Alegerea bateriei potrivite pentru construcția vehiculului dvs. electric Hackaday
Mulți dintre un hacker și-au privit scuterele, bicicleta sau skateboard-ul și au decis că ar fi și mai bine dacă ar avea un motor pe el. Plecarea la electrizarea transportului personal poate fi o călătorie interesantă și productivă și care promite să predea multe lecții despre ingineria mecanică și electronică. În esență, cheia oricărei construcții este bateria, care are cele mai multe cuvinte de spus în ceea ce privește performanța și autonomia vehiculului dumneavoastră. Pentru a vă ajuta, am pregătit un ghid util privind selectarea bateriei potrivite pentru nevoile dvs.
O singură chimie care să-i conducă pe toți
Bateriile sunt de toate formele și dimensiunile și o varietate de chimicale diferite, care au toate proprietățile și aplicațiile lor unice. Când vine vorba de vehicule electrice mici, este de dorit să aveți o baterie cu o greutate redusă, dimensiuni compacte, o mulțime de curent de livrare pentru o accelerare rapidă și o capacitate mare pentru autonomie lungă.
În urmă cu 30 de ani, opțiunile erau limitate la baterii cu plumb acid, nichel cadmiu și nichel metal hidrură. Acestea au fost grele, cu putere redusă de curent, capacitate redusă și timpi de încărcare incredibil de liniști. Din fericire, bateriile cu litiu-polimer au apărut între timp și sunt mai capabile în general. Oferind rate mari de descărcare, încărcare rapidă, greutate redusă și capacitate mare, acestea sunt, fără îndoială, alegerea finală pentru un vehicul electric de înaltă performanță. De asemenea, sunt extrem de populare și, prin urmare, și ieftine!
Cu toate acestea, există câteva blocaje. Este important să păstrați toate celulele dintr-un pachet la aceeași tensiune pentru a evita celulele care se reîncarcă reciproc. Acest lucru poate provoca daune pachetului, sau chiar explozii sau incendii. Menținerea tensiunilor bateriei pentru a evita acest lucru se numește „echilibrare”. Poate fi manipulat în diferite moduri, în funcție de stilul exact de baterie pe care îl utilizați, așa cum vom acoperi mai târziu.
În plus, bateriilor cu litiu nu le place să fie supra-descărcate. De regulă, este o idee bună să nu lăsați bateriile să scadă sub 3,0 V pe celulă. Nerespectarea acestui lucru poate duce la distrugerea unui pachet, afectând capacitatea sa maximă și capacitatea de a livra curent.
Există, din fericire, modalități de a rezolva aceste probleme și care sunt cele pe care le utilizați depinde de bateria pe care o alegeți pentru aplicația dvs.
Dar care baterie, exact?
Un lucru este să spuneți că ar trebui să utilizați o baterie litiu-polimer, dar acestea vin într-o mare varietate de arome pentru diferite aplicații. Ce tip utilizați va depinde de vehiculul pe care încercați să-l construiți, de obiectivele dvs. de performanță și autonomie și de propriile abilități și dorința de a construi sau cumpăra.
Un cuvânt despre tensiune și capacitate
Celulele din polimer de litiu sunt nominal nominal la 3,6 V, iar capacitatea lor este măsurată în amp-ore sau miliamp-ore. Când vă uitați la un pachet pentru vehiculul dvs. electric, veți dori să notați tensiunea totală a pachetului și capacitatea. Tensiunile mai mari sunt bune pentru vehiculele cu performanțe superioare și o eficiență îmbunătățită, deoarece se poate furniza mai multă putere la curenți mai mici cu pierderi mai mici. Cu toate acestea, acest lucru necesită stivuirea mai multor celule în serie, ceea ce poate adăuga costuri și necesită, de asemenea, controlere și soluții de încărcare mai scumpe. Capacitățile mai mari sunt bune pentru raza de acțiune mai mare și sunt adesea realizate prin stivuirea mai multor celule în paralel.
Pachete Homebrew 18650
Construirea propriului pachet poate fi multă muncă, dar și destul de plină de satisfacții. Sursă: [Adam Bender] Multe vehicule electrice construite acasă sunt create de hackeri cu un etos puternic DIY și care se extinde adesea și la componentele individuale. În aceste cercuri, mulți aleg să își creeze propria soluție de baterie, bazându-se pe celula populară 18650 ca bază pentru pachet. Acestea pot fi recoltate cu ușurință de pe laptopuri, burghie electrice și alte surse, sau preluate de la centrele de reciclare, precum și cumpărate noi. Celulele au o carcasă metalică puternică și sunt mecanic destul de robuste. Cu toate acestea, celulele individuale sunt limitate la maximum 3600 mAh, în ciuda a ceea ce ați putea citi pe eBay.
Datorită capacității limitate a celulelor individuale, multe pachete pentru biciclete electrice și vehicule electrice stivuiesc mai multe celule în paralel. Pachetele bazate pe 18650 sunt adesea menționate cu denumiri precum 10S4P, indicând că există 4 seturi paralele de 10 celule fiecare în baterie. O astfel de baterie ar avea o tensiune nominală de 36 V, cu o capacitate cuprinsă între 10-14 Ah, în funcție de 18650 de celule utilizate.
Pentru a asambla un pachet, lipirea este o opțiune slabă din cauza pericolului de încălzire a celulelor, iar rezultatele sunt de obicei slabe din punct de vedere mecanic. Cel mai fiabil mod este prin utilizarea unui sudor spot pentru a conecta celulele cu benzi metalice de la terminal la terminal. Unii aleg să-și construiască propriile sudori spot, dar dacă încercați doar ca vehiculul dvs. să ruleze, acest lucru ar fi considerat bărbierit inutil al iacului. Pot fi cumpărate în schimb. Oricum, odată ce celulele sunt conectate, pot fi adăugate cabluri individuale la diferite celule pentru conectarea la un sistem de gestionare a bateriei sau BMS - o placă care monitorizează tensiunile individuale ale celulelor din pachet. Această placă acceptă o conexiune de la un încărcător de perete care se află la tensiunea maximă a bateriei și se ocupă de încărcare și echilibrare pentru a menține bateria în stare bună de sănătate și, de asemenea, protejează împotriva supra-descărcării și a evenimentelor de supracurent. Toate acestea pot fi apoi înfășurate în incinta la alegere. Datorită carcasei metalice a celulelor individuale, adesea o simplă folie de plastic poate fi suficientă.
Pachetele 18650 construite în casă sunt utile dacă doriți să personalizați un pachet conform specificațiilor dvs. exacte sau dacă doriți să construiți pe cele mai ieftine cu piese reciclate. Cu toate acestea, este o mulțime de muncă implicată și s-ar putea să descoperiți că banii pe care îi cheltuiți pe instrumente pentru a face treaba depășesc economiile pe parcurs.
Pro: pot fi de tensiune, capacitate și ambalare ieftine, personalizabile
Contra: munca semnificativă implicată, poate fi mai grea decât alte opțiuni
Pachete de biciclete electronice eBay
Pentru cei care nu sunt interesați să-și construiască propriile pachete, există o altă opțiune. Odată cu proliferarea bicicletelor electrice în întreaga lume, piesele sunt acum disponibile pentru cei care doresc să lovească singuri. O gamă largă de pachete de baterii pentru biciclete electrice sunt acum disponibile, majoritatea fiind construite cu aceleași instrumente și tehnici ca și pachetele homebrew menționate mai sus. Beneficiul major al acestor, însă, este că altcineva a făcut toată munca grea!
Constând din 18650 de celule legate între ele în diverse configurații pentru a se potrivi diferitelor aplicații, acestea sunt disponibile într-o gamă de tensiuni de la 36 V-60 V și, ocazional, mai mari, cu capacități mari pentru distanțe lungi. Marea majoritate au un sistem integrat de gestionare a bateriei și un conector de încărcare deja conectat, iar mulți vânzători vor arunca și un încărcător de perete adecvat.
Sunt o alegere excelentă dacă doriți un pachet de mare capacitate care să fie gata, de pe raft, fără prea multă agitație. Un dezavantaj este însă faptul că multe dintre aceste pachete sunt oarecum distruse din fabrică în ceea ce privește puterea curentă. În timp ce media 18650 este capabilă să furnizeze un curent semnificativ fără a transpira, nu este neobișnuit să găsiți o baterie de 36 V limitată la o putere relativ scăzută de 15 A de către BMS integrat. Acest lucru este bine dacă construiți o bicicletă electronică de 200 de wați pentru a face croazieră pe plajă, dar dacă încercați să construiți un scuter rapid pentru a rupe de-a lungul cărărilor de pietriș cu un motor de 500 de wați, veți avea probleme. cu BMS tăierea puterii. Acest lucru poate fi adesea piratat, dar elimină strălucirea din confortul acestor pachete gata de utilizare.