Kedves Olvasó
Napjainkban egyre nagyobb a térnyerése az elektromobilitásnak az akkumulátoros szerszámgépeknek, és a megújuló energia tárolásának, ezért a hétköznapokban rendszeresen találkozunk a hozzájuk tartozó akkumulátorokkal. Egyenlőre a legelterjedtebb akkumulátor típusok a NiCd és az NiMh akkumulátorok. Melyeket egyre jobban kiszorít a Li-Ion és a Lifepo4 akkumulátor. A hagyományos savas ólom akkumulátorok leváltására is megszületett már a megfelelő alternatíva, de egyenlőre az ára miatt az átállás meg sem kezdődött még a hagyományos robbanó motoros járművek esetén.
A bevezetőben leírtakkal persze lehet egyet nem érteni, de az már szinte biztos, hogy az akkumulátorok terén hatalmas fejlődés áll még előttünk. Ezért úgy döntöttünk, hogy egy saját kategóriát szentelünk az akkumulátoroknak és a töltésvezérlőknek az az BMS-eknek.
3S 12V Li-ion akkumulátor készítése
Amire szükségünk van az akkupakk elkészítéséhez:
21 db 18650 vagy 21700 Li-Ion akkumulátor
Egy pár ehhez méretezett keret: 3×6-os + 3×1-es
Nikkel szalag 2S és 1S kb 1-1m (még marad is belőle bőven)
Vagy zsugorfólia, vagy pedig akkumulátor doboz
Amit én használtam még, de ez nem szükséglet:
Alacsony olvadáspontú forrasztó ón
3S 12V Li-ion akkumulátor kapcsolás:
A cellákat az akkumulátor keretre a következőképpen kell beállítani:
A BMS-en is ennek megfelelően vannak kialakítva értelemszerűen a forrasztási pontok:
Ezeknél a BMS-eknél a bemenet megegyezik a kimenettel. Mert a BMS érzékeli, hogy a cellák feszültsége és a bemeneti feszültség értéke egymáshoz képest mekkora.
Amikor a bemeneti feszültség nagyobb mint az akkumulátor feszültsége, akkor tölti a cellákat. Ha a cellák elérik a „cutoff” feszültséget, ami általában 4.2 – 4.25V akkor a cellák töltését a BMS leállítja. Amikor a bemenetről elvesszük a feszültséget, akkor leáll a töltés, és a BMS automatikusan átáll merítésre, és a bemenet kimenetre vált.
A merítés végén a BMS lekapcsolja a cellákat amikor a cellák feszültsége eléri a 2.3 – 3.0V-ot. Így a cellák még nem kerülnek a mélykisülés állapotába. Ez az érték gyártónként és típusonként változik. A BMS figyeli emellett a merítés közben, hogy a cellák leadott árama ne csökkenhessen 100mA/h alá, mert ha lecsökkent, akkor leállítja a merítést.
Ezért van az, hogy más típusú és márkájuk akkumulátorok esetén máshová esik az a feszültség érték ahol a BMS leállítja a merítést. Ennél a BMS-nél a DW01-A IC végzi el a védelmet. Egy nagyon jó angol nyelvű cikket készítettek ennek az IC-nek a védelméről: – Leírás-
Ezért nem szerencsés különböző típusú cellákat használni az akkumulátorunkba. Az LG MJ1 gyári adatai alapján például 2.5V-ban határozza meg a minimum feszültséget. Ezzel szemben a Samsung 35E 2.75V-nál tekinthető lemerültnek.
Természetesen mindenki látott már bontott laptop akksiból készült akkupakk-ot a youtube-on, viszont azok az akksik nem alkalmasak már egy nagyobb igénybevételre. Nem azt mondom, használhatatlanok, de hogy azokat nem lehet 8A-el sok cikluson keresztül tölteni és meríteni, az biztos. A töltés természetesen még nem is annyira sarkalatos pontja, hacsak nem napelemről töltünk nagy árammal, de a merítésnél azért kellemetlen, ha nem tudunk egy akksiból teljesítményt kivenni.
3S 12V Li-ion akkumulátor készítés menete:
– Első körben az fenti ábrán szereplő módon helyezzük a cellákat az akkumulátor keretbe.
– Második körben vágjuk le az alábbi kép alapján a dupla és a szimpla nikkel szalagot. A levágásnál figyeljünk arra, hogy a szalag a ponthegesztés után is elérje a BMS forrasztási pontjait. Inkább hagyjuk hosszabbra, és vágjunk le belőle, mint sem hogy rövidebb legyen.
– A ponthegesztésnél arra figyeljünk, hogy semmilyen fém tárgyal ne zárjuk rövidre a sorokat, mert az nagyot szikrázik. Továbbá minden egyes cellát kétszer pontozzunk össze a nikkel szalaggal.
– Miután végeztünk a cellák ponthegesztésével a BMS-t kell a megfelelő helyre tenni és pontosan hozzá vágni a nikkel szalagot. A BMS-en az érintkezők, elviekben ponthegesztéssel is csatlakoztathatók a szalaghoz, de a személyes tapasztalatom az, hogy kényelmesebb forrasztani. A szalag végét én inkább U alakúra szoktam vágni és forrasztom. Ehhez jól jön a folyékony flux és az alacsony hőmérsékletű forrasztó ón.
– Az így elkészült akkumulátorokat nagyon sokan szokták még ilyenkor papír szigeteléssel körbe szigetelni, én viszont erre egy másik megoldást használok. A Hőálló fóliát.
– Ezután attól függ, hogy melyik megoldást választottuk, vagy csak simán belerakjuk a pakkot a dobozába, vagy pedig a 200-as zsugorfóliát ráhúzzuk, és rá melegítjük hőlégfúvóval, lehetőleg egyenletesen.
3S 12V Li-ion akkumulátor képek:
A képgalérián két darab akkumulátor látható, az egyiken egy Samsung 35E-ből épített (szürke doboz), a másikon egy LG MJ1-ből épített (Sárga doboz). A Samsung 35E-ből készült akkumulátornál egy réz szalagos megerősítést is használtam. Nem azért mert szükség volt rá (ilyen kis áramnál indokolatlan), hanem mert érdekelt, hogy mennyire nehéz a réz szalag forrasztása a nikkel szalaghoz.
3S 12V Li-ion akkumulátor személyes tapasztalatok:
Az akkumulátor készítése során pár személyes észrevételt tettem, amiket szeretnék megosztani.
– Az első és legfontosabb, a nikkel szalag és réz szalag forrasztásánál az volt, hogy a folyékony flux nélkül szinte képtelenség forrasztani. Ha valaki esetleg tartana az cellák degradációjától a hőmérsékleti kitettség miatt, az fölösleges aggodalom. Az alacsony olvadáspontú forrasztó ón, és a folyékony flux alkalmazása esetén a cella abszolút nem melegszik át tartósan. A folyékony flux párolgása forrasztás közben folyamatosan hűti a nikkel szalag felületét, ami amúgy is szétoszlatja a hőt.
– A második tapasztalatom, az, hogy a sokak által használt papír szigetelés legnagyobb hibája az, hogy egyrészt elég vastag, másrészt nem átlátszó. Továbbá nem igazán rendelkezik elég jó hőálló képességgel. Ezért választottam a hőálló fóliát, mert az 3000 V-ig és 300 °C-ig szigetel. Továbbá átlátszó.
– A harmadik tapasztalatom az, hogy a réz fólia ponthegesztése, csak nagy teljesítményű ponthegesztővel lehetséges.
Végül jöjjenek a számítások, hogy mire is elég egy ilyen akkumulátor.
3S 12V Li-ion akkumulátor számítások:
Samsung 35E akkumulátor esetén:
Feszültség tartomány: 8.1V – 12.6V
Számítás: 3 x 2.75V – 3 x 4.2V
Kapacitás: 24.5 Ah
Számítás: 7 x 3500 mAh
Maximum merítési áram: 56A (Ezt a BMS leszabályozza 40A-nél)
Számítás: 7 x 8 A
Hálózati kapacitás: 0.25 kWh
És, hogy mire elég ez? Egy 200 W-os hálózati eszközt inverteren keresztül akár 1 órán keresztül tudunk használni. Ez azért nem sok, de egy ekkora akkumulátor nem is erre való.
LG MJ1 akkumulátor esetén:
Feszültség tartomány: 7.5 V – 12.6V
Számítás: 3 x 2.5V – 3 x 4.2V
Kapacitás: 24.5 Ah
Számítás: 7 x 3500 mAh
Maximum merítési áram: 70A (Ezt a BMS leszabályozza 40A-nél)
Számítás: 7 x 10 A
Hálózati kapacitás: 0.25 kWh
A két akkumulátor csomag összes kapacitása nem egy nagy dobás ugyan, viszont a kettőt párhuzamosan kötve egy átlag villanypásztort, egy picike napelemmel akár 10 éven keresztül is tudunk használni vele. Mert itt jön a legfőbb előnye a Li-ion akkumulátoroknak a hagyományos aksikkal szemben. Abban az esetben ha minden nap töltjük, és csak csak 70-80%-ig merítjük le éjszaka, akkor iszonyatosan hosszú élettartamot tudunk elérni. ami akár lehet 10 év is. Ez egy hagyományos savas ólomakkumulátorról nem nagyon mondható el. Költség analízis szempontjából lehet, hogy drágább a li-ion akkumulátor, de megfelelő használat esetén annyival tartósabb is. A méretarányosan energia sűrűségről nem is beszélve.
A villanypásztoros példánál maradva, viszont nagyon nagy hátránya, hogy 0 °C alatt a töltést nem hálálja meg az akkumulátor. Biztos mindenki látott már olyan kerti napelemes fényforrást amiben 18650-es akksi van. Sajnos a legtöbben azt is tapasztalták, hogy ha nem veszik le télire, akkor az élettartama az átlag 3 év ezeknek az eszközöknek, és mindegy Li-ion vagy LifePo4 cellák vannak-e az eszközben. Lehet, hogy a Dél Alföldön ez a dolog már egyre kevésbé jelent problémát, de az Északi középhegységben ezt át kell gondolni. Szerencsére egyébként mind a két technológiájú akkumulátort a Li-Ion és a LifePo4 akksikat is akár -20 °C-ban is lehet meríteni, de a töltést már nem viselnék jól.
A lényeg, hogy a megfelelő akkumulátort a megfelelő célra kell használni, és a használatát is az optimumon kell tartani.
Remélem mindenki számára fogyasztható volt ez tartalom, és talált benne újdonságot, vagy akár válaszokat a felmerülő kérdésekre. Esetleg ha maradt valakiben kérdés, az nyugodtan írjon nekünk e-mailt a rendeles@microcontroller.hu e-mail címre, amint tudunk válaszolunk rá.
