Вибір правильної батареї для вашого електромобіля
Багато хакерів подивилися свій скутер, велосипед або скейтборд і вирішили, що було б ще краще, якби на ньому був мотор. Поїздка електрифікувати власний транспорт може бути захоплюючою і продуктивною подорожжю, яка обіцяє викласти багато уроків з машинобудування та електронної техніки. По суті, ключовим фактором будь-якої конструкції є акумулятор, який має найбільше значення з точки зору продуктивності та дальності вашого автомобіля. Щоб допомогти, ми підготували корисний посібник із вибору потрібного акумулятора для ваших потреб.
Одна хімія, щоб керувати ними всіма
Батареї бувають усіх форм і розмірів, а також різноманітна хімія, яка має свої унікальні властивості та застосування. Що стосується невеликих електромобілів, бажано мати акумулятор із невеликою вагою, компактним розміром, достатньою кількістю струму для швидкого прискорення та великою ємністю для великої дальності.
30 років тому варіанти обмежувались свинцево-кислотними, нікель-кадмієвими та нікелево-металевими гідридними акумуляторами. Це були важкі, з низьким струмом, низькою ємністю і неймовірно повільним часом заряду. На щастя, тим часом літій-полімерні батареї з’явилися і є більш спроможними. Завдяки величезній швидкості розряду, швидкій зарядці, невеликій вазі та великій ємності, вони, безперечно, є найкращим вибором для високопродуктивного електромобіля. Вони також надзвичайно популярні, а значить і дешеві!
Однак є деякі збої. Важливо тримати всі елементи в упаковці з однаковою напругою, щоб уникнути повторної зарядки комірок. Це може призвести до пошкодження упаковки або навіть до вибухів чи пожежі. Підтримання напруги акумулятора, щоб уникнути цього, називається «балансуванням». З нею можна по-різному працювати, залежно від стилю акумулятора, який ви використовуєте, про що ми розповімо пізніше.
Крім того, літієві батареї не люблять надмірного розряду. Як правило, радимо не дозволяти батареям опускатися нижче 3,0 В на осередок. Якщо цього не тримати, це може призвести до руйнування упаковки, погіршення її максимальної ємності та здатності подавати струм.
На щастя, можна вирішити ці проблеми, і те, який із них ви використовуєте, залежить від акумулятора, який ви вибрали для своєї програми.
Але який акумулятор, саме?
Одна справа сказати, що ви повинні використовувати літієво-полімерну батарею, але вони мають найрізноманітніші смаки для різних застосувань. Який тип ви будете використовувати, залежатиме від автомобіля, який ви намагаєтеся побудувати, ваших цілей щодо продуктивності та дальності, а також ваших власних здібностей та бажання будувати чи купувати.
Слово про напругу та потужність
Полімерні елементи літію номінально розраховані на 3,6 В, а їх ємність вимірюється в ампер-годинах або міліампер-годинах. Дивлячись на упаковку для свого електромобіля, ви хочете зазначити загальну напругу та потужність упаковки. Більш високі напруги корисні для автомобілів з високою продуктивністю та покращеної ефективності, оскільки більша потужність може подаватися при менших струмах з меншими втратами. Однак для цього потрібно складати більше комірок послідовно, що може збільшити вартість, а також вимагає дорожчих контролерів та рішень для зарядки. Більша ємність корисна для більшої дальності і часто досягається шляхом паралельного складання більшої кількості комірок.
Пакети Homebrew 18650
Створення власної зграї може бути великою роботою, але і цілком корисною. Джерело: [Адам Бендер] Багато власноруч виготовлених електромобілів створюють хакери, що мають сильний дух DIY, і це часто поширюється і на окремі компоненти. У цих колах багато хто вирішує створити власне акумуляторне рішення, спираючись на популярний елемент 18650 як основу для пакета. Їх можна легко зібрати з ноутбуків, силових свердел та інших джерел, або забрати в центрах вторинної переробки, а також придбати нові. Клітини мають міцний металевий корпус і механічно досить міцні. Однак кількість окремих клітин обмежена максимум 3600 мАг, незважаючи на те, що ви можете прочитати на eBay.
Через обмежену ємність окремих комірок багато пакетів для електровелосипедів та електромобілів складають кілька комірок паралельно. Пакети на базі 18650 часто називають такими позначеннями, як 10S4P, що вказує на наявність 4 паралельних наборів по 10 комірок в батареї. Така батарея мала б номінальну напругу 36 В, ємністю між 10-14 Аг в залежності від конкретних використовуваних 18650 комірок.
Щоб зібрати пакет, пайка є поганим варіантом через небезпеку нагрівання комірок, а результати, як правило, слабкі з механічної точки зору. Найбільш надійний спосіб - це використання точкового зварника для з’єднання комірок металевими смугами від терміналу до терміналу. Деякі вирішують побудувати своїх власних точкових зварювальників, але якщо ви просто намагаєтесь змусити ваш автомобіль кататись, це буде розцінено як непотрібне гоління як. Натомість їх можна купити. У будь-якому випадку, як тільки клітинки підключені, окремі відведення можуть бути додані до різних комірок для підключення до системи управління батареєю, або BMS - плата, яка контролює окремі напруги комірок в упаковці. Ця плата приймає підключення від настінного зарядного пристрою, що працює на максимальній напрузі акумулятора, і забезпечує зарядку та балансування, щоб підтримувати стан акумулятора в доброму стані, а також захищає від перенапруги та перенапруги. Потім все це можна обернути у вибраний вами комір. Завдяки металевому корпусу окремих комірок часто буває достатньо простої поліетиленової плівки.
Вбудовані вдома пакети 18650 корисні, якщо ви хочете налаштувати упаковку відповідно до власних вимог або якщо ви хочете створити дешеве рішення з перероблених деталей. Однак тут задіяно багато роботи, і ви можете виявити, що гроші, які ви витрачаєте на інструменти для виконання роботи, перевищують заощадження на цьому шляху.
Плюси: може бути дешевим, настроюється напруга, ємність та упаковка
Мінуси: задіяна значна робота, може бути важчою за інші варіанти
Набори електронних велосипедів eBay
Для тих, хто не зацікавлений у створенні власних пакетів, є ще один варіант. З розповсюдженням електронних велосипедів по всьому світу, деталі стали доступними для тих, хто бажає проводити власні удари. Зараз доступні найрізноманітніші акумуляторні батареї для електронних велосипедів, більшість з яких побудовані з точно такими ж інструментами та техніками, як і домашні пакети, згадані вище. Однак основною перевагою цих є те, що хтось інший зробив усю важку роботу!
Вони складаються з 18650 комірок, з’єднаних між собою в різних конфігураціях, що підходять для різних застосувань, і вони доступні в діапазоні напруг від 36 В до 60 В і іноді вище, з великою ємністю для великих діапазонів. Переважна більшість постачається з інтегрованою системою управління акумулятором і роз'ємом для зарядки, який вже підключений, і багато продавців теж кинуть відповідний настінний зарядний пристрій.
Вони є чудовим вибором, якщо вам потрібен пакет великої місткості, готовий до роботи, без полиці, без зайвої суєти. Однак одним недоліком є те, що багато з цих пакетів дещо витягнуті з фабрики з точки зору поточної потужності. Незважаючи на те, що середній показник 18650 здатний подавати значний струм, не порушуючи поту, не рідко можна зустріти батарею на 36 В, обмежену вбудованою системою BMS для відносно низької потужності 15 А. Це чудово, якщо ви будуєте 200-ватний електронний велосипед для круїзу по пляжу, але якщо ви намагаєтеся побудувати швидкий скутер, щоб розірвати гравійні доріжки за допомогою 500-ватного двигуна, ви зіткнетеся з проблемами з BMS, що відключає потужність. Це часто можна зламати, але це позбавляє блиску зручності цих готових пакетів.