Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
15 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

12 вольтовый аккумулятор из 18650

12 вольтовый аккумулятор из 18650

По какой схеме нужно собирать аккумуляторную батарею на на 12 Вольт и 7 Ампер-часов из литий-ионных элементов 18650?

Какую схему защиты применить для недопущения переразряда 18650?

Как это сделать своими руками?

12 В из литий-ионных аккумуляторов получается плохо. При трех последовательных элементах свежезаряженный аккумулятор будет выдавать около 12 В, а конечное напряжение составит 9 В. При четырех — начальное 16 В, конечное — 12. Выбирайте из этих двух вариантов.

Для емкости 7 А*ч следует соединить три элемента емкостью 2,5 А*ч (будет с небольшим запасом) И уже группы по три параллельно соединять последовательно. Элементы нужно подобрать таким образом, чтобы был минимальный разброс внутреннего сопротивления в каждом из элементов каждой группы и суммарная емкость каждой из трех (или четырех групп) была одинакова.

Батарею необходимо снабдить платой BMS, обеспечивающей балансировку и защиту от перезаряда и переразряда в каждой из групп. Обязательно нужно проверить ее работоспособность.

По какой схеме нужно собирать аккумуляторную батарею на на 12 Вольт и 7 Ампер-часов из литий-ионных элементов 18650?

Какую схему защиты применить для недопущения переразряда 18650?

Как это сделать своими руками?

12 В из литий-ионных аккумуляторов получается плохо. При трех последовательных элементах свежезаряженный аккумулятор будет выдавать около 12 В, а конечное напряжение составит 9 В. При четырех — начальное 16 В, конечное — 12. Выбирайте из этих двух вариантов.

Для емкости 7 А*ч следует соединить три элемента емкостью 2,5 А*ч (будет с небольшим запасом) И уже группы по три параллельно соединять последовательно. Элементы нужно подобрать таким образом, чтобы был минимальный разброс внутреннего сопротивления в каждом из элементов каждой группы и суммарная емкость каждой из трех (или четырех групп) была одинакова.

Батарею необходимо снабдить платой BMS, обеспечивающей балансировку и защиту от перезаряда и переразряда в каждой из групп. Обязательно нужно проверить ее работоспособность.



В этой статье мастер-самодельщик проведет нас по всем этапам сборки батареи, от выбора материала до окончательной сборки. Радиоуправляемые игрушки, батареи ноутбуков, медицинские приборы, электровелосипеды и даже электромобили используют аккумуляторы в основе которых элемент питания 18650.

Батарея 18650 (18*65 мм) — это размер литий-ионной батареи. Для сравнения обычные батарейки формата АА имею размер 14*50 мм. Конкретно эту сборку автор делал для замены свинцово-кислотного аккумулятора в изготовленной им ранее самоделки.

Инструменты и материалы:
— Аккумуляторы 18650 ;
— BMS (Battery Management System) ;
— Никилиевая полоса ;
— Индикатор уровня заряда батареи ;
-Выключатель;
-Разъем;
— Держатель аккумуляторной батареи 18650 ;
-Винты 3M x 10 мм;
-Аппарат точечной контактной сварки;
-3D-принтер;
-Стриппер (инструмент для снятия изоляции);
-Фен;
-Мультиметр;
-Зарядное устройство для литий-ионных батарей;
-Защитные очки;
-Диэлектрические перчатки;

Некоторые инструменты можно заменить на более доступные.

Шаг первый: выбор аккумуляторов
Первым делом нужно выбрать правильные аккумуляторы. На рынке представлены разные батареи от $ 1 до $ 10. По утверждению автора лучшие аккумуляторы фирм Panasonic , Samsung , Sanyo и LG. По цене они дороже других, но зарекомендовали себя хорошим качеством и характеристиками.
Не советует автор покупать батареи с названиями Ultrafire, Surefire и Trustfire. Это батареи которые не прошли контроль качества на заводе и были куплены по бросовой цене и перепакованы под новым названием. Как правило в таких батареях отсутствует заявленная емкость и есть риск возгорания при заряде-разряде.
Для своей самоделки мастер использовал аккумуляторы фирмы Panasonic емкостью 3400 мАч.

Читайте так же:
Самодельные колеса для мотоблока нева





Шаг пятый: расчет батарей
Для проекта мастеру нужна батарея с напряжением 11,1 В и емкостью 17000 мАч.
Емкость батареи 18650 составляет 3400 мАч. При параллельном соединении пяти аккумуляторов получаем емкость равную 17000 мАч. Обозначают такое соединение Р, в данном случае 5Р

Одна батарея имеет напряжения 3,7 В. Что бы получить 11,1 В нужно соединить последовательно три батареи. Обозначение S, в данном случае 3S.

Итак для получения нужных параметров нужно три секции, состоящих каждая из пяти параллельно соединенных аккумуляторов, соединить последовательно. Пакет 3S5P.


Сверху устанавливает вторую ячейку.

Шаг седьмой: сварка
Отрезает четыре никелевые полосы, для параллельного соединение, с запасом в 10 мм. Отрезает десять полосок для последовательного соединения.

Укладывает длинную полоску на + контакты первой (при переворачивании она так и останется первой) параллельной ячейки 5Р. Приваривает полосу. Приваривает полоски одним концом к + третей ячейки другим к — второй. Приваривает длинную полосу к + третей ячейки (поверх пластинок). Переворачивает блок. Приваривает пластинки с обратной стороны учитывая, что теперь параллельно соединяем третью, а параллельно-последовательно первую и вторую секции (учитывая что ее перевернули).




Шаг восьмой: BMS (Battery Management System)
Сначала немного разберемся что такое BMS.
BMS (Battery Management System) – это электронная плата, которая ставится на аккумуляторную батарею с целью контроля процесса её заряда/разряда, мониторинга состояния аккумулятора и его элементов, контроля температуры, количества циклов заряда/разряда, защиты составных аккумуляторной батареи. Система управления и балансировки обеспечивает индивидуальный контроль напряжения и сопротивления каждого элемента аккумулятора, распределяет токи между составными аккумуляторной батареи во время зарядного процесса, контролирует ток разряда, определяет потерю емкости от дисбаланса, гарантирует безопасное подключение/отключение нагрузки.

На основе получаемых данных BMS выполняет балансировку заряда ячеек, защищает аккумулятор от короткого замыкания, перегрузки по току, перезаряда, переразряда (высокого и чрезмерно низкого напряжения каждой ячейки), перегрева и переохлаждения. Функциональность BMS позволяет не только улучшить режим эксплуатации аккумуляторных батарей, но и максимально увеличить срок их службы.

Важными параметрами платы является количество ячеек в ряду, в данном случае 3S, и максимальный разрядный ток, в данном случае 25 А. Для данного проекта мастер использовал плату со следующими параметрами:
Модель: HX-3S-FL25A-A
Диапазон перенапряжения: 4,25

Батарея (электротехника)

Батарея (фр.  batterie ) — два или более соединённых параллельно или последовательно электрических элементов. Обычно под этим термином подразумевается соединение электрохимических источников электроэнергии/электрического тока (гальванических элементов, аккумуляторов, топливных элементов).

В электротехнике источники электроэнергии (гальванические элементы, аккумулятор), термоэлементы или фотоэлементы соединяют в батарею, чтобы получить напряжение, снимаемое с батареи (при последовательном соединении), силу тока или ёмкость (при параллельном соединении), образованного источника больше, чем может дать один элемент.

Прародителем батареи последовательно соединённых электрохимических элементов можно считать вольтов столб, изобретённый Алессандро Вольта в 1800 году, состоящий из последовательно соединённых медно-цинковых гальванических элементов.

Батарейкой в обиходе обычно не совсем корректно называют одиночные гальванические элементы (например, типа АА), которые в батарейных отсеках различных устройств соединяются в батарею для получения необходимого напряжения.

Батареей называют и цепь, содержащую только пассивные электрические элементы: резисторы (для увеличения рассеиваемой мощности или изменения сопротивления), конденсаторы (для увеличения ёмкости или увеличения рабочего напряжения), изменения ёмкости. Такие устройства, снабжённые элементами коммутации — переключателями, гнёздами и т. п. часто называют магазинами (магазин сопротивлений, магазин ёмкостей).

Читайте так же:
Схема усилителя для сабвуфера своими руками

Содержание

Конструкция [ править | править код ]

Международные универсальные коды переработки батарей и аккумуляторов

Аккумуляторная батарея конструктивно выполняется, как правило, в едином корпусе в котором находятся несколько соединённых электрически аккумуляторных элементов. Наружу корпуса выведены обычно 2 контакта для подсоединения к зарядному устройству и/или потребляющей цепи. Аккумуляторная батарея может иметь также вспомогательные устройства, обеспечивающие эффективность и безопасность её эксплуатации: термодатчики, электронные устройства защиты как аккумуляторных элементов, входящих в состав батареи, так и батареи в целом (например, у литий-ионного аккумулятора). Аккумуляторная батарея и батарея гальванических элементов используется в качестве источника постоянного тока.

В основном под элементами питания подразумевают химический источник тока, однако существуют элементы и батареи на иных физических принципах. Например, ядерные элементы питания на бета-распаде (так называемые бета-вольтаические элементы питания     (англ.)  ( рус. ). [1] [2]

Последовательное соединение [ править | править код ]

Чаще всего электрохимические элементы в батарее соединяются последовательно. Напряжение отдельного элемента определяется материалом его электродов и составом электролита и не может быть изменено. Последовательное соединение нескольких элементов повышает выходное электрическое напряжение батареи, причём полное напряжение батареи при последовательном соединении равно сумме напряжений всех элементов. Предельный отдаваемый ток последовательной батареи не превышает тока самого слаботочного элемента.

Недостаток последовательного соединения — неравномерность разрядки и зарядки при неоднородных элементах, входящих в батарею, при элементарном включении в цепь зарядки/разрядки, более ёмкие элементы недоразряжаются, а менее ёмкие переразряжаются. Для некоторых типов аккумуляторных элементов, например литиевых, переразряд ведёт к выходу их из строя. Поэтому батареи литиевых элементов обычно снабжаются встроенными или внешними электронными схемами управления оптимизации разряда. Аналогичные проблемы возникают при заряде батареи аккумуляторных элементов. Так, как при последовательном соединении электрический заряд, протекший через каждый элемент, равен, это ведёт к перезаряду менее ёмких элементов и недозаряду более ёмких. Ёмкость даже однотипных элементов немного разнится из-за неизбежного технологического разброса и может стать существенно разной после многократных циклов заряда/разряда. Поэтому современные батареи аккумуляторов обычно снабжаются электронными схемами оптимизации заряда.

Примером аккумуляторной батареи с последовательным соединением аккумуляторных элементов является любой автомобильный аккумулятор, содержащий 6 или 12 элементов.

8,4-вольтовая Ni-MH батарея типоразмера 7HR22 («Крона») из 7 последовательно соединённых миниатюрных Ni-MH аккумуляторов по 1,2 В

Как не надо делать Li-Ion батареи

Как не надо делать Li-Ion батареи

Сборка Li-Ion батареи своими руками – задача посильная, но для ее успешного решения нужен ответственный подход и опыт в выполнении электромонтажных работ. Конструкторы-любители при создании аккумуляторных батарей нередко допускают ошибки, которые приводят к ухудшению характеристик, уменьшению срока службы АКБ и другим негативным последствиям. Поэтому с технической точки зрения большинство самодельных литиевых батарей уступает заводским аналогам.

При сборке литиевой АКБ из отдельных ячеек в домашних условиях трудности возникают уже на этапе отбора ячеек с одинаковыми характеристиками. При профессиональном производстве аккумуляторных батарей ячейки тщательно тестируются, и для объединения в одном корпусе отбираются элементы с отличиями в параметрах не больше десятых долей процента.

Конструкторы-любители традиционно собирают АКБ из имеющихся ячеек с заметно отличающимися характеристиками. При эксплуатации таких батарей происходит их разбалансировка и преждевременный износ, несмотря на использование BMS платы. Далее рассмотрим популярные ошибки начинающих мастеров и расскажем, как сделать литий-ионный аккумулятор своими руками без ущерба для качества.

Читайте так же:
Вакуумный насос для кондиционеров своими руками

ТОП-5 ошибок при домашней сборке литиевых АКБ

  1. Использование в одной сборке элементов питания с отличающимися параметрами – например, новых и старых, взятых из разобранной батареи ноутбука. Каждую ячейку в дальнейшем нужно балансировать – выравнивать ее рабочие параметры по отношению к другим элементам питания. Чем больше элементов используется в батарее, и чем сильнее отличаются их характеристики, тем выше вероятность выхода части ячеек из строя.
  2. Идея сделать самому литиевую АКБ из аккумуляторов сомнительного качества. Такое решение в лучшем случае приведет к бесполезной трате времени и сил.
  3. Неправильный расчет напряжения и емкости собранной батареи. Напряжение рассчитывается как сумма значений последовательно соединенных ячеек. У Li-Ion аккумуляторов номинальное напряжение составляет 3,7 В, а у ячеек типа LiFePO4 – 3,2 В. Емкость батареи рассчитывается как суммарное значение параллельно соединенных ячеек. В среднем Li-Ion аккумуляторы типоразмера 18650 имеют емкость 2,6–3,5 Ач. Но часто на аккумуляторах указывается ложное значение емкости, поэтому завышенные в несколько раз значения должны вызвать подозрение.
  4. Сборка ячеек по неправильной схеме. Перед тем, как сделать литиевую батарею, нужно продумать оптимальную схему сборки ее элементов. Напряжение батареи обязательно должно соответствовать напряжению электромотора и контроллера. Например, чтобы получить Li-Ion батарею напряжением 24 В, нужно последовательно соединить 6 ячеек типоразмера 18650 (обозначение 6S в схеме). Для получения АКБ на 36 В используется схема 10S, для 48 В – 13S, для 60 В – 16S. Коэффициент возле буквы Р в схеме означает количество параллельно соединенных ячеек и влияет на суммарную емкость батареи. Например, по схеме 10S5P из Li-Ion аккумуляторов формата 18650 можно собрать АКБ напряжением 36 В и емкостью 13–17,5 Ач, в зависимости от емкости используемых элементов.
  5. Пайка Li-Ion аккумуляторов – при нагреве от паяльной станции или паяльника происходит разрушение их структуры и безвозвратная потеря емкости. Кроме ухудшения характеристик ячеек, пайка может навредить защитному клапану – элементу безопасности, находящемуся под «+» контактом. Он выдерживает температуру до 120 °С. Более того – пайка не обеспечивает необходимую надежность соединения при перегреве, а припой уязвим перед воздействиями внешних факторов. Поэтому вместо пайки рекомендуется:
  • контактная (точечная) сварка литий ионных аккумуляторов своими руками;
  • использование специальных держателей – холдеров с пластиковым корпусом и предусмотренными контактами для пайки без опасности перегрева ячеек;
  • применение мощных неодимовых магнитов;
  • склеивание;
  • применение жидкого пластика.

Как сделать литиевый аккумулятор своими руками

Перед сборкой Li-Ion батареи нужно выбрать схему соединения ячеек и приготовить все необходимое: элементы питания с одинаковыми параметрами, никелевые полосы для их соединения, аппарат для точечной сварки и т.д. В крайнем случае, можно воспользоваться и пайкой, но обязательно брать низкотемпературный припой и воздействовать на ячейки кратковременно. Паяльник лучше использовать мощный (от 80 Вт), но быстро, чтобы место припоя не успевало нагреться.

Сборка батареи производится по следующему алгоритму:

  1. Устанавливаем ячейки в холдеры – необязательно, но удобно.
  2. Отрезаем никелевые полосы для их соединения.
  3. Соединяем ячейки при помощи точечной сварки в соответствии с выбранной схемой.
  4. Выбираем подходящую по параметрам BMS плату и припаиваем ее к концам батареи согласно схеме.
  5. Устанавливаем индикатор заряда, выключатель индикатора, разъем для подсоединения зарядного устройства или нагрузки.
  6. Помещаем АКБ в корпус.
  7. Тестируем ее работу.

Самостоятельная сборка батареи – увлекательный процесс, но для его успешного выполнения нужны определенные навыки, знания и материалы. При даже частичном их отсутствии лучше не рисковать, а поручить сборку литиевой АКБ с нужными характеристиками профессионалам.

Читайте так же:
Схема плазмореза своими руками из инвертора

Читайте в нашей предыдущей статье об аккумуляторах для электромобилей – их типах, сроке службы, особенностях подзарядки.

12 вольтовый аккумулятор своими руками

Самодельные зарядные устройства для аккумуляторов обычно имеют очень простую конструкцию, а дополнительно к тому и повышенную надежность как раз ввиду простоты схемы. Еще один плюс от изготовления зарядки своими руками — относительная дешевизна комплектующих и как результат — невысокая себестоимость прибора. Основная задача подобной техники — поддерживать на требуемом уровне заряд аккумуляторной батареи автомобиля в случае необходимости. Если разрядка АКБ произошла рядом с домом, где есть нужное устройство, то проблем не возникнет. В противном случае, когда нет подходящей техники для питания аккумулятор, и средств тоже недостаточно, можно собрать прибор своими руками. Необходимость использования вспомогательных средств для подпитки АКБ автомобиля обусловлена в первую очередь низкими температурами в холодное время года, когда наполовину разряженная аккумуляторная батарея представляет собой главную, а иногда и вовсе не разрешимую проблему, если только вовремя не подзарядить АКБ. Тогда самодельные зарядные устройства для питания автомобильных аккумуляторов станут спасением для пользователей, которые не планируют вкладываться в такую технику, по крайней мере, в данный момент. До определенного уровня АКБ авто может получать питание от самого транспортного средства, а если точнее, от электрогенератора. После этого узла обычно устанавливается реле, ответственное за установку напряжения не более 14,1В. Чтобы аккумуляторная батарея зарядилась до предела, необходимо более высокое значение данного параметра — 14,4В. Соответственно, для реализации такой задачи как раз и применяются АКБ. Основные узлы данного устройства — трансформатор и выпрямитель. В результате на выход подается постоянный ток с напряжением определенной величины 14,4В. Но почему наблюдается разбег с напряжением самой батареи — 12В? Это делается с целью обеспечения возможности зарядить АКБ, разряженной до уровня, когда значение данного параметра аккумулятора приравнивалось 12В. Если зарядка будет характеризоваться таким же по значению параметром, то в результате питание АКБ станет сложно выполнимой задачей. Смотрим видео, самое простое устройство для заряда АКБ: Но здесь есть нюанс: Принцип функционирования, которым отличается любое, даже самое простое зарядное устройство для питания автомобильного аккумулятора, заключается в повышении уровня сопротивления, что приведет к снижению зарядного тока. Соответственно, чем больше значение напряжения стремится к 12В , тем меньше ток. В спешке велик соблазн изменить значение этого параметра на большее, однако, это чревато негативными последствиями для самой аккумуляторной батареи. Основные элементы простой конструкции: Если правильно последовательно подключить их к АКБ, можно добиться желаемого — аккумуляторная батарея будет заряжена через 10 часов. Но любителям экономить электроэнергию такое решение может не подойти, потому как расход в этом случае составит порядка 10 кВт. Работа полученного устройства характеризуется невысоким КПД. Но для создания подходящей модификации придется несколько видоизменить отдельные элементы, в частности, трансформатор, мощность которого должна быть на уровне Вт. При наличии старой техники, подойдет данная деталь из обычного лампового телевизора. Для организации системы вентиляции пригодится кулер, лучше всего, если он будет от компьютера. Когда создается простое зарядное устройство для питания аккумулятора своими руками, в качестве основных элементов выступает еще транзистор и резистор. Чтобы наладить работу конструкции, понадобится компактный снаружи, но довольно вместительный корпус из металла, хороший вариант — короб от стабилизатора. В теории такого рода технику сможет собрать даже начинающий радиолюбитель, который ранее не сталкивался со сложными схемами. Основная трудность заключается в необходимости видоизменить трансформатор. При таком уровне мощности обмотки характеризуются невысокими показателями напряжения В , ток будет равен 10А. Обычно же требуется напряжение 12В или 24В, в зависимости от типоисполнения аккумуляторной батареи. Чтобы получить такие значения на выходе устройства, необходимо обеспечить параллельное соединение обмоток. Самодельное зарядное устройство для питания аккумулятора автомобиля начинается с подготовки сердечника. Наматывание провода на обмотки выполняется с максимальным уплотнением, важно, чтобы витки плотно прилегали друг к другу, и не оставалось просветов. Нельзя забывать и об изоляции, которая ставится с интервалом в витков. Сечение провода первичной обмотки — 0,5 мм, вторичной — от 1,5 до 3,0 мм. Если учесть, что при частоте 50 Гц витков могут обеспечить напряжение 1В, соответственно, для получения 18В требуется порядка 90 витков. Далее, подбирается диод подходящей мощности, чтобы выдерживать подаваемые на него в будущем нагрузки. Лучший вариант — генераторный диод автомобиля. Чтобы исключить риск перегрева, необходимо обеспечить эффективную циркуляцию воздуха внутри корпуса такого прибора. Если короб не перфорирован, следует позаботиться об этом до начала сборки. Кулер необходимо подключить к выходу зарядного устройства. Основная его задача — охлаждение диода и обмотки трансформатора, что учитывается при выборе участка для установки. Смотрим видео, подробная инструкция по изготовлению: Схема простого зарядного устройства для питания автомобильного аккумулятора содержит еще и переменный резистор. Для нормального функционирования зарядки необходимо получить сопротивление на уровне Ом и мощность 5 Вт. Более прочих соответствует этим требованиям модель резистора КУН. Можно подобрать отличный от этого вариант, но его параметры должны быть сходными по значению с указанными. Задача резистора заключается в регулировке напряжения на выходе устройства. Модель транзистора КТ также является наилучшим вариантом из ряда аналогов. Как видно, если необходимо собрать самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, его схема более чем проста для реализации. Единственная трудность — компоновка всех элементов и установка их в корпус с последующим соединением. Но такую работу сложно назвать трудоемкой, а стоимость всех используемых деталей крайне мала. Некоторые из деталей, а, быть может, и все наверняка найдутся у радиолюбителя дома, например, кулер от старого компьютера, трансформатор от лампового телевизора, старый корпус от стабилизатора. Что касается степени эффективности, то подобные устройства, собранные своими руками, не отличаются очень высоким КПД, однако, в результате все же справляются со своей задачей. Смотрим видео, полезные советы специалиста: Таким образом, крупных вложений в создание самодельной зарядки не требуется. Наоборот, все элементы стоят крайне мало, что выгодно оттеняет данное решение в сравнении с устройством, которое можно приобрести в готовом виде. Рассмотренная выше схема не отличается высокой эффективностью, но ее главный плюс — заряженный аккумулятор авто, хоть и спустя 10 часов. Можно усовершенствовать этот вариант или рассмотреть множество других, предлагаемых для реализации. Зарядные устройства для аккумулятора своими руками. Основные элементы простой конструкции. Схема простого устройства для заряда аккумулятора.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Инструмент для обработки дерева своими руками
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector