Как сделать батарею для электросамоката

10

Сборка аккумуляторов для электровелосипедов и электросамокатов

Сегодня литий-ионные аккумуляторы являются самым популярным источником постоянного тока для бытовых и промышленных потребителей. Производители пытаются полностью перейти с никель-металлгидридных аккумуляторов на литий-ионные везде, где это возможно, так как li-ion имеет лучшие потребительские свойства по сравнению с другими типами аккумуляторов.

Типы химии литиевых аккумуляторов.

Существует несколько типов химии аккумуляторов, которые можно использовать в электротранспорте. Для сборки батарей электровелосипедов и электросамокатов используется в основном два типа химии. И в этой статье мы рассмотрим из чего лучше собирать батарею для электровелосипеда или электросамоката. То есть другими словами, какой аккумулятор для электровелосипеда лучше.

Самый дешевый вариант — это свинцовые аккумуляторы. Свинцовые аккумуляторы имеют один огромный плюс — они очень дешёвые, а также имеют и много гигантских минусов.

Они тяжёлые. Они объемные, и как следствие у них не самая высокая энергоемкость. Использовать этот вид аккумуляторов стоит лишь тогда, когда нужно дешевое исполнение и не важно какой будет вес и объем вашей батареи.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы. (LiFePO₄)

Эти аккумуляторы нравятся многим пользователям из-за большого количества циклов заряда-разряда (производители обещают их в районе 2000). Также к их плюсам можно отнести большие токи отдачи.

К минусам можно отнести вес. Он конечно же легче, чем у свинцовых аккумуляторов, но больше чем у литий-ионных. Также было замечено то, что небольшое отклонение от допустимого напряжения заряда и разряда может вывести их из строя.

Диапазон рабочих напряжений LiFePo4

Полностью разряжен 2 в

Полностью заряжен 3.65 в

Также на рынке очень много дешевого литий железо фосфата, который выходит из строя сам по себе и очень часто не отхаживает и половины от заявленных циклов.

Но в целом и литий железо фосфат вполне достойные батареи для использования в электротранспорте. Единственное, стоит обращать внимание на проверенных производителей.

Литий ионные аккумуляторы. (Li-ion)

На мой взгляд, это самая перспективная технология. Сочетает в себе высокую энергоемкость и хорошие токи отдачи.

— лёгкие и относительно безопасные

— высокие токи отдачи

Самые популярные батареи на сегодняшний день на рынке.

— цена (но учитывая энергоемкость и развитие технологий это скорее не минус, потому что существует много дешевого лития с соответствующим качеством)

— циклы заряда-разряда в среднем 250 — 1000 циклов. Почему такой разброс циклов? Об этом поподробней будет написано далее.

Литий-полимерные аккумуляторы. (Li-Po)

Самый энергоемкий из энергоемких аккумуляторов на рынке. Изготавливаются как правило в пакетах. Используются как правило в авиа моделировании, так как там нужен легкий вес и высокая мощность.

— самый легкий вид из существующих аккумуляторов

— самые мощные и существующих аккумуляторов

— невысокая надежность (при перезаряде или глубоком разряде выходит из строя; при пробивании корпуса металлическим предметом из аккумулятора вырывается пламя, дым и прочие спецэффекты).

Литий титанатные аккумуляторы.(LTO)

Литий-титанатный аккумулятор — вариант литий-ионных аккумуляторов, анод состоит из титаната лития.

Литий-титанатный аккумулятор — это достаточно новый тип ячеек. Появились сравнительно недавно.

Минимальное напряжение разряда 1,6В

Максимальное напряжение заряда 2.7в

Внутреннее сопротивление порядка 1 мОм или меньше.

Очень интересная особенность этих элементов является то что токи заряда-разряда у них одинаковые и составляют порядка 10 C.

10C, к слову сказать для тех, кто не знает это -10 емкостей батареи. Например, если ёмкость батареи здесь 10 ампер-часов, то разрядный ток 10C будет составлять 100 Ампер.

Но самая главная особенность этих элементов состоит в том что у них очень большое количество циклов заряда-разряда. По словам производителя ячейки литий титаната могут ходить порядка 30000 циклов. Это очень много. Также он не боится мороза и способен заряжаться и разряжаться при отрицательных температурах порядка — 30 градусов по Цельсию.

О минусах данного типа химии судить очень сложно, так как он появился сравнительно недавно, но уже достоверно известно то, что он обладает саморазрядом.

Как выбрать аккумулятор для электровелосипеда?

Для начала нужно определиться какой это будет велосипед: лёгкий, тяжёлый, быстрый, мощный, для прогулок, для дальних поездок. Все эти факторы нужно учитывать при выборе аккумулятора.

Как известно, пробег электровелосипеда зависит от ёмкости аккумулятора, а скорость — от напряжения.

Чем больше мощность электробайка, тем быстрее расходуется заряд батареи.

Так какой же выбрать аккумулятор для легкого электротранспорта? Мы выбрали литий-ионный, потому что он лёгкий и потому что он мощный. Многие скажут — да у него всего лишь 600 циклов заряда-разряда. Зачем он такой нужен?

Сейчас я открою вам секрет зачем это всё нужно.

Во-первых, 600 циклов заряда-разряда это — три года использования аккумулятора, после этого емкость батареи начнет падать. Её можно будет использовать и дальше, но ёмкость будет меньше номинальной.

Во-вторых, за 3 года использования батареи вам скорее всего захочется батарею мощнее, больше, быстрей и так далее. И вы скорее всего решите собрать себе другую. В общем, по потребительским свойствам литий ион больше всего подходит для легкого электротранспорта.

Если у вас тяжелый электровелосипед, то возможно вам подойдёт литий железо фосфат или литий титанат. У этих типов химии сильно больше циклов. Использовать их стоит когда нет ограничений в весе и объеме батареи.

А сейчас я раскрою вам небольшой секрет по поводу циклов заряда-разряда для литий-ионных батарей.

В интернете я натыкался на разные источники, говорящие о количестве циклов заряда-разряда. Кто-то говорит, что их 500 кто-то, говорит — что их 1000, а кто-то говорит, что их вообще 250. Кому же верить?

Не вдаваясь в подробности условно разделим виды химии литий-ионных батарей на три группы по току отдачи.

Циклы заряда-разряда литий ионных батарей напрямую зависит от типа химии.

Первая группа — не силовые элементы имеют порядка 800 циклов заряда-разряда. Токи отдачи таких батарей как правило не больше 5 ампер. Их используют в ноутбуках, в электробритвах и в бытовых электроприборах с низким потреблением тока.

Вторая группа — средне токовые элементы имеют порядка 500-600 циклов заряда- разряда. Эти элементы используют как раз в электротранспорте, потому что токи, которые они отдают в пике составляют порядка 10 ампер. И группирование этих элементов параллельно обеспечивают нужные токи для питания двигателя электротранспорта.

Третья группа — высоко токовые элементы имеют 250-300 цикл заряда-разряда. Как правило используется вейперами в мех модах, в электрических пылесосах и приборах с повышенным энергопотреблением. Так же из них можно собрать лёгкую и мощную батарею для электровелосипеда или электросамоката. Но с ограниченным цикла заряда-разряда.

Вообще цикл заряда-разряда — это не точный показатель. Это не значит, что как только ваша батарея отбегает 500 циклов она сразу выключается и перестанет давать электричество. По стечению циклов заряда-разряда емкость аккумулятора не должна упасть меньше 80% по заявлению производителя.

Также существует непроверенный слух о том, что если батарею недозаряжать на 20%, и недоразряжать на 20%, и диапазон работы батареи будет в районе 60% — то циклы жизни увеличится примерно на 50%.

Как сделать аккумулятор для электровелосипеда?

Если у вас нет аккумулятора для электровелосипеда, то у вас есть два пути.

Путь первый.

Купить аккумулятор для электровелосипеда в магазине или в Китае. В случае покупки в магазине вы заплатите за китайский аккумулятор как минимум пяти людям, которые на нём уже заработали.

1 — это производитель элементов.

2 — это продавец элементов

3 — это тот, кто собрал аккумулятор в Китае

4 — это тот, кто продал аккумулятор в Китае и переправил в Россию

5 — это тот, кто продал аккумулятор вам уже в России.

Не стоит говорить, что аккумулятор с такой наценкой должен стоить дорого, либо должен состоять из недорогих ячеек, чтобы стоить дёшево.

Несмотря на все наценки. Если вы купите аккумулятор в Китае, то вы сэкономите денег. Но при этом у вас не будет гарантии, и вы не будете знать, какие ячейки внутри и что вы покупаете. До того момента пока аккумулятор не окажется у вас.

Путь второй.

Собрать аккумулятор на заказ. Собрать аккумулятор на заказ можно в компании Технобайк или в любой другой компании занимающиеся сборкой аккумуляторов. Сегодня ситуация такова, что аккумуляторы уже собирают все кому не лень.

Собирайте аккумулятор для электровелосипеда у профессионалов, и вы получаете гарантию на работу и качественно сделанный аккумулятор.

А так же точное понимание какие ячейки внутри и на какие характеристики рассчитана батарея. А еще вы можете собрать аккумулятор треугольной, квадратной или любой другой формы, которая вам нужна.

Например, у вас есть корпус батареи, которая вставляется в раму вашего электробайка и там умерла батарея. Вы можете принести корпус и мы наполним его новыми ячейками увеличенной емкости. Тем самым у вас увеличится пробег вашего электровелосипеда. Вы получите гарантию на такую работу и точный подгон по вашим характеристикам и требованиям.

Сборка аккумуляторов самоката

Когда приходит время замены аккумулятора в электросамокате, можно просто купить подходящую модель или собрать ее самостоятельно. Первый вариант – оптимальный при условии, что вы покупаете АКБ с гарантией у проверенного производителя. Самостоятельная сборка аккумулятора для электросамоката оправдана при наличии соответствующих знаний и навыков. В таком случае вы точно будете знать, из каких элементов и как собрана ваша батарея, но и ответственность за ее работоспособность будет лежать только на вас.

Электрическая часть электросамоката включает:

• аккумуляторную батарею;
• электромотор;
• контроллер;
• органы управления – ручки тормоза и газа, выключатель питания.

Аккумуляторные батареи для современных самокатов используются литиевые: Li-Ion или LiFePO4. Литий-ионные АКБ легкие и имеют ресурс около 1000 циклов заряд-разряд. В целях безопасности они должны быть защищены от механических повреждений. Литий-железо-фосфатные батареи тяжелее аналогичных литий-ионок, но превосходят их по токам заряда и разряда, имеют больший ресурс и лучше переносят минусовые температуры. К тому же, они не воспламеняются при механических повреждениях. Конечный выбор между Li-Ion и LiFePO4 зависит от того, какие преимущества для вас важнее.

Подготовительные работы

Чтобы собрать аккумулятор для самоката своими руками, приготовьте:

• элементы питания Li-Ion или LiFePO4 – в количестве, соответствующем вашей схеме сборки;
• BMS плату – для их защиты от перезаряда, критического разряда, короткого замыкания и других опасных состояний;
• противопожарные пакеты;
• разъемы, соединительные провода;
• текстолит для электроизоляции;
• термоусадочную трубку большого диаметра;
• паяльник или аппарат для точечной сварки;
• зарядное устройство;
• амперметр.

Можно собрать батарею, полностью идентичную старому образцу, или отличающуюся от него, например, чтобы получить увеличенную емкость. Главное, чтобы новая АКБ имела аналогичные размеры и то же напряжение. Совместимость по напряжению важна для корректной работы всех электрокомпонентов. Совпадение размеров особенно важно для аккумуляторных батарей, которые располагаются в деке или рулевой стойке электросамоката. Если же АКБ находится на багажнике, в сумке или кейсе на руле, ее форму и размеры допустимо изменить.

Как снять аккумулятор с самоката

Выполнить замену АКБ можно в специализированной мастерской или самостоятельно. Часто батарея находится внутри деки (платформы) электросамоката. Для ее демонтажа необходимо снять нижнюю панель, перевернув транспортное средство вверх колесами и отщелкнув защитную крышку. Если она зафиксирована болтами, их нужно открутить.

Далее от аккумуляторной батареи отсоединяются контакты, и отслужившая свой срок комплектующая вынимается. На ее место в дальнейшем устанавливается новая АКБ, и подсоединяются контакты. В завершение плотно закрывается крышка батарейного отсека, и проверяется работа электрокомпонентов.

Схема сборки самодельного аккумулятора для самоката

Перед тем, как поменять аккумулятор на электросамокате, нужно выбрать схему его сборки. От того, как будут соединены ячейки в батарее, зависит ее напряжение, емкость, форма и размеры. При последовательном соединении элементов питания (обозначение S в схеме) их напряжение суммируется, а емкость остается неизменной. При параллельном соединении (обозначение P) суммируются значения емкости, а напряжение не меняется.

Рассмотрим некоторые схемы соединения ячеек при сборке АКБ для электросамокатов:

Используемые ячейки

Характеристики получаемой батареи

Цилиндрические ячейки LiFePO4 типоразмера 32650 (напряжение 3,2 В, емкость 5 Ач).

Номинальное напряжение 24 В, емкость 10 Ач.

Пакеты LiFePO4 с характеристиками 3,2 В 10 Ач

«Банки» Li-Ion типоразмера 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)

Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)

Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)

Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)

Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)

Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)

Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)

Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)

Алгоритм сборки

Собирается аккумуляторная батарея так:

• проверяется схема;
• замеряется напряжение и внутреннее сопротивление ячеек – оно должно быть одинаковым;
• ячейки соединяются параллельно в соответствии со схемой (для набора емкости) – попарно помещаются в противопожарные пакеты с соблюдением полярности;
• к элементам питания присоединяются силовые и балансирные провода;
• для набора нужного напряжения пакеты соединяются между собой последовательно;
• разъемы при помощи удлинителей выводятся наружу;
• обеспечивается последовательное соединение балансирных проводов;
• ячейки плотно стягиваются между собой, помещаются в термоусадочную трубку большого диаметра и упаковываются;
• при необходимости – собранная батарея укладывается в кейс или бокс с предварительно просверленными отверстиями для вывода проводов;
• присоединяется BMS плата;
• вытягиваются провода;
• вверху присоединяется штекер для подзарядки АКБ;
• отверстия основательно герметизируются;
• кабель АКБ подсоединяется к контроллеру;
• батарея устаaнавливается на раме, багажнике, в деке или другом месте самоката.

Балансировка аккумулятора самоката

При использовании любой схемы с последовательным соединением ячеек требуется балансировка – выравнивание напряжения отдельных элементов батареи. Это необходимо для повышения безопасности эксплуатации АКБ, увеличения времени ее работы на одном заряде и продления срока службы. Разбалансировка ячеек медленно, но неуклонно ведет к деградации батареи. Эту проблему успешно решает использование балансировочного шлейфа и систем баланса.

Балансиры входят в состав плат контроллера заряда и выравнивают напряжение отдельных ячеек. Корректная балансировка напряжения – одно их важных условий для эффективной и безопасной работы аккумуляторной батареи. Новые технологии балансировки обеспечивают контроль состояния каждой ячейки и помогают избежать опасных ситуаций при эксплуатации батареи. Не требуется балансировка только в случае исключительно параллельного соединения элементов питания.

Меры предосторожности

При самостоятельной сборке литиевой батареи для электросамоката важно соблюдать аккуратность и осторожность:

• нельзя нагревать, деформировать, прокалывать элементы питания, ронять и сдавливать их;
• необходимо избегать неправильной полярности, перезаряда, короткого замыкания;
• при сильном нагреве АКБ или зарядного устройства следует прекратить их использование;
• допустимо использовать для сборки батареи только ячейки проверенного качества, без признаков повреждений.

При недостаточном объеме знаний и опыта лучше купить готовую АКБ для электросамоката или поручить ее сборку опытным мастерам. В таком случае вы получите батарею гарантированно высокого качества, без риска случайных огрехов при ее сборке и проблем при эксплуатации, к тому же, сэкономите свои силы и время.

Аккумулятор для электросамоката ⁠ ⁠

LiFePo4 аккумуляторы 32700 для электросамоката с контроллером 45 ампер рассматривал давно.

Заказал 32 скреплённых попарно точечной сваркой через никелевую ленту АКБ и BMS для литий-металлических элементов.

Имея паяльную станцию, клеевой пистолет и изоленту получилось собрать сборку 16S2P.

Никелевую ленту обязательно лудить с паяльной кислотой, но я использовал нашатырный спирт. Им тоже достаточно хорошо. Температуру на паяльной станции лучше устанавливать 420. 450 градусов.

Без ошибок не обошлось, не учёл, что горячий клей токопроводящий и тонкие балансировочные провода от него в двух местах расплавились и словили коротыша на минус акб. Обошлось без последствий, подгорела только изоляция проводов, восстановил и проверил мультиметром все контакты на разъёме BMS относительно минуса. Каждый следующий был на 3.2 В больше предыдущего.

После проверки обмотал только изолентой, так как текстолитовые пластины не влезали по высоте в деку электросамоката.

Основное преимущество нового АКБ — это быстрая зарядка и большой ток отдачи при количестве циклов более 2000.

Главный недостаток — меньшая емкость, нежели у LiIon. 14 ампер часов хватает на 30 км, больше мне не нужно, пусковой ток выдают отличный и не деградируют от этого.

Цена вопроса: АКБ — 11500 руб, BMS — 2400 руб, расходники — 400 руб.

По-моему основное преимущество то, что в случае чего они ебнут гораздо менее эпически, чем Li-Ion.

Не понял а для чего лудить никелевую ленту если есть точечная?
Термосопли проводят ток?! Не верю.

Простите, а не ебнет??

Провода надо неплавящиеся использовать. Силикон или тефлон (мгтф)

Выравнивание емкостей банок Li-Ion аккумуляторов⁠ ⁠

Есть 91 аккумулятор, емкость каждого определяется числом от 2400 до 2900(мАч). Соединяются они по 7шт в параллель и 13 групп последовательно. Необходимо сгруппировать аккумуляторы так, чтобы получились одинаковые или максимально близкие емкости параллельно соединенных групп.

Если еще у кого-то есть подобная задача, то вот вам немного питона, который делает почти то, что нужно — https://github.com/NikasAl/BattaryTools/blob/main/battary_co.

Очень полезная штука, когда собираю батарею из кучи б.у. элементов 18650 разной емкости и внутреннего сопротивления. (Да! знаю что есть https://www.repackr.com , он вроде как удобнее — веб интерфейс НО! он не показывает номера батареек в паках, внутреннее сопротивление и вообще.. не так хорошо балансирует)

За последние 10 лет, стоимость литиево-ионных аккумуляторов упала на 88%⁠ ⁠

По последним исследованиям Bloomberg, стоимость литиево-ионных аккумуляторов упала в 2020 г. до $137 за киловатт-час. Это является падением на 13% с прошлого года с учетом инфляции. За 10 лет же реальные цены этих аккумуляторов упали на 88%. Речь идет о минимальной цене за киловатт-час независимо от размера — то есть, главным образом это достигалось не уменьшением цены за тот же самый небольшой аккумулятор (например, в батарейке AA), а увеличением количества и энергоемкости аккумуляторов за ту же цену.

Дешевые, крупные аккумуляторы являются ключевыми для производства электромобилей, а также резерва энергии в возобновляемых электростанциях (таких, как ветряные или солнечные), что позволит им бесперебойно снабжать энергией потребителей, независимо от временных погодных условий или цикла день-ночь).

Как и большинство остальных товаров, аккумуляторы тем дешевле за единицу, чем больше их производят, поэтому повышаемый спрос за счет падения цен повысит производство, что приведет к еще большему падению цен. Для литиево-ионных аккумуляторов это соотношение равно падению цен на 18% за киловатт-час за каждое удвоение ежегодного количества произведенных аккумуляторов.

Bloomberg ожидает что к 2024 г. цены на литиево-ионные аккумуляторы упадут до $100 за киловатт-час (на дополнительные 27% дешевле, чем сегодня). Эта отметка позволит электромобилям конкурировать с ДВС на рыночных условиях без государственных субсидий. Согласно дальнейшим прогнозам, к 2030 г. стоимость аккумуляторов упадет до $58 за киловатт-час, а к 2035 г. — до $44 за киловатт-час, что сделает электромобили уже значительно дешевле для потребителей чем ДВС, особенно учитывая что стоимость их обслуживания также ниже, чем в ДВС.

Три четверти всех выпускаемых литиево-ионных аккумуляторов производятся в Китае, где местные цены уже сегодня достигают менее чем $100 за киловатт-час для отдельных производителей. Внедрение электромобилей также идет более быстрыми темпами в Китае, чем где-либо еще, где значительное количество транспорта, особенно автобусов и коммерческих машин, уже переведены на электродвигатели.

Мощный недорогой электровелосипед своими руками⁠ ⁠

Привет, Пикабушники! Выкладываю еще одну свою статью с хабра, на сей раз про электровелосипед.

Однажды, еще будучи обычным деревенским школьником, в автомобильном журнале я увидел небольшую заметку о электровелосипеде, построенным каким-то иностранным энтузиастом, и который умел разгоняться до 40 км/ч и имел запас хода в 70 километров. После этой небольшой заметки я бросил безуспешные попытки завести старый двигатель от бензопилы Дружба и понял, что будущее наступило. На дворе было начало двухтысячных.

Потом была учеба в ВУЗе, и первая постоянная работа. Работа была не ахти какая, 4-хдневка сменялась трехдневкой, времени было много, а денег мало, и мысли потихоньку снова возвращались к идее построить электровелосипед. Интернет был мне не так доступен как сейчас, да и он, интернет, не был завален таким количеством информации по самодельному и не очень самодельному электротранспорту, не было такого количества всевозможных комплектующих. И в голове рождались сумасшедшие идеи и фантастические конструкции из болгарок, электрорубанков, стартеров… Помню даже была идея разместить на ободе неодимовые магниты, а на перьях с двух сторон от колеса электромагниты.

Невоплощенная мысль то забывалась, то разгоралась с новой силой, но потребовалось еще лет 10 для того, чтобы она начала превращаться в реальность.

Я не пошел стандартным для многих путем — купить готовый набор и установить его на велосипед. Во-первых, потому, что не готов был тратить значительные суммы на покупку комплекта, а во-вторых, это бы точно не удовлетворило жажды конструирования и созидания. Вообще, я изначально поставил цель построить велосипед мощностью под 1 кВт с бюджетом 10 000р. Вполне амбициозная цель.

Итак, на тот момент у меня уже был «горный» велосипед Forward Sporting 103, тяжелый, стальной, с зубастым протектором, он хорошо ехал по любому бездорожью, даже по булыжникам на обочине трассы, но очень плохо ездил по гладкому асфальту, издавая почти самолетное жужжание, нарастающее с ростом скорости, протектор покрышек очень быстро съедал накат. Но он верой и правдой служит уже больше 10 лет. Конечно, это идеальный вариант для электрификации).

Из одного полезного сайта про электротранспорт узнал, что автомобильный генератор, оказывается, прекрасно работает в режиме мотора с дешевыми китайскими контроллерами для мотор-колес. В гараже как раз валялся генератор на 80 ампер от вазовской классики. Карты сошлись, старая мечта вспыхнула с новой силой, и я понял, что пора!

Тут же с одного китайского интернет-магазина были заказаны:

Аккумуляторы 18650 – 2.6 а*ч, 40 шт

Плата балансировки и защиты – 1шт

Бессенсорный контроллер для электросамокатов на 1 квт номинальной мощности

Вольт-, ампер-, ваттметр с вынесенным шунтом

DC-DC преобразователь, умеющий делать из 60вольт 12

На местном базаре были куплены:

Трещотка (вместе с задней осью)

Звездочка на 10 зубов от веломотора F50

В гараже были найдены звездочка от велосипеда передняя – на 48 зубов, задняя на 22 зуба, куски прямоугольных труб, болты, гайки, провода, изолента и прочая мелочь.

Изначально было решено пожертвовать рекуперацией в пользу сохранения наката и легкого педального хода, считаю эту функцию более полезной в плане увеличения пробега. Передняя звездочка от советского велосипеда теперь стала задней звездой электробайка. Левый фривил не нашел, поэтому обычная правая трещетка была переделана на левое вращение – с помощью бормашинки и алмазной шарошки были переделаны посадочные места собачек, а сами собачки развернуты в другую сторону.

Корпус трещотки немного расточен для посадки на левую сторону колеса, туда, где барабан колеса выходит за пределы фланца. У многих велосипедов без дисковых тормозов там достаточно места для установки такого самодельного фривила. У 48 зубовой звездочки была отрезана педаль, и средняя часть была выпилена болгаркой. Звезда соединена с трещоткой винтами с гайками. Вся эта конструкция крепится к колесу как задняя звездочка любого бензодырчика – длинными болтами через спицы и резиновые прокладки, изнутри в межспицевое пространство колеса вставляются полушайбы и все сжимается, крепко обхватывая с двух сторон фланец колеса.

На вал генератора нужно установить звездочку на 10 зубов, для этого я приварил ее к гайке, которая раньше крепила шкив генератора. Гайка навинчивается на вал генератора, и сверлится насквозь вместе с валом и в получившееся отверстие вставляется длинный винт м6 с гайкой на конце.

Звездочки от веломотора пришлось немного обточить бормашиной – их зубья расчитаны на более широкую цепь.

Передаточного отношения 10/48 не хватит для резвого старта, будет чрезмерное потребление энергии, я это на тот момент уже прекрасно понимал. Требуется повысить передаточное число. Готового редуктора я не нашел, различные решения на основе редукторов дрелей/болгарок отмел сразу, хоть и мощности они передают сопоставимые, но эти мощности получаются за счет высоких оборотов, мне же требовалось передавать большой крутящий момент при сравнительно низких — до 3 тыс. в минуту – оборотах.

Поэтому было решено сделать промежуточный вал.

Изначально планируемая компоновка с мотором над задним колесом была отметена. Не хотелось терять возможность возить какой-нибудь багаж, ну или закрепить там детское кресло. Нужно было разместить все в треугольнике рамы. После многочисленных примерок была изготовлена рама для двигателя и промежуточного вала.

Подрамник с мотором и промежуточным валом:

Промежуточный вал, изготовленный из строительной шпильки, вращается в двух подшипниках, и передает вращение с правой стороны рамы на левую. Звездочки крепятся так же как на валу мотора – они приварены к гайкам, зашплинтованным на валу винтами м6.

Общее передаточное число получилось 10.56. На этом с механической частью пожалуй все.

Батарея имеет конфигурацию 13S3P- 48 вольт и емкость 7.8а*ч, собрана из 39 банок 18650.

Банки спаяны паяльником 60 вт кратковременными касаниями. В процессе одна банка зашипела – то ли перегрел, то ли в газовый клапан попала паяльная кислота, благо акумов было 40 штук, а потребовалось 39. Почему-то получилось похоже на бомбу с детонатором. Шахид-дизайн.

Электрическая часть отличается от классического электровелосипеда необходимостью постоянного питания якоря генератора — ведь мой мотор, в отличие от готового мотор-колеса, не имеет постоянных магнитов. Задачу понижения батарейного напряжения до требуемого якорю, выполняет понижающий DC-DC преобразователь, который переваривает до 60 вольт входного и выдает регулируемое выходное напряжение.

В остальном ничего необычного – батарея, контроллер, ручка газа в виде переменного резистора даже пока без возврата в исходное положение)…. Китайский ваттметр с синей подсветкой в качестве бортового компьютера для контроля разряда батареи….

Но, несмотря на то, что это все больше похоже на самоходную бомбу, это поехало, и поехало весьма неплохо. С моим весом 75 кг в первую выездку удалось разогнаться до 37,7км/ч. Ускорение получилось весьма резвое, максималка тоже устраивает. Запас хода получился небольшой — в смешанном цикле с резвыми разгонами до максималки и ездой внатяг с небольшой скоростью вокруг гаража удалось выжать 10 км без помощи педалями, впрочем для батареи это был только первый цикл заряд – разряд. Ваттметр показал 350 с чем то ватт-часов, и напряжение 40 вольт в конце цикла.

Какие выявились недостатки? Ясно, что все провода надо собрать в жгуты, это пока еще только стенд для ходовых испытаний. Цепь в первичной передаче весьма шумит, требует натяжителя-успокоителя, но скорее всего буду переделывать на зубчатый ремень. Нужна ручка газа – в планах сделать в виде курка, с концевиком, запитывающим якорь только в момент нажатия. И целого отдельного исследования требует возможность регулирования мотора током якоря — это второй канал управления двигателем. Да, у моего двигателя нет постоянных магнитов, зато есть электромагнит, индукцию которого мы можем менять в широких пределах. Преимущество ли это? Не знаю. Ведь якорь требует дополнительной электрической мощности 30-50 вт. Зато, не меняя передаточного числа механической трансмиссии, мы можем менять характеристику мотора в широчайших пределах. Повышение тока на якоре снижает обороты, но повышает крутящий момент, понижение же — наоборот, повышает обороты, но понижает момент. Может быть, получится оптимально настроить его под свою конфигурацию «железа»? Или как вариант вывести регулятор на руль и получить этакую электронную коробку передач – на разгоне и на подъемах повышать тягу, а на прямых участках и больших скоростях повышать обороты, таким образом выжимая из своей конфигурации максимум. У кого есть мысли, как можно всесторонне исследовать эту тему? Сейчас думаю над методологией.

Немного о зарядном устройстве. Моя батарея требует зарядного напряжения 54 в при токе до 3 ампер. Для зарядки был приобретен регулируемый повышающий DC-DC преобразователь – вход от 12 до 50 вольт, выход от 12 до 60.

му на вход подается 12 вольт выпрямленного напряжения от блока питания для светодиодных лент. Этот блок питания может выдавать до 12 ампер. Все собрано в корпусе из фанеры, сделанном на самодельном лазерном резаке, снабжено регуляторами тока и напряжения и вольтамперметром. В корпусе установлены два кулера – один работает на вход, другой на выход воздуха, таким образом, наиболее горячие части (радиаторы) обоих электронных блоков постоянно обдуваются. Зарядное устройство используется также для периодической подзарядки автомобильного аккумулятора. Весьма полезная в хозяйстве вещь получилась!

Доволен ли я результатом – более чем! Ведь при таких характеристиках удалось получить работоспособный аппарат с неплохими характеристиками с бюджетом меньше 10 000р!

Подобной компоновки я нигде на просторах интернета не встречал. Но она дает возможность каждому самодельщику за совсем небольшие деньги получить вполне неплохой электротранспорт, превосходящий по характеристикам, как мне кажется, многие серийные образцы, прикоснуться к этому увлекательному и, безусловно, прогрессивному направлению развития техники, получить радость творчества и незабываемое ощущение от езды на электротяге…

7 шагов по сборке самого безопасного литий-ионного аккумулятора своими руками

Собрать из Li-ion аккумуляторов исправно работающую батарею – вполне выполнимая миссия. Причем изготовить литиевую АКБ можно своими руками, в домашних условиях и под любые задачи – хоть для питания портативного шуруповерта, хоть для получения переносной электростанции. Для этого нужно выполнить всего 7 шагов, описанию которых и посвящена данная статья.

Шаг 1 – выбор аккумуляторов

От назначения АКБ напрямую зависит, какие элементы питания нам понадобятся. Литиевые аккумуляторы бывают разных подвидов:

1. Высокотоковые модели с типом химии IMR – благодаря содержанию марганца они легко выдерживают токовые нагрузки до 10С, а в импульсном режиме и до 40С. Это отличная начинка для АКБ, используемых в персональном электротранспорте, медтехнике и портативном электроинструменте.
2. «Запасливые» аккумуляторы категории ICR – содержание кобальта обеспечивает им максимальную удельную емкость. Для интенсивной токоотдачи такие накопители энергии не подходят, зато они востребованы в экономичных электронных устройствах.
3. «Универсалы» с типом химии INR или NMC – формула с никелем, марганцем и кобальтом обеспечивает им баланс между солидным запасом емкости и интенсивной токоотдачей.
4. Емкие модели подвида NCR или NCA – формула с никелем, кобальтом и оксидом алюминия обеспечивает им уклон в сторону увеличенной емкости. Такие накопители подходят для устройств с небольшим потреблением энергии – в пределах 1С. Например, аккумулятор емкостью 3000 мА·ч может обеспечивать токоотдачу до 3 А.

В таблице приведены примеры Li-ion аккумуляторов форм-фактора 18650 и их характеристики:

Модель

Запас емкости, мА·ч

Допустимые нагрузки по току, А

SONY VTC6

EVE INR18650 25P

BAK N18650CNP

Samsung 25R

LG HE4

LG MH1

Panasonic 18650BD

Panasonic 18650PF

Samsung 30Q

Samsung 33G

Macroson

Zhihang

Шаг 2 – выбор схемы соединения

Принцип соединения литиевых аккумуляторов универсален и подходит для сборки батарей любых размеров. Вначале выполняется параллельное соединение элементов в секции, а затем эти секции соединяются последовательно. При параллельном наборе «банок» суммируется их емкость и возрастает максимальная токоотдача, а при последовательном соединении образованных серий набирается необходимый вольтаж.

В результате из литий-ионных элементов с напряжением 3,6 или 3,7 В можно собрать АКБ на 12, 24, 36, 48, 60 В и т.д. Аналогично можно нарастить и емкость. Например, берем «банки» форм-фактора 18650 емкостью 2500 мА·ч и соединяем их по схеме 10S2P: последовательно соединяем 10 секций, в каждой из которых – пара параллельно соединенных элементов. В итоге получаем сборку на 36 В с запасом емкости 5000 мА·ч.

В целом при выборе схемы учитываются:

• необходимый вольтаж АКБ – от него зависит, сколько будет последовательных соединений (обозначается числом возле S);
• желаемый запас емкости – определяется количеством параллельно соединенных «банок» в каждой секции (обозначается числом возле Р);
• мощность батареи в ватт-часах – рассчитывается умножением ее номинального напряжения в вольтах на емкость в ампер-часах;
• допустимые размеры и масса АКБ – например, для установки на электровелосипед или электросамокат нужна литий-ионная батарея со сбалансированным соотношением емкости и компактности.

Шаг 3 – тестирование и сортировка аккумуляторов

Для соединения в батарею нужны литиевые аккумуляторы, одинаковые по внутреннему сопротивлению и емкости. Желательно использовать элементы не только одного бренда и модели, но и одной серии. Тогда все они будут работать на равных, и вам не придется ремонтировать или менять батарею из-за того, что какая-то ячейка не справляется со своими задачами и делает неработоспособной всю АКБ.

Количество необходимых «банок» зависит от схемы сборки. Чтобы рассчитать его, просто умножаем указанные в схеме числа. Например, для изготовления литий-ионной батареи 4S3P необходимо 12 элементов. Это должны быть незащищенные аккумуляторы – без собственных плат защиты. Для отслеживания рабочих параметров у них будет общая БМС плата.

Шаг 4 – комплектовка

Собираем АКБ по подходящей для конкретного случая схеме (условно – xSyP), используя отсортированные ранее «банки». Набираем х секций, в каждой из которых будет y параллельно соединенных элементов. Затем эти секции соединяем последовательно. Это универсальный алгоритм, как собрать АКБ из литий-ионных аккумуляторов. Параллельно продумываем, как нам лучше расположить «банки», чтобы рационально использовать пространство корпуса.

Шаг 5 – соединение элементов

Собирать литиевые аккумуляторы можно по-разному: с помощью неодимовых магнитов, соединительных пластин и болтов, пайки или точечной сварки. Последний вариант наиболее универсален и практичен. Нужно только нарезать полосы никелевой ленты, правильно наложить их на контакты и приварить, используя аппарат контактной сварки. В результате получаем надежное соединение без риска перегрева.

В домашних условиях вместо точечной сварки обычно используют паяльник на 80–100 Вт и активный флюс ЛТИ-120. Его аккуратно наносят кисточкой или ватной палочкой на предварительно зашкуренные контакты. Лужение выполняют кратковременно, 2–3 секунды, чтобы не допустить перегрева. Провода вначале нагревают жалом паяльника, а потом быстро припаивают. Излишки флюса удаляют растворителем.

Проще всего собрать литиевую АКБ из элементов питания LiFePO4 с предусмотренным монтажным крепежом. Таким аккумуляторам не нужна ни пайка, ни сварка. У них предусмотрены резьбовые клеммы и крепежные болты. Для соединения используются переходные пластины, которые быстро и надежно фиксируются болтами.

К тому же, литий-железо-фосфатные АКБ – самые безопасные из литиевых батарей. Они морозоустойчивы, имеют ресурс более 2000 циклов заряд-разряд и обеспечивают стабильно высокую токоотдачу. Но напряжение у них ниже, чем у остальных литий-ионных элементов, и составляет 3,2 вольта.

Шаг 6 – присоединение силовых проводов и BMS

Для подключения зарядного устройства и нагрузки АКБ нужны силиконовые AWG провода с разъемами ХТ60. Для отслеживания параметров работы и их поддержания в безопасном диапазоне батарея дополняется BMS платой. Это она отключает АКБ от нагрузки или зарядки, когда напряжение достигает граничного значения. Конечно, функционал БМС контроллера этим не ограничивается и включает дополнительные возможности.

Шаг 7 – проверка и упаковка

Готовую батарею нужно зарядить и проверить, как она работает под нагрузкой. Если все сделали правильно, температура в норме и никаких переделок не требуется, упаковываем и герметизируем полученную сборку, используя широкую термоусадочную трубку.