Инструкция по сборке LiFePO4 аккумулятора

Как собрать LiFePO4 аккумулятор: этапы и особенности

Аккумуляторы LiFePO4 – компактные и функциональные, отличаются легкостью веса, долговечностью и оптимальны для любых целей использования. Для защиты от переразряда и перезаряда, предупреждения длительного превышения разрядного тока комплектуются BMS платой, при емкости свыше сорок ампер дополняются балансирами. По своим преимуществам устройства значительно опережают «собратьев», не обладают эффектом памяти, отличается термической и химической стабильностью, нетоксичны и не подвержены самовоспламенению. Минимальное количество циклов даже при усиленной эксплуатации составляет не менее 2000 (до стопроцентного разряда), а при щадящем режиме использования – около 8000 (если не разряжать свыше 80%).

Сборка LiFePO4 аккумулятора состоит в последовательно-параллельном соединении ячеек устройства. Для этого необходимы электроизоляционные материалы, коннекторы, кабель, зарядное устройство, паяльник или же контактная сварка, ячейки LiFePO4. Батареи располагаются вместе, выравниваются, для удобства склеиваются (по заранее выбранной схеме). После этого с каждой убирается технологический пятачок (с помощью отпайки или ножа), соединяются перемычки, балансир и силовой провод. Для защиты от замыкания стоит воспользоваться термоусадкой.

Схема подключения с симметричной BMS платы

Схема подключения BMS платы

LiFePO4: сборка по правилам

Важно помнить, что использовать ячейки лучше из одной партии, в противном случае, ориентируйтесь на их внутреннее сопротивление. Не новые изделия стоит протестировать на емкость.

Если конструкция создается последовательно, то напряжение по ячейкам суммируется, показатель емкости неизменен. При этом обязательно балансировать элементы, потому как каждый из них будет иметь различное время заряда.

Параллельное соединение не требует балансировки ячеек по параллелям, предполагает суммирование емкости, а параметр напряжения – неизменен.

Инструкция по сборке LiFePO4 аккумулятора довольно проста, но процесс требует соблюдения определенных мер безопасности. Все элементы необходимо оберегать от механических ударов, для работы использовать защитные очки. Нельзя замыкать клеммы с разной полярностью (как на самих аккумуляторах, так и на электродах), рекомендуется их залудить, либо произвести пайку до начала монтажа конструкции.

1. Точечной сваркой.
2. Пайкой.
3. Болтовым соединением.

Первый вариант подходит для самостоятельной сборки, он эффективен и не требует мастерских навыков, второй необходимо выполнять с помощью мощного паяльника и при воздействии на контакты не дольше пары секунд и третий самый удобный способ сборки LiFePO4 аккумулятора из ячеек, которые имеют болтовое соединение.

Собрать LiFePO4 аккумулятор просто. Для этого необходимо использовать качественные комплектующие, найти которые вы сможете в нашем магазине LiFePO4.RU

Инструкция по сборке LiFePO4 аккумулятора

Статья обновлена: 2021-01-18

Литий-железо-фосфатные батареи устанавливаются на электромобили, гольфкары, велосипеды и самокаты на электротяге, складскую технику, катера, ИБП и другое оборудование, требующее стабильного напряжения. Собираются такие источники питания из нескольких аккумуляторов LiFePO4 по определенной схеме – в зависимости от необходимых значений емкости и напряжения. При последовательном соединении наращивается напряжение, а при параллельном – емкость.

Схема сборкиLiFePO4 аккумуляторов

В отличие от остальных Li-ionэлементов питания, аккумуляторы с типом химии LiFePO4 имеют номинальное напряжение 3,2–3,3 В.Рабочее напряжение у LFPячеек колеблется от 3,6 В в полностью заряженном состоянии до 3 Вв разряженном. Допускается дальнейший разряд до 2,8 В. Последующее уменьшение напряжения считается глубоким разрядом и провоцирует необратимое повреждение аккумуляторов.

При последовательном соединении LFPаккумуляторов их напряжение суммируется:

• при соединении 4 ячеек (схема 4S) –получаем АКБ напряжением 12 В (в полностью заряженном состоянии – 4х3,65=14,6 В);
• при схеме 8S – получаем батарею на 24 В (в заряженном состоянии – 29,2 В);
• при схеме 12S – АКБ на 36 В (на максимуме 43,8 В);
• при 16S – АКБ на 48В(максимально 58,4 В) и т.д.

Параллельное соединение ячеек приводит к набору емкости. Например, батарея, собранная по схеме 16S10Pиз ячеек емкостью 6000 мАч, имеет напряжение 48 Ви емкость 60 Ач.

Как собрать АКБ из LiFePO4 аккумуляторов

В вопросе, как собрать из LiFePO4 аккумуляторов батарею с нужными характеристиками, есть немало подводных камней. Обращаться с литиевыми аккумуляторами нужно осторожно, ведь в них сконцентрирована немалая энергия. Работы нужно выполнять в защитных очках и со знанием дела. При отсутствии навыков обращения с литиевыми аккумуляторами и выполнения точечной сварки лучше поручить сборку АКБ профессионалам.

Для самостоятельной сборки из LiFePO4 аккумуляторов батареи с заданными рабочими параметрами понадобятся:

• LFPэлементы питания в достаточном количестве;
• вольтметр и омметр;
• аппарат для контактной сварки;
• BMSплата с подходящими характеристиками;
• электроизоляционные материалы;
• коннекторы, кабель;
• зарядное устройство с параметрами 1S, 3,65 В, CC/CV, 0,1–5 А.

Инструкция по сборке LFPбатареи

Внимание! Алгоритм сборки литий-железо-фосфатной АКБ приведен в ознакомительных целях, чтобы создать представление о процессе создания аккумуляторных батарей, но не является полноценным описанием технологии или руководством к действию.

Перед соединением элементов в батарею нужно выяснить подходящий вариант их последовательно-параллельной сборки. Дальнейший алгоритм действий таков:

1. Отбираются элементы с одинаковым напряжением и внутренним сопротивлением.Желательно купить их из одной партии.
2. Ячейки соединяются в батарею при помощи точечной сварки. При отсутствии такого аппарата допустимо использовать паяльник на 100 Вт, но его воздействие на контакты не должно превышать 2 с. Удобно собирать АКБ с использованием холдеров и болтового соединения. В таком случае облегчается измерение напряжения и замена неисправных элементов.
3. К собранной литий-ионной батарее присоединяется БМС плата подходящей конфигурации.
4. АКБ помещается в подготовленный кейс, подключается к контроллеру (нагрузке) и оснащается штекером для подключения зарядки. Затем батарея тестируется – заряжается и разряжается с полным контролем процесса.

Предыдущая статья нашего блога посвящена методам сварки аккумуляторных батарей ультразвуком и лазером.

Как собрать LiFePO4 аккумулятор своими руками?

Статья обновлена: 2020-12-17

Область применения литий-железо-фосфатных аккумуляторов обширна за счёт их превосходных характеристик. Этот тип батарей приспособлен для работы с более высокими токами по сравнению с тем же Li-ion аккумулятором, а узкий диапазон рабочего напряжения обеспечивает идеально стабильное снабжение элементов энергией.

Если вам нужно сделать батарею из аккумуляторов LiFePO4, самостоятельная сборка своими руками — это крайняя мера, так как процесс создания АКБ является сложным и комплексным. Даже при наличии теоретических знаний, но без узкопрофильного опыта работы в этой нише сложно учесть все нюансы и добиться необходимого качества проделанной работы. Лучше обратиться за квалифицированной помощью и поручить задачу сборки аккумуляторов профессионалам.

Инструкция по сборке аккумулятора LiFePO4

Эта инструкция универсальна: она подойдет тем, кто собирается сделать LiFePO4 аккумуляторы для квадроциклов своими руками, либо для других транспортных средств, а также для электроинструментов с автономным питанием.

Список элементов для сборки LiFePO4

• Ячейки аккумулятора с параметрами, нужными для вашей цели.
• BMS плата — микросхема для управления. Она контролирует заряд и разряд батареи, балансирует напряжение на её элементах.
• Пассивные балансиры могут понадобиться в частных случаях и в зависимости от выбранной платы управления. Если аккумулятор по емкости больше 30 Аh, балансиры обязательны.
• Расходные провода, перемычки, разъемы, клеммы и прокладки для изоляции между соседними ячейками батареи.

Если вам важно иметь возможность индикации аккумулятора, понадобится ваттметр. Стандартные индикаторы имеют свойство искажать значения остаточной ёмкости, так как феррум-фосфатные аккумуляторы проседают в стабильности напряжения только при предельном разряде.

Пошаговая инструкция сборки LiFePO4

Перед тем, как собрать аккумулятор из ячеек LiFePO4, проведите измерения: проверьте внутреннее сопротивление и напряжение в ячейках. Если показания расходятся, нужно выровнять заряд — например, дозарядить “отстающие” элементы. Если такой возможности нет, после сборке поставьте аккумулятор на зарядку, чтобы BMS контроллер выполнил балансировку.

Для коммутации ячеек аккумулятора выбирается соединение:

• Параллельное — позволяет увеличить емкость.
• Последовательное — увеличивает напряжение.

К примеру, 4 ячейки с параметрами 3,2V и 25Ah при параллельном подключении дают 3,2V и 100Ah, а при последовательном — 12V и 25Ah.

Схемы сборки lifepo4 аккумулятора могут варьироваться, инструкция в общих чертах выглядит следующим образом:

1. Для совмещения обоих типов соединения сперва заготавливают параллельные сборки, которые затем подключают друг с другом последовательно.
2. Между ячейками уложите изолятор: например, стеклотекстолит.
3. Установите BMS плата для защиты аккумулятора от избыточного заряда или глубокого разряда, а также для балансировки элементов батареи.
4. При сборке АКБ с емкостью больше 30Ah нужно на каждую параллель между контактами ячейки “+” и “— “поставить пассивный балансир.
5. Проверьте качество сборки и соберите устройство в корпус.

Как проверить качество сборки?

До упаковки собранного устройства в корпус проведите тест на корректную работу. Для этого проконтролируйте процесс первых разряда и заряда, снимая измерения напряжения на отдельных участках аккумулятора. Когда одна из параллелей зарядилась полностью (в момент, когда напряжение на ней достигнет предела системы управления — обычно 3,65V до 3,75V), BMS должна сама отключить всю АКБ от зарядки. Когда напряжение выравняется, плата снова включит зарядку и продолжит восполнение энергии уже на следующей параллели. Внешне балансировка выглядит как постоянное включение и отключение зарядного устройства.

Аналогично проверяется аккумулятор на разряде: когда на одной ячейке сборки напряжение упадет до нижнего предельного порога (2,5V-2,2V в зависимости от платы BMS), батарея отключится от потребителя.

Делаем LiFePO4 сами

Команда Virtustec специализируется не только на продаже аккумуляторов: изначально мы были мастерской по сборке и ремонту, и продолжаем заниматься этим до сих пор. У нас собственное производство аккумуляторных литиевых батарей, адекватные цены и надежные гарантии на товары.

Объявление

• Регистрация: 20 Август 2014
• Сообщений: 170

Замена штатного аккумулятора на LiFePo4

Всем привет! Я тут поспрашивал, и как выяснилось — никто не в курсе про аккумуляторы, которые я делаю. С курсом конечно это стало конечно не так интересно, но ведь и свинец вырос. Итак, в качестве маленького предисловия, сколько вообще нужна емкость, чтобы завести тачку? Получается цифра около 0,15 А\часа
Пересчитывал несколько раз, уже с серьезными запасами по всем возможным параметрам: больше 0,2 А\ч не получается…хм…
Так эт что?! Можно от любой батарейки на 12 вольт завести?
(для справки: ёмкость батарейки Duracell и аналогичных типоразмером АА — 2.0…2.6 А\ч)
Да! Так и есть! Только эта батарейка должна выдать около 120 ампер в течении секунд 5 (примерно, с запасом на всяк случай). Начал шуршать интернет по поводу аккумуляторов: какие, что могут, почем, где достать и т.д.
Старые химические системы даже не рассматривал, NiCd, Pb, NiMh — в помойку, 21 век на дворе!
Литий-ионные и Литий-полимерные не подошли по выдаваемому напряжению, высоковато.
А вот литий-железо-фосфатные (LiFePO4) — самое оно, да еще и ресурс в несколько раз выше всех перечисленных, токи держит нехилые на разряд и заряд, легкие по весу. Нашел в наличии в Москве — 3 А\ч, Hyperion G3 Swift 3000mA\h 27C\5C, что означает: разрядный ток 81 ампер (продолжительный), зарядный — 15 ампер, с батареек размером 15*4*4 сантиметра (свободно умещающихся в руке) и массой в 400 грамм. (Выходя сунул в карман куртки и не почуял, это не 20 кг свинцового аккума!) Протренировал и к машине.
Первый старт: одним глазом на аккумулятор, не задымит ли чего
Спокойно завелась, все работает…так…щупаю провода, аккумулятор. Провода чуть теплые, аккумы — не нагрелись вообще. Лааадно, ща я вам дам прос…ться!
Но я устал первый: проведено 15 циклов старта автомобиля: поворот ключа в «ON», ожидание 10 секунд, старт, ожидание 5 секунд, глушу, жду 5 секунд, ключ на «ON», 10 секунд, старт…
Результат прежний — теплые провода от аккумуляторов (они тонкие для таких токов, 18 AWG). И стабильный завод автомобиля!
Ну, думаю, хорошо просадил аккумы, надо разрядить до конца и на зарядку поставить, пошел домой, эксперимент прошел более чем удачно!
Ага! Самое интересное впереди оказалось!
Подключил эти батарейки к разрядному устройству, остаток емкости — 2600 мА\ч!
А на зарядку взяли, перед экспериментом, 2800 мА\ч!

Но, конечно, есть нехорошие моменты:
1. Нужна баллансировочная палта
2. Забытые фары ближнего света разрядят трехамперчасовой аккумулятор за 15 минут, емкость мала для забывчивых! Да, конечно, можно возить с собой зарядку для них и в случае чего зарядить за 5…15 минут от аккумулятора соседа или розетки дома\на работе. Но это кому как

А вот на трекдэй скинуть из машины 20 кг, для гонок по трассе — просто подарок!

Емкость для того, чтобы завести автомобиль не нужна. Нужно низкое внутреннее сопротивление источника тока и обычное напряжение. Другими словами — просто качественный аккумулятор небольшой емкости. И не вестись на рекламу и болтовню. Обычный утренний зимний запуск двигателя «съест» 0.1…0.2 амперчаса емкости вашего аккумулятора. Послушать радио\музыку, забыть на пяток минут выключить ближний свет при заглушенном двигателе — даже 30 амперчасового аккума — хватит! (меньше емкости обычных автомобильных аккумуляторов — просто в продаже не видел )) )

Еще немного расчетов

Свинцовые аккумуляторы допустимо заряжать током не более 0,1 от емкости. И в авто это предусмотрено. Установив 50…75 амперчасовой аккумулятор — вы не получите полной зарядки (не успеет за время поездки), особенно если ездите от работы до дома (полный цикл заряда свинцового аккумулятора составляет 12…14 часов). В итоге получиться, что использование емкости будет в пределах 20…30 амперчасов, но вы переплатите за то, чего использовать никогда не будете. Более того. Система зарядки видит, что аккумулятор не заряжен и всегда его пытается зарядить — это дополнительный ток от генератора, что в свою очередь дополнительно нагружает двигатель, который, в свою очередь, потребляет больше топлива! Потом. Разница в массе между 30 и 60 амперчасовым аккумулятором — около 10 кг. Соответственно динамика движения снижается, растет расход топлива. (это адресовано не тем людям, которые полгаража в багажнике возят ) Переплатили за емкость, потом за топливо…мы вообще разумные люди?!

Добавлю про плюсы LiFePO4 аккумуляторов:

1. Очень низкий саморазряд. То есть можно держать заряженными несколько месяцев, потом спокойно завести авто. У других типов аккумуляторов это действительно проблема. Берешь через пару недель аккум — а он разряжен.
2. Количество циклов заряда-разряда — 2000 (при 100%ном использовании емкости, если берете до 70% — это уже около 5000 циклов). Это при условии бережной зарядки, около 2 часов, если полностью разрядить и зарядить. Для сравнения LiPo — около 500, хотя мой опыт эксплуатации показал только 200-300.
3. Отсутствует эффект памяти. Можно подзаряжать в любой удобный момент, не разряжать\не заряжать до конца. Даже у литий-полимерных он присутствует, хотя и в меньшей степени, чем у свинцовых, кадмиевых.
4. Разрядная характеристика близка к идеальной — сначала чуть просаживается, потом почти линейна, потом резко обрывается, обеспечивая потребителя почти стабильным питанием, отдавая всю емкость.

1. Hyperion G3 Swift 2S LiFePO4 6.6V 3000mAh 27C, 2 штуки — 85$
Если кто не понял или хочет найти аналоги сам, скажу, что это все от радиоуправляемых игрушек: и зарядки и аккумы.

Ничего не надо дополнительно для установки в автомобиль LiFePO4 аккумуляторов. Можно просто заменить свинцовый и ездить спокойно. Но если хотите чтобы они прослужили дольше (то есть вообще про них забыть, ибо у них в таком режиме более 2000 циклов заряда-разряда), то нужно параллельно аккумулятору подсоединить плату BMS, которая будет ограничивать заряд-разряд определенными значениями напряжений, выравнивать напряжения в каждой банке и прочая. Также посоветовали уменьшить напряжение с генератора до 14.3…13.8 вольта (родное должно быть около 14,7 вольта, стандарт для свинцовых аккумов). Посмотрел еще внимательнее разрядные характеристики свинцовых аккумуляторов: да, реально более 10 А\ч мы с них не берем.

Первые серьезные полевые испытания. Подключил в разрыв цепи измерительный прибор, ваттметр\анализатор мощности. То есть замерялось всё, что идет от аккумулятора к потребителям электричества. Не замерялось то, что идет обратно в аккумулятор, то есть зарядка. Авто эксплуатировалось в штатном режиме, как будто ничего не изменилось. Катался по городу, произведено с десяток циклов зажигания, короткие, длинные поездки. Итак, цифры:
Зажигание включено, отключен обдув — 5 ампер
Зажигание включено, обдув включен в среднем режиме — 11 ампер.
Максимальный пусковой ток от аккумулятора: 146,35 ампер.
Минимальное напряжение при этом 7,2 вольта (первый запуск после недельного простоя машины), последующие старты менее 8.96 вольта не было.
Лучший пуск — съедено 1170 ватт, худший — 1865 ватт.
А это, соответственно 0,8 Ватт-часа и 0,5 ватт-часа в пересчете со временем.
Итого первый старт после недельного простоя — 0,091 Ампер-час, последующие старты около 0,057 Ампер-часа.
В процессе езды было замечено «подъедание» аккумулятора:
1. при резком торможении — цифры произвольные, не более 5 Ампер,
2. при включении вентиляторов охлаждения (их 3 штуки установлено) — 11…15 ампер (2…3 секунды) и падало до 2 ампер (тоже пару тройку секунд), потом до нуля, но вентиляторы работали.
3. При включении поворотников, стеклоочистителей. Цифры прыгали, не более пары ампер в пике.
Цифры «2» и «3» актуальны только для холостого хода. В процессе езды были короткие пики в полтора ампера длительностью полсекунды. Что это — я не понял
Итого за весь день «съедено» 1,416 Ампер-часа без учета подзарядки. Остаточное напряжение — 13,30 Вольта. Вечером снял аккумулятор и поставил на зарядку: вошло только 99 миллиампер-часов до напряжения 14.3 вольта. То есть аккумулятор совершенно нормально успевал заряжаться в процессе перемещения от бортовой сети, в которой напряжения максимум при холодном движке — 14.3 вольта, и около 13.4 вольт при прогретом. Разбалансировка между ячейками составила 0,01 вольта (это отлично, допустимо 0,05…0,1 вольта)
Теперь будет тест на устойчивость к длительным слабым нагрузкам: оставлю на сигнализации (хз сколько жрет) с тестером (он потребляет 4 миллиампер-часа). Да и вообще…чо тестировать?! Ездить буду, и совершенно спокойно!
Бочка дегтя, ё! Угадайте, что в незаведенном автомобиле жрет от аккумулятора больше всего? Не угадали! Сигнализация, блин! При токе примерно 50 мА…да-да-да…высадила мой красивенький аккум за двое с половиной суток стоянки…зараза))) О чем радостно сообщила на брелок. А не менее красивенький измеритель мощности, рассчитанный на долговременный ток в 130 ампер не показал такой маленький ток. Не, я конечно знал, что сигналка-то работает и чего-то там потребляет…но, естественно, не придал этому значения, подумаешь, тут авто стартует десятки раз подряд, а тут какая-то сигналка!
Да, еще. Тут коллега по работе озадачил предпусковым подогревом. У меня то его нет, а он работает 30…45 минут, вроде как.
UPD: согласно сайта вебасто у всех систем подогрева, за исключением одной топовой, потребление 32 ватта максимум. То есть примерно 3 ампера. Максимальная продолжительность прогрева — 1 час. Итого требуемая емкость=3 ампер*часа за один часовой прогрев. Если прогревов несколько за ночь, то умножаем на их количество и получаем требуемую емкость аккума. Или тупо, после прогрева, стартуем двигатель на минут 20. За это время аккум полностью зарядится.
Учитывайте это при замене аккумулятора. Естественно замерив реальный ток и взяв калькулятор.
Win+R calc ENTER нам всем в помощь

Решилось установкой 20А/ч. «листовые», плоские аккумы, спаял лепестки меж собой, припаял плату BMS, чтоб всё по науке. Размеры аккума: пол-альбомного листа, толщина 30 мм. Машинка заводится полегче стала, провода потолще применил, чем на маленьком аккуме родные были. За 7 дней стоянки напряжение просело с 13.3 до 13.1 вольта, емкости «съедено» около 8 амперчасов.
Продолжение темы лития — еще больший ресурс аккумулятора, 20 000 циклов заряда-разряда, титанат лития, как говорится «уже в продаже»
P.S.: не реклама

Лева D@iver пробовал на таком ездить. Но я пока не понял, что у него так просаживает сеть. Возможно соберу что-нибудь помощнее или докопаюсь до источника проблемы.