超强动手系列——如何自组电动车锂电
现在有电动自行车、老年代步车比较普遍,我也不能例外,给老爸买了电动三轮车,但是随车买的电瓶,基本用了一年就报废了,这不行啊,再买又能用多久?心里没底啊,但是我有十年玩航模的经历啊,锂电是我玩航模的基础啊,各种型号的电池,高级充电器,一套一套的啊,因此决定自己动手,给老爸的车换锂电。
首先,锂电的基本知识还是掌握比较好的:老爸的电动车是3kw的电机,原来用5块免维护电瓶,也就是用60v电压哦,锂电的选择上,我选择相对更安全的磷酸铁锂(电动车对电池的重量要求也没那么严格,不像航模飞机),60v的电压需要20串,按照单体标准电压3.2v,整组就是64v,单体最高3.65v,整组就是73v;
另外,锂电系统是需要均衡器的,算一下3kv/60v,标准电流应该是50A,好了,那选60A的平衡板足够了;
再算一下容量,如果全功率放电,如果用60AH的电池,就能放1.2小时,全功率的话按60km/小时的速度,应该可以跑70公里左右了,而且电机不可能全功率运行,我们这儿又是平原,因此应该能跑100km左右了,那就60AH足够了。
再确定一下充电器,60AH的电池要充满,电流小了肯定不行,至少10A,如果用10A充电的话,理论需要6个小时充满,当然按锂电的特性,不可能全程10A充,也不可能用完才充,那差不多8个小时也能充满,晚上充电,够了,那就确定选用磷酸铁锂20s,60v,10A充电器(最高电压73v)。
接下来就是进货开始动手了:
首先,电池的选择已经明确了,再就是要买全新的了,而且要买家做好分容配组了,简单点理解就是卖家提供给我的20块电池单体最好是容量基本一致,而且内阻基本一致,这样整组电池均衡性就会很好,自放电就少,不会出现短木板,另外就是特别要注意,如果不是螺丝固定的,电池单体的电级一定要卖家已经激光焊接转镍的,自己才能用烙铁轻松焊接。
全新的电池单体
电池搞定了,另一个最重要的就是均衡板了,其实均衡板的选择比较难,市面上太多,有几十元的也有几百元的,我自己航模带均衡能力的充电器就接近2000元,那还是得选好点的,这就又涉及到一个问题,那就是对60AH的单体,很多均衡板的均衡电流都很小,好像最大也就200mA,这不能够啊,研究一下,原来均衡板大多都是被动均衡的,也就是每个单体连一个电阻,如果单体电压高了,把电阻接通,通过电阻发热来消耗对应单体的电量,当然均衡电流小了啊,而且电阻发热还可能导致整个均衡板保护,问万能的度娘,原来还有能量转移方式的板子,再细分,又有飞度电容法、电感法、还有隔离充电法,飞度电容法能够针对整组能量转移,电感法的板子大多只能相邻转移,至于隔离充电法就相对比较高级了,用不上,按照我的设计容量,直接选择能够0.6A均衡的飞度电容法的均衡板。
好了,万事具备,开始动手,这里最主要的就是要用功率大些的烙铁了,能够缩短焊接时间,不至于让焊接热量过多的进入电池的电级,还有一个最重要的拉,导线的选择,因为要考虑60A的最大电流,导线不能发热,选择实用8AWG规格的硅胶线,开始焊接。
焊接工艺,还可以吧!
最后,为了能电池多用,我把60v的电池也分成了5个12v的电池包,电池焊接了航模用的xt150插头,方便多用啊。
电池用青壳纸包装,再用布基胶带包装,一切ok,效果刚刚的!
整体完工,准备包装
松下21700电芯自组60V50A电动车锂电池
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创作立场声明: 组装锂电池有风险,本文不能用于组装教程!一、风险提示
锂电有风险,入行需谨慎
自组锂电池存在一定风险,希望大家不要盲目模仿,请大家务必要了解锂电池组装和使用的种种风险,本文只是把自己组装过程简单展现,不能用做组装教程,切记切记,道路千万条,安全第一条!
二、背景目的及理论基础
2.1、背景及目的
家住中原某城市,禁摩,道路拥堵停车难,日常电动车出行为主,喜欢周边逛玩,续航要求至少100公里,只喜欢中小型电动车(体格大的操控不便)。
有一辆15年买的艾玛简易款,原车48/12铅酸,350W博世电机,新车中等速度夏天续航40公里(本人体重80公斤)。原电池仓310*200*100,今年初网上学习了下如何自组锂电池,随后就用三元大单体自组了48/40的电池组,极速30公里,续航140公里+,又加装了亮度高的车灯,车座换成一体型摩托车车座增加了舒适度,加装了后货架,成为了我心爱的小摩托!
刚弄好还没爽够,被媳妇征用了,理由是距离地铁站太远,实际上只有几百米,就寻思着再弄一辆。
刚好家里有一辆16年购买的雅迪龟王电动车,电池报废了,但车况甚好!就它了!
2.2、理论基础
原车电池仓3+2形式,一高一低,简单处理后做了一个不锈钢电池仓塞了进去,新电池仓尺寸为250*230*170,尺寸很尴尬,大单体塞不进去17块,本着最大化利用空间且省钱的原则,决定采用特斯拉21700,17串10并组装60/50的电池组,PACK后重量预计约25斤。以后想要增加续航的话再弄一组40安时的电池放坐桶即可,那就是后话了。
今天的主角
尴尬的3+2高低电池仓
特斯拉21700电芯是松下生产的,NCA结构的三元锂,标称容量4800mah,据说可持续3C放电,最大1C充电,能量密度和811一致,但比811安全。市面上电芯均为模组拆机,它原正极为铝,拆机后焊接了镀镍新正极帽,重新套皮,分容后流入市场,相比其他拆机电芯,普遍认为该电芯一致性较好。
原车60/20铅酸,控制器低压保护52V,限流30A,雅迪GTR电机,功率不详(电机上没有标明,估计600瓦可能性较大),新车夏天中等速度续航65公里左右(车架很重)。控制器30A的最大放电电流对于10并的电芯根本不叫事,温度升高都很小。但是启动压降和控制器低压保护会造成电池组单串3.1-3.2V时停止放电,约20%电量无法完全放出。50安时的电量只能利用40安时,由于相比铅酸电池组重量减轻40斤,同等条件续航估计是之前的2.5倍,即为150公里。并且最高速度和加速度应该有明显提升。
三、材料准备
工欲善其事必先利其器,工具类:手持式点焊机+万用表+内阻仪+恒温电烙铁,以及裁纸刀、剪刀、钳子等家庭常备工具。
主材:21700电芯170颗,某主动均衡保护板,8A充电器,定位器。
辅料:电池支架、正极青稞垫片、青稞纸、EVA减震胶、纤维胶带、高温胶带、704硅橡胶、环氧板、二并镍带、硅胶线、安德森插头、品子公头、电工胶布、热缩管/热缩膜等常规辅料。
万用表+内阻仪
恒温电烙铁+焊丝+镍带
手持式点焊机
特斯拉21700电芯
电芯特写(负极标志性的三道抓)
辅料1
四、组装过程
我买的电芯分容后容量在4950-4980mah,用内阻仪测量,内阻在12.0-13.0豪欧之间,电压3.69-3.70,静置几天后再次测量,无任何明显变化,感觉一致性还可以,手头暂无容量测试仪,没有测试容量。
电芯质量通过内阻仪或者容量测试仪均可鉴定,这款电芯内阻正常在12-16之间,极品的在11-12之间,内阻越低越好。
该款电芯正极为后加,不建议用烙铁焊接,高温正极容易脱落,甚至内部隔膜损坏,从而造成电芯报废!
内阻相近的10颗组成一串,一共17串。点焊机提前调试好,我用的0.15的二并镀镍镍带,可持续通过30A电流,每个正负极我点了3次,一共6个焊点,经测试很结实。
焊接前其余位置用绝缘物遮挡,防止意外短路或者焊渣掉落,焊接完一串后,立马用胶带包裹镍带,再依次进行。
我采用下面9串+上面8串,中间用环氧板和减震胶隔开,最上面放保护板和定位器,总正极和总负极用了双层镍带,焊接好后分别用高温胶带、青稞纸绝缘处理,再用环氧板贴在6个面,再用纤维胶带缠紧后套上热缩膜。
支架+二并镍带点焊效果
用来测试的半成品
PACK后的成品
五、充放电及上路测试
组装后,压差0.005左右,测试没问题后,关闭了均衡功能(因为我想看看充放电时压差变化),充电时候压差最大0.015,温度32左右(室温28),手触镍片位置仅有微热感。 一旦停止充电后,压差立马恢复到0.005左右,温度会降至室温。
我买的71.4V 8A充电器有些虚标,实测空载电压只有71V,电流最大只有7.5A,市面便宜充电器基本上都是一套方案做出来的,壳子不同而已,相比之下,我买的这个虚标并不严重,基本上达到了买之前的心里预期的。
断断续续用了7天时间把电用完,累计骑行165公里,最大速度45㎞/h,其中以40㎞/h以上的速度累计骑行约35公里,市区内各种频繁急刹、起步,直到控制器低压保护,共放出电量39AH,剩余14AH,约27%没有放出。
骑行初期加速和最大速度较之前的铅酸有明显提升,但115公里后因为压降原因使得最高速度和加速度有所降低,最高速度降至40km/h。160公里后有明显顿挫感,最高速度进一步降低,直至低压保护后无法行驶。
放电过程中压差始终保持在0.005左右,温度32-35左右。
定位器我给装到了电池里,很灵敏,不费电,可实时定位,设置电子围栏很方便。
注明:速度和续航均为GPS实测,中间休息计时器没有关。
满电状态
低压保护时电池状态
满电续航总里程+轨迹
内置了定位器
六、关于保护板
本来想买蚂蚁的保护板,客服说话不好听,我花钱看你脸色啊!同等价位买个主动均衡的不香吗?
这个保护板个头壮硕
,差点塞不下,优缺点如下:
1、主动均衡技术,只要压差达到设定,就能开启均衡,不论充放电,可手动关闭均衡。原理是高电压电芯把电量通过电容转移到低电压电芯,周而复始,直至压差低于设定压差。
2、工作时功耗1瓦左右,待机时0.6瓦左右。没有总开关设计,电池长期不用的话,保护板耗电量累计起来还是蛮大的!
3、蓝牙信号稍差,保护板必须连接充电器才能激活使用。
4、APP操控界面简洁,设置简单。
其实,只要电芯状况好,就用不到均衡功能,我的均衡功能一直没有开启。
七、友情提示
锂电有风险,入行需谨慎
珍爱生命,远离811
如果自组,需要一定动手能力,保质保量还省钱。如果买成品,三无产品出问题伤到人后果不堪设想,建议选择有品牌有保险公司承保那种,虽然品牌货不代表质量好,但至少出事了还能有个念想。如果不是刚需,老老实实铅酸吧,安全第一!
1、组装过程要尽量避免误触引发的短路。
2、需严格做好防震、防穿刺、防水、绝缘工作。
3、想好了再进行下一步,不要莽撞!
4、建议买个定时器形成双保险防过充!
5、保护板参数设置的保守一些,安全第一!
6、不要室内充电,要炸就炸车,别炸到人
,有条件尽量每年检修一次!
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