Привіт усім! У цій статті ми зберемо своїми руками літієвий акумулятор LiFePO4 об'ємом 320Ач з компонентів, куплених в Китаї, на АліЕкспрес. Інструкція дуже докладна і проста, так що з нею будь-хто зможе стати володарем нового LiFePO4 акумулятора. Посилання на всі компоненти і навіть необхідні інструменти також будуть в статті. Почнемо збірку!
PS. Якщо вам ліньки самому займатися цим - купуйте готові акумулятори ТУТ
Компоненти для збірки
Для збірки нам знадобиться всього три основних компоненти:
Ячейки LiFePO4
Найголовніше - це, власне, ячейки LiFePO4, яких для збірки стандартного 12В акумулятора потрібно 4 штуки..
Їх кількість може бути іншою, кратною 4, наприклад 8 або 16, але я зупинився на найпростішому і популярному варіанті.
Ємність ячейок визначає ємність майбутнього акумулятора. На ринку є будь-який обсяг від скромних 30Ач до значних 400Ач. У моєму випадку це ячейки по 314Ач, що є хорошим балансом за вартістю і обсягом збереженої електроенергії. Але ви можете взяти будь-який підходящий вам обсяг, на принцип збірки батареї це ніяк не впливає. Також можна взяти посилені перемички, якщо ви плануєте брати з АКБ високі струми 150А+.
Плата контролю BMS
Далі нам потрібна плата моніторингу та контролю BMS - вона виконує захисні та моніторингові функції при роботі акумулятора.
Простими словами, це розумний запобіжник, який не дасть вам зіпсувати батарею, якщо ви щось зробили не так або навантаження на акумулятор вийшло за межі планованого. Бонусом ви можете отримати можливість моніторингу витрати, приходу електроенергії і залишкової ємності, якщо виберете більш дорогий варіант цього контролера з зовнішнім екраном або Bluetooth модулем для підключення телефону, як у мене.
BMS Плата управління АКБ Daly для LiFePO4 50-500А - 128$
При виборі плати BMS основним параметром, який вам потрібно буде знати, є максимальне навантаження в амперах, яке ви хочете отримати від акумулятора і з якою ви хочете акумулятор заряджати. Чим вона більша, тим потужніший і дорожчий потрібно вибирати модуль BMS. У моєму випадку я планую підключати інвертор потужністю 3000Вт, що приблизно дорівнює навантаженню в 3000/12 = 250А, тому я вибрав контролер саме з таким максимальним струмом навантаження - 250А. При покупці BMS я вибрав модель для роботи саме з 4 ячейками LiFePO4, що позначає маркування 4S в його назві.
Плата активної балансировки
Третім важливим компонентом при збірці батареї є модуль балансування. Його завдання - вирівнювати напругу всередині акумулятора, щоб воно було однаковим на всіх окремих ячейках. Це важливо для розкриття повного потенціалу батареї, так як якщо в ячейках будуть розбіжності, то загальна ємність акумулятора може зменшитися до стану найслабшої ячейки збірки.
Це не обов'язковий елемент у збірці і багато хто обходиться без нього, але якщо ви збираєте батарею більше ніж на 100Ач, я б рекомендував розглянути цей елемент теж, тим більше що ціна не так велика.
Для балансира ключовою характеристикою є сила струму, з якою він може вирівнювати ємність ячейок. По суті, це швидкість балансування. Якщо вона занадто повільна, то користі від нього не буде, він просто не буде встигати за роботою акумулятора. Ну а занадто потужний балансир буде коштувати великих грошей і може бути надмірним.
Для своєї збірки я вибрав балансир з максимальним струмом 1А, як і BMS при покупці не забув вибрати модель для роботи з LiFePO4 у конфігурації 4S.
Корпус
В принципі, це все, давайте збирати все це разом. Для цього бажано мати якийсь корпус, в ідеалі з негорючого пластику. Такі теж можна купити з АліЕкспрес, хоча пізніше я наткнувся на збірки, що роблять в старих корпусах стаціонарного компютера, що в принципі буде значно дешевше, проте як його все там розмістити я не дуже розумію.
Для моїх елементів вистачає впритул, бажано, звичайно, мати більше простору для роботи, але що маємо з тим і спробуємо.
Збірка акумулятора
Перед збіркою перевіримо напругу на ячейках - заряджені (більше ніж 3.25В) ячейки з однаковою напругою - ознака відповідального продавця, який зарядив і відбалансував їх перед відправкою.
У моєму випадку ячейки показали ідеальні результати: 3.294 - 3.294 - 3.293 - 3.294. Ячейки заряджені на 85%, а розбіжності по напрузі відсутні. Значить, не доведеться якісь окремі ячейки балансувати перед збіркою - можна відразу збирати і користуватися.
Установка ячейок і перемичок
Збирати буду відразу в корпусі, щоб ячейки потім туди-сюди не перекладати. Для початку встановлю їх всередині, проклавши між ними листи склотекстоліту для ізоляції ячейок один від одного. Це не обов'язково, але рекомендується.
Ячейки потрібно розташувати в шаховому порядку і встановити перемички між плюсом і мінусом кожної ячейки за такою схемою.
Перемички були і в комплекті з ячейками, але я вважав їх трохи слабкими для своїх завдань і придбав окремо на АліЕкспрес більш масивні 3мм перемички з гнучким центром.
Можете зробити так само або залишити штатні перемички, якщо навантаження на АКБ не перевищуватиме 150А.
Поки просто накинув перемички на шпильки ячейок, ми туди ще будемо підключати плату BMS і балансири, закручувати рано.
Проводка для BMS і балансира
Далі нам необхідно підготувати всі дроти плати BMS і балансира для підключення до акумулятора. Оскільки у нас на ячейках вже є шпильки розміру М6, то найнадійнішим і логічним варіантом буде обжати кінці проводів кільцевими наконечниками розміру М6.
Це робиться за пару хвилин за допомогою спеціальних обтискних кліщів.
Підключаємо до ячейок дроти BMS. Тут головне не переплутати. Беремо роз'єм і починаємо підключати від чорного дроту:
Чорний дріт на вільний мінус акумулятора.
Кожен наступний дріт після чорного - на плюс кожної ячейки по порядку.
Порядок підключення не важливий, можна відразу всі одягнути, а можна по черзі з підключенням до роз'єму BMS. І не бійтеся помилитися, на платі BMS теж є маркування і кожен дріт має свій номер.
Далі підключаємо балансири. Принцип підключення точно такий же. У моєму випадку дроти на платі BMS виявилися на пару сантиметрів коротшими, ніж потрібно, для акуратного укладання, тому я вирішив збільшити дроти за допомогою пайки і термоусадки. На функціональність це не впливає, але вигляд буде акуратнішим.
Крім того, штатні дроти на платі балансира виявилися трохи довшими, ніж потрібно. Їх я вирішив просто укласти акуратними петлями. Вони тонкі й не займуть багато місця.
Підготовка і підключення силових дротів
Для силових дротів краще взяти мідний кабель перерізом 50мм2. Для нього також знадобляться відповідні наконечники.
Нам знадобиться всього два силових дроти - один для підключення мінуса акумулятора до BMS, другий - для підключення плюса і підключення навантаження.
Відразу обжимаємо і підключаємо дріт до вільного мінуса збірки і до дроту B- на платі BMS.
Далі підключаємо дріт з вільного плюса - на нього будемо підключати навантаження.
Збірка в корпусі
Тепер укладаємо плату балансира всередині корпусу. Місця в цьому варіанті корпусу мало, і доводиться дуже акуратно укладати дроти, щоб нічого не бовталося і не заважало.
На вихідні дроти плати BMS відразу одягаємо термоусадку. Вона необхідна для захисту від замикання.
Плату BMS вирішив закріпити на кришці корпусу.
Тепер перевіряємо, щоб дроти не терлися об гострі краї перемичок і один об одного. Особливо уважно треба перевірити, щоб плюсові контакти не торкалися мінусових.
Підключення BMS
Тепер підключаємо силовий дріт з мінуса до BMS і перевіряємо вольтаж на виході. У мене вийшло рівно 13.2В, що означає правильне підключення всіх дротів і правильну роботу плати.
Залишається прикрутити кришку, і акумулятор готовий до використання.
Додатково потрібно буде встановити додатки для моніторингу BMS і балансира. Інструкції з налаштування і підключення йдуть в комплекті.
Тест ємності
Перший тест потрібно зробити на ємність. Заряджаємо акумулятор повністю, потім розряджаємо до нуля з постійним навантаженням (у моєму випадку - 15А).
На виході отримуємо два значення ємності - одне покаже вбудований моніторинг BMS, друге виміряє зовнішній кулонометр.
Заявлені 314Ач і фактичні 285Ач не зовсім збігаються, що типово для всіх акумуляторів. Але результат хороший, і це пов'язано з втратою ємності через старіння батарей.
Тест заряду
Далі тест зарядки. З 0 до 100% при заявленому максимальному струмі 75А.
Я взяв потужний варіант - зарядний пристрій на 75А вбудованого в інвертор. Під час увімкнення по проводах чесно протікало 75А і батареї успішно заряджалися. Тест зайняв близько 4 годин і пройшов успішно.
Тест потужності
Для цього підключаємо інвертор і навантаження в 250А. Спробував отримати від АКБ і обіцяних у БМС 250А струму (3.2кВт). Це зробив за допомогою інвертора з під'єднаними до нього праскою і феном з навантаженням.
Акумулятор витримує і видає заявлені 250А без проблем.
Тест на витривалість
Залишаємо підключеним електрочайник на 200А. АКБ нормально переніс навантаження, кілька разів вмикався вентилятор на БМС. Сам БМС нагрівся до 40-45 градусів, нутрощі акб до 40-60 градусів (дроти в основному). Найгіршою точкою виявилося місце приєднання на корпусі дроту від акб до інвертора - близько 67-70 градусів. Але загалом усе в межах допустимого.
Щоб зменшити нагрівання в таких стресових ситуаціях, потрібно використовувати максимально можливі товсті та короткі дроти, а якщо таке використання планується часто, то забезпечити додаткову вентиляцію для нутрощів АКБ і електричного відсіку загалом.
Ну і розуміти, що не дуже розумно знімати постійно з АКБ струми більші, ніж 0.5С (тобто більше половини ємності АКБ за струмом, в моєму випадку більше, ніж 314/2 = 157А), утім, для нормального АКБ струм в 1С (у моєму разі 314А) - це цілком припустимо за наявності нормальної вентиляції і відповідних проводів і компонентів.
Вітаю, ваш новий акумулятор готовий!
Дякую, що дочитали, на жаль тексту багато, але надіюсь допоміг!!! Всім добра та миру!!!
