建立一个安全的高安培电池组从扁平袋电池

2021年5月10日
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用圆柱形电池构建电池组的方法已经广为人知,但袋形电池似乎还没有一篇像样的文章来描述如何构建它们的“最佳实践”。我将尽我所能展示我最近做搜索时的发现。

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为什么囊细胞?

当你把圆柱形电池堆起来的时候,每个电池之间会有一些空间,这就浪费了可以用来制造更多活性电池材料的空间。这对电动自行车来说不是一个大问题,但对电动摩托车制造商来说却是一个严重的问题。

200A SPIM08HP电池,与标签位于电池的两端

一个52V的电池包有20ah的续航时间,这被认为是一个相当重要的电动自行车电池组,但这不足以满足一辆小型摩托车,更不用说一辆全尺寸的电动摩托车了。Zero摩托车公司的标准功率为28S / 104V,目前最小的功率包为44-Ah,更大的功率包也可以使用。这大约是总能量的四倍,而且大多数零电动车主都选择了更大的电池组。电动摩托车制造商需要在车架空间有限的情况下,将尽可能多的活性电池材料塞进车架中。

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一个12V启动盒

我还没有制造过电动摩托车,但我在工作中偶尔需要启动一件设备。我读到过,输出电流最大的电池来自混合动力汽车。这是因为拥有大型电池组的电动汽车(如特斯拉)能够产生足够多的安培,所以他们可以使用优化的电池进行长距离行驶。混合动力汽车有一个后备发动机来提供长距离行驶,这意味着昂贵的电池组可以很小。然而,这款电动车混合动力电池组必须能够在一个小电池组的基础上提供整车性能,所以,这些电池组产生的电流很高。

我在youtube上看到一个视频,一个电工测试他的四缸汽油车的启动器的安培数。在前半秒,它画了一个峰值200A,让马达旋转,但在大约100A,继续旋转(火花和燃料关闭)。他正在组装一个超级电容跳箱,以帮助他在气温低于冰点的时候发动汽车,它能让引擎转动长达8秒。像铅酸和锂这样的化学电池在过冷的时候会失去大量的产生电流的能力,但是超级电容器在寒冷的天气里工作得很好。这是特斯拉汽车配备电池加热/冷却系统的部分原因。

我曾考虑过建立一个超级电容器组,因为它们可以在一个很小的封装中提供非常高的安培,并且如之前所述,它们可以在零下的天气下很好地工作。然而,随着时间的推移,超级电容器的电压会下降,所以我必须在用一个没电的电池启动汽车之前,重新给超级电容器组充电。“填充”电池通常是一个口袋大小的4S锂铁电池组,甚至一个18V的无绳工具电池也可以使用。使用一个无绳工具包来“填充”超级电容器组需要几分钟(填充电池组在需要时可以在室内保持温暖)。然后,你可以把超级电容器组带到被冻住的车上,帮助启动它。

这里有两个平袋细胞,从我试验的tab连接方法。

我选择了简单的方式,制作了自己的“跳台式”行李箱,只使用了大的锂小袋电池,没有超级电容器。这样的话,当它在停电时作为备用电源使用时,它会有更多的“范围”(我住在龙卷风肆虐的国家,经常有暴风)。我不会说它小,但它足够轻,相当紧凑,所以我可以在温暖的室内储存。在紧急情况下,我还可以用它来给我的手机、笔记本电脑和可充电的USB手电筒充电。如果你正在考虑为电动汽车的转换建立一个大而昂贵的电池组,我建议首先建立一个跳线盒。它会教你所有你想知道的,在花大钱在完整的项目之前。

我找到了一些螺纹铝条可以工作,把标签夹在一起(见上图)。如果我没有找到这些,我就会去买一些棒材,然后自己动手切割、钻孔和螺纹。由于标签在这种配置中是相互接触的,夹紧棒不是用作导体,可以是钢来保持刚度,并提供一个均匀的夹紧压力。

当使用普通锂离子电池时,每个电池充满电至4.2V,其中三个串联产生12.6V。磷酸锂铁电池(LiFePO4)在较低的电压下运行,每个电池在3.6V的电压下充满电,所以用于提供12V电压的磷酸锂铁电池通常是4S电池,充满电时为14.4V。LTO的化学成分非常罕见,在2.4V每个电池的情况下,一个12V的电池组将有6个串联电池,14.4V。

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Chris在澳大利亚珀斯报道

克里斯驾驶电动摩托车(无尽空间论坛成员“jonescg”)。beplay山寨当他开始做的时候,周围没有人用定制的电压和形状为他做一个大的电池组,所以,他学会了如何自己做。他尝试了一些不同的方法,他同意让我在这里展示。

克里斯的双向的PCB。这个是为需要用6S和4P制作的积木的客户设计的

克里斯使用的方法的第一步是订购厚PCB(印刷电路板),以他在电脑上绘制的设计。PCB通常被用作连接电子元件的电路板,但这是对现有产品线的聪明利用,以一种从未打算使用的方式使用PCB。PCB底部的六角形被选择,使螺纹螺母可以焊接到这些位置,而不是使用环氧树脂或其他方法,如铆钉螺母或螺纹塞。

嵌板的下面,嵌有一个单元。

在上面的图片,你可以清楚地看到插槽的标签滑过,也焊接螺母,夹紧螺丝附加。螺母不需要很多“防旋”保持,所以焊接边缘提供了足够的强度。然而,螺母是镀镍专门使焊接更容易。

一个DIY的打孔夹具

我曾见过一些电池组的建造者用打孔纸在带标签的小袋电池上打孔,但这些电池被订购了更厚的收集器标签,以满足克里斯所需的高电流。“冲头”是由一根杆制成的,杆上有一个侧边钻孔。这导致了一个形状,通过他的对齐夹具很好地冲孔,如图所示。

接线板连接母线

克里斯用粗铜母线把接头连接在一起。上图显示了标签如何通过PCB板滑动,然后折叠。实际生产的板和巴士有比这更多的洞,但克里斯急于张贴一个原型的照片。接触接头的铜母线不仅具有携带大电流的低电阻,而且还起到散热片的作用,通过接头将芯线的热量抽出来冷却电池。

选项卡和总线连接的侧视图。

在每个不锈钢螺丝的头部下面是一个不锈钢开叉锁紧垫圈,在加热和振动循环期间,为标签提供持续的压缩。然后,不锈钢垫圈在底部的裂锁垫圈下,以展开压缩。此包并行使用三个单元,即3P。

一个10S / 3P包显示

克里斯用不导电的透明缩醛塑料做了一个组装盒。上图所示的电池组将电池排列成u形,所以正负两端都在同一端,如图所示。

5S / 6P电池,在电池组的两端有相反的端子。

上面的包使用更大的单元格,但使用的方法与之前相同。我使用了类似的“头板”配置来制作我的起动机行李箱电池,但因为我只制作其中的一个,我只是使用了一个薄薄的厨房切菜板,它是由HDPE /高密度聚乙烯制成的,而不是特殊订购的PCB板。

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下一个什么?

在这个阶段,你仍然需要安装BMS,和一个坚固的外壳来保护细胞。您可以通过阅读此处了解如何附加BMS,我们也写了一些关于BMS的作用在另一篇文章中,可以在这里找到。

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由Ron/spinningmagnet写,2021年5月

在加州洛杉矶长大,1977-81年在美国海军潜艇机械师/圣地亚哥工作。1980年代的液压机械师/洛杉矶。20世纪90年代的重型设备操作员/出差到各个地方。2000年代犹他州西南部的自卸卡车司机。2010年以来,他在NW Kansas担任一家水厂运营商


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