минусу зарядного разъёма)
— балансировочные, b-, b1. bn (к каждому из блоков элементов батареи)
— On/Off — к замку или кнопке для включения батареи

Задача BMS — не допустить перезаряда и переразряда элементов батареи. В отличие от свинцовых аккумуляторов, литий-ионные работают строго в определённом диапазоне напряжений: от 3 до 4,2 вольта. Только в этих пределах возможна стабильная и длительная работа аккумулятора.

Благодаря подключенному балансировочному разъёму, BMS «видит» напряжение на каждом блоке ячеек, и если напряжение на одном из них при заряде батареи достигло 4,2 В, BMS разрывает цепь заряда, и зарядка прекращается.

Аналогично и с разрядом — когда на одном из блоков напряжение опустилось до 3 вольт (иногда чуть ниже), BMS разрывает разрядную цепь и батарея отключается от нагрузки.

Ещё одна функция BMS — так называемая балансировка, то есть выравнивание напряжений на блоках элементов при заряде батареи, чтобы в заряженном состоянии напряжения на всех элементах были ровно 4,2 В (в некоторых версиях 4,1 В). BMS использует для этого резисторы, подключая их в процессе заряда к элементам с более высоким напряжением.

Если аккумуляторы, из которых собрана батарея, низкого качества, то батарею сложнее отбалансировать, вернее сказать, батарея будет всегда выдавать ту ёмкость, которой обладает самый худший блок элементов в её составе.

То есть если все блоки элементов имеют одинаковую реальную ёмкость 2,5*3=7,5 Ач, а один блок имеет ёмкость, к примеру 2+2,5+2,5=7 Ач, то вся батарея будет выдавать ёмкость 7 Ач, так как проблемный блок будет заряжаться раньше остальных, и BMS отключит заряд, и разряжаться раньше остальных, и по нему BMS отключит разряд.

В продаже всё ещё есть так называемые SmartBMS, которые можно подключить к компьютеру и вручную установить пороги напряжений и огромное количество других параметров. Но, как показала практика, SmartBMS в процессе эксплуатации «виснут» и перестают работать, а иногда настроенные параметры просто «слетают». В этом плане я бы рекомендовал использовать аппаратные BMS.

Но давайте вернёмся к Li-ion элементам, из которых состоит батарея. Как получается, что они бывают разного качества?

Источник

Изготовление аккумулятора для велосипеда своими руками

Электровелосипеды далеко не новинка велоиндустрии, модели представлены во всём многообразии их форм, размеров, цветов и мощностей электродвигателя на любой вкус потребителя. По причине высокой стоимости таких велобайков многие умельцы собирают их собственноручно. Основными электрическими составляющими электробайка являются: электродвигатель, аккумулятор с зарядным устройством и контроллер.

Аккумулятор для электровелосипеда

Готовые наборы для перевоплощения обычного велосипеда в электрический в ассортименте имеются в продаже, но в целях экономии средств зачастую оснащают транспортное средство подходящими моторами, снятыми с различной электрической утвари. Если вы уже практически переоборудовали свой байк в электровелосипед и дело осталось только за аккумулятором, то вариантов в принципе немного — купить готовый или сделать аккумулятор для велосипеда своими руками, собрав его из ячеек.

Аккумуляторная батарея — важнейшая незаменимая деталь электробайка, сердце всего механизма, с помощью которого и обеспечивается питанием велосипедный двигатель. Если источник питания разрядится или выйдет из строя, придётся по старинке крутить педалями.

Виды аккумуляторов, устанавливаемых на велосипед

Отличаются аккумуляторы по многим параметрам, от которых зависят технические показатели электробайка и, соответственно, цена вопроса. По видам могут быть:

• литий-ионный аккумулятор;
• никель-металл-гидридный;
• свинцово-кислотный.

Литиевые

Наиболее удачный вариант для оснащения электрического велосипеда — литиевые батареи, обладающие высокой ёмкостью. Они являются самыми высококачественными источниками энергии, имеют больший срок эксплуатации в сравнении с остальными, низкий вес, но и отличаются, благодаря своим характеристикам, высокой ценой.

Различают несколько разновидностей литиевых энергонакопителей для велосипедов:

• литий-марганцевые;
• литий-полимерные;
• литий-железо-фосфатные.

Все литиевые батареи разнятся по своему химическому составу, но являются экологически чистыми, поскольку герметичны и не содержат ядовитых веществ.

Срок службы таких аккумуляторов до 5 лет, количество циклов зарядки до 1000, за исключением железо-фосфатных, самых мощных и дорогостоящих из всех, срок эксплуатации которых при правильном уходе может достигать 10 лет, до 2000 циклов.

В любой батарее должны быть сбалансированы все элементы: эту функцию выполняет специальная плата BMS (Battery Management System) — система управления. Кроме выравнивания заряда ячеек, она полностью контролирует процесс заряда и разряда батареи. На заводских накопителях плата установлена по умолчанию, а на самодельный источник питания придётся устанавливать, чтобы увеличить срок эксплуатации своего творения и не выполнять работу за BMS.

Никель-металл-гидридные

В составе никельсодержащего аккумулятора смесь никеля с другими металлами. Такие батареи довольно лёгкие, находятся в средней ценовой категории. Срок их службы составит около 3 лет, 850 циклов зарядки.

Свинцово-кислотные

Чаще всего производители ставят на велосипед свинцовый аккумулятор, отличающийся высокой энергоёмкостью, низким уровнем саморазряда, минимальной ценой. Но при этом такие аккумуляторы недолговечны, имеют больший вес, значительно уступая по своим характеристикам литиевым. Срок службы 2 года, приблизительно 700 циклов зарядки.

Основные параметры батарей:

• Напряжение, измеряемое в вольтах. Батарея может выдавать 12, 24, 36, 48 вольт.
• Ёмкость — это вся запасённая энергия батареи до полной её разрядки, измеряемая в ампер-часах. Чем больше ёмкость, тем дольше велосипед проедет без подзарядки.
• Мощность, измеряемая в ваттах. Кроме мощности самих ячеек, на этот показатель влияет также плата BMS, контролирующая безопасность батареи, ограничивая мощность в случае необходимости.

Собираем литиевую батарею

Литиевые батареи для велоаккумулятора

Для того чтобы собрать аккумулятор для велосипеда, нам понадобятся:

• несколько литиевых элементов;
• соединительные провода, разъёмы;
• коробка или кейс, т. е. любая подходящая ёмкость, металлическая либо пластиковая;
• амперметр;
• паяльник;
• зарядное устройство.

Батареи складываем в пакеты попарно, учитывая полярность (элементы должны быть с параллельным соединением). Последовательно соединяем пакеты между собой, выводим охапку проводов с плюсом, уже соединённую, и так же поступаем с минусом.

Аккумулятор для велосипеда с выведенными проводами

Хорошо стянуть все элементы и сложить в приготовленную ёмкость. Желательно сразу же припаять плату BMS, чтобы приложенные усилия окупились долгим сроком службы.

Велоаккумулятор в чехле

Вести провода наружу из коробки следует из заранее просверлённых отверстий, затем к верхней части присоединить штекер, через который будет осуществляться зарядка. Все отверстия бокса обязательно должны быть герметизированы.

Теперь остаётся только подключить кабель готового аккумулятора к электродвигателю ну и, конечно же, заняться размещением источника питания на конструкции велосипеда.

Велосипед с самодельными аккумуляторами

Сохранить на дольше работоспособность энергонакопителей поможет своевременная зарядка, соблюдение температурного режима и благоприятные условия хранения.

Как сделать фару на велосипед самостоятельно? Как выбрать подходящий светодиод для фонаря? Детали, которые вам понадобятся, способ сборки и крепления на велосипед.

Как сделать велосипед из дерева своими руками. Рама из дерева не только стильный, но и практичный элемент велосипеда. Создаём прочную деревянную конструкцию.

Если вы мастер на все руки и любите создавать интересные вещицы, почему бы не научиться изготавливать самодельные велосипеды. На велобайке можно колесить по городу, хвастаться необычным самодельным сооружением перед соседями, а главное — показать сыну, какими талантами обладает его отец, научить основным приёмам и ещё больше упрочить понятие «хозяина» в доме.

Источник

Как сделать аккумулятор своими руками для велосипеда

Всем привет! В этом видео я покажу Вам какую аккумуляторную батарею собрал мой друг для своего электро велика. За основу взяты литий-ионные элементы 18650 от старых аккумуляторные батарей ноутбука, все они прошли несколько циклов заряда и разряда при тестирование ёмкости прибором аймакс Б6. Элементы с ёмкостью более 2000 миллиампер часов попали в эту сборку, всё что меньше ушли в другие самоделки и гаджеты типа радиоприемник металлоискатель или фонарик. Отобрано было 80 элементов 18650.

Аккумуляторы вставляются в кассетницу, сделанную из пластин гетинакса. Чертежи кассетницы, количество вертикальных и горизонтальных пластин показаны на рисунке 1. Если у Вас нет желания выпиливать такую кассетницу самому, ее можно купить из Китая (ссылка в описании). Электрическое соединение элементов в батарею показано на рисунке 2. Данное подключение даёт возможность после поездки рассоединить все элементы и промониторить каждый элемент на работоспособность. В таком случае, при выходе из строя хотя бы одного элемента, у Вас будет возможность его заменить. Во-вторых, отказаться от дорогостоящих балансиров при зарядке данных батрей. В-третьих, батарею можно будет заряжать поэлементно, поблочно по 8 элементов или же всю целиком в параллель соединенную, если есть мощный источник напряжения 4,2 вольта и током порядка 80 ампер. Разъемы можно применять те, которые способны выдержать ток о 10 ампер.

Рисунок 1 — Чертежи кассетницы.

Рисунок 2 — Батарея на 36в.

Как собрать литий-ионный аккумулятор на любое напряжение и ток на велосипед или гироскутер, солнечную батарею или сверхмощный Power Bank.

Обычно используют литий-ионный ячейки типа 18650 от Samsung, на АлиЭкспресс они продаются по 100 руб. за штуку. Я использую их уже достаточно давно, они хорошо себя зарекомендовали даже в лютый мороз.

Как же набрать необходимое напряжение в аккумуляторе, используя вот такие ячейки? На самом деле всё довольно просто: при последовательном соединение напряжение суммируется. Т.е., если мы используем один аккумулятор, у нас будет напряжение 3,6 вольта, если два, то напряжение будет 7,2 вольта и т.д., спаять можно хоть 100 аккумуляторов. Как же их соединить последовательно? Всё очень просто: одна за одной, к плюсу первого аккумулятора припаивается минус второго, к плюсу второго припаивается минус третьего аккумулятора и т.д. Если нам надо 36 вольт, мы соединяем 10 штук.

После того, как мы набрали необходимое напряжение, необходимо набрать нужную ёмкость: одна ячейка даёт 2600 милиампер, если нам нужна большая ёмкость, можно ставить 2 ячейки, соединив их параллельно, тогда уже получится 5200 милиампер. Корпус для полученного аккумулятора можно сделать самостоятельно либо купить. Как собрать аккумулятор практически, смотрите в видео:

Как заряжать полученный аккумултор? Можно заказать на АлиЕкспресс готовую зарядку, можно использовать лабораторный блок питания, либо сделать его самостоятельно.

На заметку: что бы продлить ресурс аккумулятора, необходимо заряжать его не до конца, так же как и разряжать — не до конца. Но, если его зарядить чуть чуть выше — до 4,3 вольта, то ёмкость у него значительно вырастит. Это очень удобно, когда надо проехать большое расстояние на одной зарядке.

Из этого видео Вы узнаете, как собрать литий-ионный аккумулятор для электровелосипеда своими руками.

Батарею мы будем собирать из б/у элементов типа 18650, которые извлекаются из аккумуляторных батарей от ноутбука. Имейте в виду, что такие аккумуляторы могут быть как с очень хорошими параметрами, приближенными к новым, так и полностью «убитые» и непригодные не для чего. Притом и первые и вторые могут находится в одном ноутбуке. Для начала необходимо определится, какую батарею необходимо собрать в итоге: какая ёмкость и сколько напряжение. На примере, мы собираем 36 вольт 23 ампер часа, на такую сборку нужно около 80-100 хороших элементов 18650.

Приобрести подобные батареи по небольшой стоимости можно в мастерской по ремонту ноутбуков, как правило у них их очень много. Второй вариант приобретения аккумуляторов: приобрести на торговых площадках через интернет.

Первым делом замеряем напряжение каждой батареи и записываем его на корпус. Аккумуляторы, на которых меньше 3 вольт, нужно заряжать очень маленьким током до полного заряда. Только так можно восстановить их при этом предотвратив сильного нагрева. Те аккумуляторы, которые больше 3 вольт, можно смело заряжать паспортным током (наилучший вариант — ток 1 ампер).

Следующий шаг: с помощью таблицы Exel, делаем сортировку батареек от минимальной к максимальной ёмкости, после методом подбора добиваемся, что бы на каждой параллели была одинаковая ёмкость. Далее делаем кассету для будущей сборки и приступаем к самой сборке согласно списку, сделанному в Exel. Первая параллель укладывается плюсом вверх, следующая плюсом вниз и так по очереди. После того, как будет сформирована аккумуляторная батарея, ее нужно будет правильно подключить и спаять силовые шины. Следующий этап: подключение платы BMS. Подробнее о каждом этапе сборки смотрите в видео.

Видео о самокате Xiaomi. Самокат находится в рабочем состоянии, но владельца не устраивает, что аккумулятора хватает ненадолго. Необходимо будет разобрать батарейный отсек и визуально оценить батарею, далее необходимо будет разобрать эту батарею и замерить емкость отдельно параллельных секций. Разобрав батарею, можно будет увидеть, из каких ячеек она состоит — это позволит, хоть и косвенно, но понять, оригинальный это самокат Xiaomi или нет.

Откручиваем нижнюю крышку и достаем батарею. Модель батареи — 10S2P. Снимаем изолирующие ленты. БМС стоит маленькая. В данном аккумуляторе стоит 10 параллельных ячеек и еще пять свободных секций. Что бы увеличить пробег самоката Xiaomi, мы поставим более ёмкие ячейки и получим прирост к емкости этой батареи.

Сборка акб для электровелосипеда 48в, 13s 4p | Делаем аккумулятор для электровелосипеда 14 Ач в корпусе батарейный блок Hailong G56

Как собрать li ion аккумулятор 48 вольт для электровелосипеда

Собрать Литий-Ионный аккумулятор самому очень просто и гораздо дешевле. А так же вы будете знать его настоящую ёмкость.

Источник