锂电水深?看我DIY 电动车 60V 锂电池组和多功能充电宝

2016-07-08 20:30:00 996点赞 1839收藏 349评论

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前言:

锂电池水很深。

先说说我为什么要用锂电池。很多小车机身比较紧凑(比如小牛电动车,平衡车),想要增加里程怎么办?增加又大又重的铅酸电池是不可能的,所以只能选择锂电池。

市场上各种组装的锂电池质量良莠不齐,我们并不知道其用的什么电芯,安全性和寿命都没有保证,有很多甚至用的是拆机电芯。

大品牌正规锂电池没有几家在做,只有超威、天能等少数几个品牌;售后不用担忧,但价格比较贵(其实挺适合不喜欢折腾的朋友),比如这款超威的60V20AH电池售价高达1800元:

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所以我决定自己来DIY一组锂电池。

开始动手之前,顺便简单介绍下锂电池基本知识:

首先来看看锂电池和铅酸电池的区别

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如上图,我们发现锂电池缺点其实挺多的...但这也是没办法的事,没得选择。

锂电池组是由电芯和保护板两个部件组成。

锂电池电芯类型:有三元锂、聚合物、磷酸铁锂等等很多种;从外形来看有18650、方形等等也是很多种;每节电芯电压一般是3.7V,满电是4.2V,磷酸铁锂电芯电压是3.2V,满电3.6V;电芯除了电压参数外,还有一个重要参数就是容量,一般会标识在电芯外壳上;将多个电芯并联起来可以达到我们需要的容量,再讲多组并联起来的电芯串联起来可以达到我们需要的输出电压。这篇晒单主要讲解diy过程,所以就不细说了。

注意:本篇文章主要晒个人DIY过程,供参考。尝试自制的朋友需要一定的动手能力和一定的电子电路知识,有一定风险,请勿模仿。

60V20AH锂电池组DIY过程:

我首先决定自己的需求:经过测试,我的嘉陵小龟王原配的是60V20AH在速度不快的情况下,可以跑70KM。我有时想出去玩玩,大概需要100KM的续航里程(为什么不开车? 家里有车,但我没有驾照,而且不想学。)。所以我只要再有一组60V20AH的电池就能满足我的要求(一定要多留点余地,预防一切不确定性),两组20AH电池差不多就能跑140KM了。

了解需求之后,开始选择电芯:锂电电芯也不是那么好选择的,水相当深啊...市面上根本买不到任何性价比高的电芯,比较靠谱的东芝18650要近30元一节,拆机电池虽然便宜但容量、一致性和寿命都无法保证;大厂倒闭的倒闭,收购的收购,靠谱的不对外销售...后来决定入手这种5300mAH的电芯,价格较便宜就10元钱一节,外形大概是2颗18650并联起来的大小(这里只是展示我选的电池,实际用18650、大单体、聚合物,软包都可以!):

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这个电池外壳是正极,顶部凸起的是负极,属于三元锂电池。选购电芯还要注意其他参数,比如内阻、放电倍率、循环次数等等,这些参数我找了下已经有很多人测试过,看来比较适合我。说一下放电倍率,是放电电流/电池容量,宣传页面写的是2C放电,电池是5300mAH的,那么2C放电的话理论最大持续放电电流就是10.6A,如果用4颗电池并联起来,持续放电电流就能达到42.4A。我的车电机功率是800W的,电压是60V,那么最大电流就是800/60=13.33A,即使放电倍率只能达到宣传的一半,也足够我用了。至于循环次数,官方给出的测试结果是2000次...2000次循环是什么概念?每2天完全充放电一次都可以用11年!当然这只是理论数据,能有300次循环的话这电池也算超值了,当然能更久的话就相当于捡到了。

我之前算出来需要60V 20AH,这个电芯是3.7V 5.3AH的,首先要先用4颗电池并联起来达到21.2AH的容量,再用60/3.7=16.21取整后为17,也就是要4颗并联为一组,再串联17组,使输出电压约等于60V,容量约等于20AH,17X4=68,为了防止遇到个别有瑕疵的,就多买了几颗。如图,电芯负极上很光亮,没有焊点,是全新没使用过的,只有少部分上面粘了点胶水:

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收到电池后千万不能将电池随意放置,看结构就知道容易造成短路,短路后会漏液,漏液后电池就废了。商家卖的是裸电芯,所以我只能自己给电池贴上绝缘垫(好在绝缘垫啥的商家都送了),防止焊接和使用时造成短路:

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顺便用细砂纸将负极打磨一下方便焊接:

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套上绝缘垫之后,还要给电池套上商家送的热缩壳,防止电池相互之间短路:

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打磨并且套上热缩壳之后,用电吹风吹一下就可以让热缩壳自动收紧,我没什么耐心,就随便弄了下:

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再逐一检测电池的一致性,一致性很重要,一定要用同规格同型号的电池。一颗电池有问题就可能会拖累整组电池,所以每一颗电池都要检查,替换掉不一致的电池。经过测试每颗电池的电压都在3.58V左右,误差极低,一致性相当好。

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做好以上工作后,将电池一正一负的放在支架里,合好支架准备焊接。支架刚好竖列是一个4组并联,横着是5个串联,4并17串的话就要4组支架:

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之前试焊了下,发现30W烙铁不好焊,焊久了容易损坏电池,对焊接技术要求高。但用铜线焊接的话也有好处,铜的电阻别镍低。为了图方便还是买回一台300元的点焊机。我想的是这个投资不算高,因为之后还要为朋友做两组小牛电动车的锂电池,而且做完可以亏一点处理给其他朋友:

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点焊比较简单,将镍带放在电极上,右手按住镍带,左手拿着电池支架,对准焊针往上一推即可。注意两个焊针要在镍带之内:

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如下图,竖着每4颗电池一组并联,然后每组之间串联起来。比较难看,这焊接难度不是一般大,主要是因为点焊机商家送的镍带太窄了,只有4mm!两颗铜针比较粗,稍有不慎就点到镍带之外了,焊针调太近又容易短路。所以一定不能用商家送的4mm镍带,要用宽6mm以上纯镍带,8mm的更好。好在试了下焊接强度还是可以的,用钳子将镍带强行撕下后,焊点部分仍然是不分离的。注意串联的部分电流较大,镍带较窄,所以每组电池之间的串联用了4条镍带分流(侧面还有一条):

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将所有电池都焊好之后,开始连接保护板。保护板的作用是防止任意一组电池过充过放,并且有短路、温度检测等功能。过冲过放对锂电池的损害极大,所以保护板必不可缺。对于有经验的朋友来说,不用保护板其实也是可以的,但一定要注意不要过冲和过放。选购保护板时,一定要注意电压、串数和电流。我这个是三元锂,所以选3.7V的,铁锂要买3.2V的,我这个电池是17串,要买17串的保护板;电流可以用电机功率除以电池电压得到,比如1200W的电机,60V电池,那么电压就是20A的,就要买20A以上的保护板(最好要留余地,20A的买25A的保护板):

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别看保护板有这么多线,弄清楚后并不难。接法印在保护板上面了,如图。总负极开始接第一根线,第二根之后每根按顺序接到每组电池串联的地方,直到接到总正极。用粗线(4平方以上)连接总负极和保护板的B-,C-用粗线接充电器接口负极,P-接负载负极,总正极不经过保护板。

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电池支架之间做好绝缘工作,不要互相短路,先将保护板连接线的插头拔下来,连接好所有线之后,检查无误再插上。检查方法很简单,万用表表笔搭在总保护板插头最后边的第一条线也就是中负极上,按顺序往左依次检测电压是递增的即可,比如我的电压是3.6V、7.2V、10.8V......60V。我的焊的有点难看,反正不是虚焊,不会掉就是了。插上保护板之后,如果接线正确,保护板的P-与电池总正极之间就有60V电压输出,如果接线不正确就没有输出。

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最后检查一遍电池所有焊点和连接线的焊点是否牢固,不牢固的加焊一下。我直接将电池抱到车上进行测试,一拧转把电机就开始转动,很开心,一次成功(注意下面还叠着两组呐)。之前担心装不下,所以用的是4并17串,看来里面还很空,早知道就组5并17串60V26AH了,续航能力提升10多公里呐,成本只增加100多元。

锂电水深?看我DIY 电动车 60V 锂电池组和多功能充电宝一切都测试无误,焊点和牢固之后,就可以将电池封起来了。一定要封好,不能有任何松动。由于手上的材料有限,我暂时先用胶布将电池组封起来,比较难看,因为电池组使用时有一定发热,随便戳了几个散热孔。这样子虽然没问题,但实在太有损形象了,所以我订购了带纤维的绝缘布,等到货后再拆掉重新封。是不是比较山寨?不过市面上的电池拆开蓝色的热缩膜后也都是差不多的。称了下整组电池净重只有7.5KG(原来的铅酸有33KG啊!):

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上图保护板亮着灯表示在进行电池均衡。每一串电池对应一颗灯,刚开始17颗全亮,均衡好一组电池后对应的灯会慢慢灭掉,直到所有灯都全灭,此时保护板会发热,一定要注意保护板的散热哦。我的电池组因为有支架,保护板是绑在支架外的,没和电池接触,所以没有任何问题。

我是将电池放入坐垫的桶内,要做一定的缓冲,防止路上颠簸损坏电池组。因为做电池之前不知道最终尺寸会是多少,所以无法提前制作不锈钢盒子,暂时找到个收纳箱,尺寸刚好,割个孔把电池放进去...

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放在坐桶里的样子...再把四周填点泡沫就OK了。先测试电池性能后再定制不锈钢外壳:

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由于车内部内置的是铅酸电池,不能与锂电池直接并联起来使用!(如果是两组规格完全相同的锂电池倒是可以。)所以我把原来的电池空气开关换成了电动车专用二选一空气开关,两个闸是不能同时推上去的,只能开启其中一个,很方便,不会误操作。平时使用时用完锂电再用镍氢电池即可。

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顺便说一下,锂电池的充电器也不能和铅酸电池通用。因为普通铅酸电池的充电方式是三段式的,而且电压不同;比如我的铅酸电池充满电是66.5V,而锂电池却是71.4V(4.2VX17)。所以要用锂电池专用的充电器。DIY电池我推荐用汉匀充电器,型号是HY2ALP。

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这个充电器可以自己根据电池类型自定义充电参数,特别适合我们自己DIY的电池,非常方便,也有定时功能。

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DIY电池组续航能力测试:

DIY过程其实不难,很顺利。然后就要上路实测续航能力和稳定性了。我没有专业仪器测试,所以还是上路跑比较实际。

经过两次短途测试后发现电池能正常使用,决定充满电给电池来个完全放电。如下图,充满电71V后跑了64.23KM,本人自重85KG。本来计划放电到保护板过放保护为止,结果到52.5V的时候就被电动车的控制器限制了,无法继续放电。这个电池可以放电到2.8V,也就是2.8X17=47.6V,还有一部分电没能完全释放。这个里程已经比较满意了,之前的纯铅酸电池能跑70km主要是因为速度要慢一点。

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城里载人测试,载了个45KG的人在城里办事,顺便将记录电池续航能力,如下图,放电到控制器保护为止一共跑了51.69KM:

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之后还做过两次测试,都很成功。这个电池放电到60V左右发热就比较明显了,不烫手,是正常发热。

经过以上几次测试,我发现电池没问题了,就在前天开始正式出行了。好久没游泳了,本来计划一个人去抚仙湖的孤山岛风景区玩的,妹子也非得跟着去我也是醉了(约100公里单程路程骑电动车比较累的),实在没办法就驮着妹子上路了。如图,全程约200KM(有10KM今天回程时忘了开行者APP记录):

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去程时天气晴,回程天气雨。单程90多KM,驮着个45KG的妹子...妹子一路上担心电池是否够用,还好用完锂电,切换到铅酸到目的地时还剩下约20%的容量。因为是变走边玩边拍照,速度不是很快:

锂电水深?看我DIY 电动车 60V 锂电池组和多功能充电宝详细参数:

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随便说一下,去抚仙湖玩的话最好是错开节假日(周一至周四),人比较少,房价也比较低。这里是江川县孤山岛风景区红宝石沙滩,来这里拍婚纱的很多:

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客栈名叫“谷香缘”,因为是闲时,湖景房才75元哦,老板爽快的答应可以帮忙把车推到屋里充电,再次感谢老板。从湖景房看抚仙湖(电线比较碍眼,努比亚Z11MAX拍的):

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第二天回程下着雨,旅途顺利,电池稳定可靠,就差个漂亮的外壳了:

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跑这么远车子性能不好也是不行的哟:

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电动车电池DIY成功。成本如下:电池68节680元,保护板100元,充电器165元,点焊机消耗算50元合计998元。

多功能充电宝DIY:

充电宝的水也很深有木有?我额外做了个电子琴专用移动电源,外出时很方便用,同时也能做给手机充电之类的其他用途。雅马哈电子琴S950 S970的电源都是16V的,所以直接用4节18650锂电串联起来(满电16.8V)就可以了,之前我就是这么做的,简单粗暴,还不需要保护板,因为电压放到14V左右琴就不工作了:

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这样的话也有缺点,虽然电池够用几个小时了,但必须把电池取下来充电,低于14V琴就不工作,不能将电池电量用完。所以我重新做了一套更妥当的电池:仍然是4节5300mHA的电芯,这下相当上面的8节18650电池了。先将他们串联起来,并且在串联线上留出引线好焊接保护板:

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随便找了点绝缘的东西将4节电池包裹起来,线头先用胶布裹一下防止意外短路:

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焊上4串的保护板,接法和上面的一样,这种小功率小电压的保护板直接裹在电池上就行了:

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在另一端焊上可调升降压模块,并且将电压调整到16V,焊上输出插头线:

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找了个铝合金盒子,大了点没办法,就地取材。用电钻打了3个孔(线上裹了多层胶布是防止被铝合金割破皮)。有三根线分别是充电口、经过升降压模块输出16V供电子琴专用的口、电池直接输出的口,并且在背面做了个开关,不用时将升降压模块供电关闭降低自耗电:

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线材都是就地取材有点不美观...现在完全够爽玩一整天了:


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搭配同步整流将压板,同时还能给多台手机、平板等其他设备充电哦:

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想要其他电压也方便,我另外再做了个可调升降压模块装在小盒子里,有需要使用时插上即可。充满电,将直接输出电压调到12V,接上好视力8W台灯调到最亮一共连续工作了15个小时,非常不错了:

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16.8V专用充电器:

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附:锂电池的使用与维护注意事项

  1. 使用优质合格的充电器和保护板,不要过充过放,浅冲浅放最好,充电电流以0.5C最佳。

  2. 随用随充即可,不必每次都刻意去用完再充电;也不用在意使用前是否充满电。

  3. 长时间不用时,应将电池内保留一定电量(最好是电芯的标准电压,比如我用的这个电芯厂家出厂时就是充到3.6V左右的);锂电池长期放置不用会造成容量永久衰减,充到标准电压时的衰减速度是最低的。

  4. 注意使用安全,不能让锂电进水,也不能受到激烈碰撞,不要在高温或者低温环境下使用电池。

  5. 行驶时尽量不要频繁的变速,多用定速巡航功能;尽量避免频繁的刹车和起步,起步时尽量缓慢起步,切忌直接将变速把拧到底。

注意:本篇文章主要晒个人DIY过程,供参考。尝试自制的朋友需要一定的动手能力和一定的电子电路知识,有一定风险,请勿模仿。有任何问题欢迎回帖咨询。

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