自己DIY用18650三元锂电池组装72V33.6AH两轮电动车锂电池(3:材料购买、电路设计)
制作电池组要买的东西实在太多,前期没有一次性买全,虽然大部分材料都已经到货了,但一些零配件五金件还没到,所以最关键的电池焊接和组装还得等下一篇,本次先与大家分享材料设备的购买清单列表和电路设计。
首先给大家科普一下基本常识,锂电池电芯有三元锂、聚合物、磷酸铁锂、软包等等很多种,从外形来看有18650、32650、方形等等也是很多种。我只大概了解了一下三元锂和磷酸铁锂,三元锂能量密度高,单节18650三元锂容量一般能达到2500mah以上,而磷酸铁锂能量密度低,单节18650磷酸铁锂容量一般在1100到1500mah;三元锂电芯电压一般是3.7V,满电是4.2V,磷酸铁锂电芯电压是3.2V,满电3.6V。国产三元锂循环次数一般在900到1000次,磷酸铁锂的循环次数能达到2000到2500次,三元锂相对于磷酸铁锂受低温影响较小一些,磷酸铁锂冬天电量会大幅下降,三元锂降得少一些,三元锂安全性比磷酸铁锂低一些。磷酸铁锂价格比三元锂稍微高一点。
还有两个重要参数就是内阻、充放电倍率,好一些的电池内阻在20毫欧以下,一般的在20到30毫欧之间,差一些的在30毫欧以上,内阻越大电池耗能越多,电池就越差。充放电倍率=充放电电流/额定容量,是电池的一个重要参数,用于电动车的电池用的都是动力电池,充放电电流大。举个例子,我买的电池放电倍率是5C,放电电流=额定容量*放电倍率=2800mah*5=14000ma=14A,单位换算1A=1000ma,1AH=1000mah,即单个18650电池的放电电流最大支持14A。用于车辆的电池大多都是动力型电池。
电池串联,电池组总电压为各串电池电压相加;电池并联,电池组总电流为各并联电池电流之和;电池组总电量为各并联电池电量之和。我的电动车电机是72V的,如果用磷酸铁锂电池,72/3.2=22.5,需要23节电池串联,如果用三元锂,72/3.7≈19.46,需要20节电池串联。计划要达到25AH以上的电量,如果用磷酸铁锂,按每节电池1500mah计算的话,25/1.5≈16.67,需要17节电池并联,如果用三元锂电池,按每节电池2600mah计算的话,25/2.6≈9.62,需要10节电池并联。如果用18650磷酸铁锂电池,要将17节电池并联为一组,再将23组同样并联的电池组串联起来,总共需要17*23=391节电池,如果用18650三元锂电池,需要10*20=200节电池。
我想把电池组放到坐桶里面,其实最开始我是计划用磷酸铁锂电池的。我通过淘宝查找电池支架尺寸,反复核对后,发现如果用磷酸铁锂电池需要将近400节,根本放不进去,最终不得不放弃磷酸铁锂电池的方案,改用三元锂电池,同样尺寸的空间,三元锂的容量和电压都要高不少。最终我采用18650三元锂12并20串,按照卖家所说的每节电池2800mah的容量,我的电池组容量为2.8*12=33.6AH,标称电压为3.7*20=74V,满电电压为4.2*20=84V。现在大多数锂电池组用的都是三元锂,生产技术比较成熟,所以三元锂的价格相对来说便宜一些,也比较容易买到新电池,不至于买到翻新货。我的电机是1000瓦的,电流I=功率1000W/电压72≈13.89A,控制器最大限流电流33A。13.89/12=1.157A,33/12=2.75A,平时开车总电流是13.89A,平均到每一条并联电池的电流为1.157A,起步或者爬坡时电流会大一些,达到控制器最大最大电流33A的时候,平均到每条并联电池的电流为2.75A,按卖家所说5C放电来算的话,最大支持2.8ah*5C=14A,完全足够,绰绰有余。在不出现短路的情况下,绝对不会烧掉电池。
好了,基本的说完了,下面把电路图画出来。
这个主动均衡模块我说一下,他能自动检测各串联电池的电压,主动的让高压电池的电能向低压电池转移。保护板虽然也有均衡功能,但是是被动均衡。也就是在充电的时候当电路中某一组串联电池的电压达到4.17V左右的时候,利用保护板板上电阻对这一串进行单独放电(减小充电电流),让其它串电压充上来,以使各串电压一致,这就是被动均衡。保护板的被动均衡电流一般比较小,只有50毫安左右,聊胜于无。而主动均衡模块,只要各串电压有一点点不一致,就会启动均衡功能,将高电压电池的电能向低电压电池转移,均衡电流能达到2A!这款主动均衡模块将近600大洋,除了电芯之外,这是第二贵的部件,花的我肝儿疼。
最后附上花费清单,下图是总花费
如果不算设备,只算耗材的话,花费如下
看得出来,还是花了不少钱的,还好我老婆不怎么用smzdm,我告诉她做这个电池要接近3000,其实算了一下要差不多4000,让她知道可能要打死我。当然了,她只知道这个东西很贵,不知道这其中的危险性,大家千万不要告诉她。
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