Выбор подходящей батареи для вашего электромобиля

Многие хакеры, взглянув на свой самокат, велосипед или скейтборд, решили, что было бы еще лучше, если бы на нем был мотор. Планирование электрификации личного транспорта может оказаться захватывающим и продуктивным путешествием, которое обещает преподать много уроков в области машиностроения и электроники. По сути, ключом к любой конструкции является аккумулятор, который имеет решающее значение с точки зрения производительности и запаса хода вашего автомобиля. Чтобы помочь вам, мы подготовили полезное руководство по выбору аккумулятора, соответствующего вашим потребностям.

Батарейки бывают всех форм и размеров, имеют различные химические свойства, и все они имеют свои уникальные свойства и области применения. Когда дело доходит до небольших электромобилей, желательно иметь аккумулятор небольшого веса, компактного размера, обеспечивающий достаточный ток для быстрого ускорения и большую емкость для дальнего пробега.

30 лет назад варианты были ограничены свинцово-кислотными, никель-кадмиевыми и никель-металлогидридными батареями. Они были тяжелыми, с низким выходным током, плохой емкостью и невероятно медленным временем зарядки. К счастью, в то же время появились литий-полимерные батареи, которые более эффективны по всем направлениям. Предлагая огромную скорость разряда, быструю зарядку, легкий вес и большую емкость, они, несомненно, являются лучшим выбором для высокопроизводительного электромобиля. Они также очень популярны и, следовательно, дешевы!

Однако есть некоторые зависания. Важно поддерживать одинаковое напряжение на всех ячейках в блоке, чтобы избежать обратной зарядки ячеек друг друга. Это может привести к повреждению рюкзака или даже к взрыву или возгоранию. Поддержание напряжения батареи во избежание этого называется «балансировкой». С этим можно обращаться по-разному, в зависимости от типа используемой батареи, о чем мы расскажем позже.

Кроме того, литиевые аккумуляторы не любят чрезмерной разрядки. Как правило, рекомендуется не допускать падения напряжения в батареях ниже 3,0 В на ячейку. Несоблюдение этого требования может привести к выходу из строя аккумулятора, ухудшив его максимальную емкость и способность пропускать ток.

К счастью, есть способы обойти эти проблемы, и то, какой из них вы используете, зависит от батареи, которую вы выбираете для своего приложения.

Одно дело сказать, что вам следует использовать литий-полимерную батарею, но они бывают самых разных вариантов для разных применений. Какой тип вы используете, будет зависеть от автомобиля, который вы пытаетесь построить, ваших целей в отношении производительности и запаса хода, а также ваших собственных способностей и желания построить или купить.

Литий-полимерные элементы рассчитаны на номинальное напряжение 3,6 В, а их емкость измеряется в ампер-часах или миллиампер-часах. При выборе аккумулятора для вашего электромобиля вам следует обратить внимание на общее напряжение и емкость аккумулятора. Более высокие напряжения хороши для транспортных средств с более высокими характеристиками и повышенной эффективностью, поскольку можно передать больше мощности при меньших токах с меньшими потерями. Однако это требует последовательного соединения большего количества ячеек, что может увеличить стоимость, а также требует более дорогих контроллеров и решений для зарядки. Более высокая емкость хороша для большей дальности действия и часто достигается за счет параллельного соединения большего количества ячеек.

Из-за ограниченной емкости отдельных ячеек во многих упаковках для электронных велосипедов и электромобилей несколько ячеек складываются параллельно. Пакеты на базе 18650 часто обозначаются такими обозначениями, как 10S4P, что указывает на то, что в батарее имеется 4 параллельных набора по 10 ячеек в каждом. Такая батарея будет иметь номинальное напряжение 36 В и емкость от 10 до 14 Ач в зависимости от конкретных используемых ячеек 18650.

Для сборки блока пайка является плохим вариантом из-за опасности нагрева элементов, а результаты обычно неудовлетворительны с механической точки зрения. Самый надежный способ – с помощью точечной сварки соединить ячейки металлическими полосками от клеммы к клемме. Некоторые предпочитают создавать свои собственные аппараты для точечной сварки, но если вы просто пытаетесь привести свой автомобиль в движение, это будет считаться ненужной бритьем яка. Вместо них их можно купить. В любом случае, после соединения ячеек к различным ячейкам можно добавить отдельные выводы для подключения к системе управления батареями или BMS – плате, которая контролирует отдельные напряжения ячеек в блоке. Эта плата допускает подключение от настенного зарядного устройства, которое поддерживает максимальное напряжение батареи, и выполняет зарядку и балансировку, чтобы поддерживать батарею в хорошем состоянии, а также защищает от переразряда и перегрузки по току. Все это затем можно упаковать в корпус по вашему выбору. Благодаря металлическому корпусу отдельных ячеек часто бывает достаточно простой полиэтиленовой пленки.