Jak vyrobit 12V baterii z baterií 18650

Akumulátorové baterie s jmenovitým napětím 12 voltů se používají v podvodních fotoaparátech, šroubovácích, rádiem ovládaných modelech, zdravotnických prostředcích a dalších zařízeních. Stejně jako jiné baterie lze i tyto zdroje energie zakoupit hotové nebo si je sestavit vlastníma rukama z jednotlivých prvků.

Princip montáže 12V lithium-iontové baterie

Jedna lithium-iontová baterie má jmenovité napětí 3,6 nebo 3,7 V a modely s LiFePO4 chemií mají jmenovité napětí 3,2 V. Pro dosažení vyššího napětí se články zapojují sériově. Například pro sestavení 12V baterie je nutné zapojit 3–4 lithiové články sériově. Pro dosažení zvýšené kapacitní rezervy je nutné nejprve zapojit „banky“ paralelně. Baterie se používají nechráněné a pro ochranu před přepětím, hlubokým vybitím a dalšími škodlivými faktory je baterie vybavena deskou BMS.

Montážní schémata

Pro sestavení lithiových baterií s jmenovitým napětím 12 V z baterií 18650 a jiných velikostí použijte následující obvody:

• 3S1P, 3S2P, 3S3P, 3S4P, …, 3S15P, 3S16P;
• 4S1P, 4S2P, 4S3P, 4S4P, …, 4S15P, 4S16P atd.

Počet sériových zapojení je označen koeficientem u písmene S a paralelních zapojení koeficientem u písmene P. Schéma montáže se volí v závislosti na parametrech připojených výkonových prvků a charakteristikách, které je třeba výsledkem dosáhnout.

Specifikace baterie 18650

Tabulka ukazuje technické parametry oblíbených baterií 18650:

Kapacita, mAh

Maximální proudový výstup, A

Jmenovité napětí, V

Rozsah provozního napětí, V

Samsung 33G

LG HE4

Panasonic 18650PF

Samsung 30Q

Samsung 25R

Macroson

BAK N18650CNP

Panasonic 18650BD

LG MH1

SONY VTC6

Zhihang

EVE INR18650 25P

LiFePO4 baterie Excel

Pro sestavení baterie s napětím ≈12 voltů je třeba zapojit 3 nebo 4 lithium-iontové baterie sériově. Počet paralelních zapojení se volí v závislosti na požadované kapacitě a přípustných rozměrech baterie. Například podle schématu 3S3P z lithium-iontových článků velikosti 18650 získáme baterii o rozměrech 70x75x75 mm. Její jmenovité napětí bude 11,1 V a kapacita – od 7500 do 9900 mAh, v závislosti na parametrech vybraných článků.

Tabulka ukazuje, že některé baterie mají vyšší kapacitu, zatímco jiné mají vyšší přípustné proudové zatížení. To je způsobeno rozdíly v chemickém složení. Vysoce proudové baterie jsou potřebné k napájení zařízení s intenzivní spotřebou energie (například šroubováky a jiné typy přenosného elektrického nářadí). I když je jejich kapacitní rezerva nižší, takové články poskytnou konzistentně vysoký proudový výstup a během provozu se znatelně nezahřívají.

Jak vyrobit baterii?

Baterie sestavujeme podle předem zvoleného schématu z identických článků 18650 – jedné značky a série. V tomto případě je snazší vybrat prvky s naprosto shodnými hodnotami kapacity a vnitřního odporu. Před montáží vyrovnáme napětí na „bankách“ nabíjením. Články zapojíme paralelně a poté sériově.

K tomu používáme svářečku kontaktů a niklovou pásku. Tu nakrájíme na kousky s rezervou délky 1 cm, nasadíme na kontakty a svaříme dle použitého schématu. K výsledné baterii připájíme desku BMS a silikonové dráty AWG s konektory XT60. Ty budou sloužit k nabíjení baterie a připojení zátěže. Na baterii můžete navíc nainstalovat indikátor nabití a jeho spínač.

Hotovou baterii kontrolujeme v cyklickém režimu – střídavě ji vybíjíme pod zátěží a nabíjíme proudem 0,5C. Například pro baterii s kapacitou 7800 mAh používáme nabíjecí proud 3,9 A. Pokud baterie funguje dobře (normálně dodává zátěž a přijímá náboj, nezahřívá se), lze ji zabalit do sklolaminátu a smrštitelné bužírky vhodných velikostí. Po zahřátí fénem pevně pokryje povrch baterie a poskytne jí potřebnou izolaci.

Na vrcholu stavebních a opravárenských prací se mi rozbila baterie v šroubováku. Abych ušetřil peníze a nekupoval nový, rozhodl jsem se sestavit blok požadovaného výkonu propojením jednotlivých prvků. V této recenzi jsem se rozhodl podělit se o to, jak provést sériové zapojení baterií, a také o to, jaké další možnosti lze zde použít, co je třeba vzít v úvahu a jaké chyby se mohou vyskytnout.

Běžné možnosti připojení baterií jsou sériové a paralelní.
Zdroj ytimg.com

Možnosti a funkce přepínání baterií

Zdůrazním následující předpoklady, proč je nutné kombinovat jednotlivé výkonové prvky a co to obecně může dát:

1. Ušetřete peníze. Stejně jako v mém případě je někdy snazší spojit několik samostatných baterií do jednoho modulu, než kupovat drahé zařízení. Platí to zejména proto, že ve většině případů je prakticky nemožné sehnat náhradní díly pro šroubovák a budete si muset koupit nové zařízení.
2. Vytvořte zdroj energie s danou sadou charakteristik – napětí, kapacita, výkon.
3. Snižte tzv. ohmické ztráty elektrického obvodu. Jedná se o tepelné ztráty vodiče. Jejich hodnotu lze snížit zvýšením napětí bez zvýšení výkonu. Tím se sníží proud a zvýší účinnost systému.

Uvedu 3 hlavní způsoby připojení 2 nebo více baterií o napětí 12, 24 voltů nebo jiných jmenovitých hodnotách, stejně jako baterií, pro zvýšení napětí, kapacity a výkonu – to jsou:

• Postupně – shrnutí hodnocení všech výkonových prvků.
• Souběžně se skládá kapacita bloků.
• Kombinovaná – metoda umožňuje okamžitě zvýšit kapacitu i napětí v daném poměru.

Schéma zapojení série baterií
Zdroj amperof.ru

Je třeba poznamenat, že v jakékoli kombinaci musí mít všechny napájecí prvky stejný design. Například baterie vyrobené s využitím technologií Ni-Mh a Li-ion nelze kombinovat. Povoleny jsou pouze kombinace Li-ion-Li-ion nebo Ni-Mh-Ni-Mh.

Mimochodem, ti, kteří s montáží takových obvodů teprve začínají a dosud se nesetkali s důsledky negramotné montáže, si někdy kladou otázku, zda je možné paralelně zapojit dvě nebo více baterií s různou kapacitou. Odpověď je jednoznačná – ano.

Naopak je naprosto nemožné přepínat prvky takové sady v sekvenčním obvodu. Protože účastníci obvodu budou vyvíjeni odlišně. S nižší kapacitou selže rychleji – v důsledku toho dojde k silnému vybití. Při nabíjení naopak získá vyšší potenciál. Následně to povede ke snížení jeho základní kapacity a poškození.

Baterie v řetězci musí být stejného typu.
Zdroj voltbikes.ru

Důsledné

Sériové zapojení zahrnuje připojení „+“ pólu předchozího účastníka obvodu k „-“ pólu následujícího. V důsledku toho bude napětí na koncových vodičích rovno součtu napětí sestavených prvků. Pokud například do obvodu zapojím 5 baterií o napětí 12 voltů s kapacitou 300 Ah, pak na výstupu dostanu = 5 * 12 = 60 V. Hodnota kapacity však zůstane stejná jako u každého jednotlivého prvku – 300 Ah.

Celkovou energetickou rezervu řetězce lze vypočítat následovně:

300 Ah * 12 V * 5 = 18000 18 Wh nebo XNUMX kWh.

V obvodu sériového zapojení akumulátorů nebo i běžných baterií pro plánované zvýšení napětí jsou zdůrazněny následující důležité vlastnosti:

• Musí být použity výkonové prvky stejného typu, zařízení a výrobní technologie.
• Kapacita všech účastníků řetězce musí být stejná nebo alespoň přibližně stejná. Čím větší je však rozdíl, tím rychleji selžou instance s nižší hodnotou parametru.
• Použití vyvažování během nabíjení může maximálně prodloužit životnost sestavy.
• Pokud je jeden článek řetězu poškozen, bude nutné celou sestavu znovu sestavit.

Pokud selže jedna baterie, budete muset rozebrat celou pájku.
Zdroj ytimg.com

• Pro nabíjení je lepší použít zařízení s možností regulace stupně nabíjení.
• Spínání bude vyžadovat vodiče, které vydrží trojnásobné zatížení.

K poznámce! Baterie s různou jmenovitou hodnotou můžete zapojit do obvodu sériově (často se používají články od 0,5 do 48 V), ale je důležité, aby všechny měly stejnou kapacitu.

Paralelní

Tato metoda umožňuje zvýšit kapacitu zdroje energie při stejné hodnotě napětí. Používá se, když je nutné prodloužit provozní dobu jakéhokoli elektrického spotřebiče. Její podstatou je, že jednopólové kontakty všech prvků jsou sloučeny do jednoho společného vodiče.

To znamená, že získáte kladný vodič, ke kterému jsou připojeny baterie s odpovídajícími výstupy „+“, a jeden záporný vodič – s připojenými svorkami „-“. Například – pokud vezmu stejných 5 baterií 12 V a 300 Ah, pak po paralelním zapojení dostanu výsledkem následující:

Konečná kapacita = 300 * 5 = 1500 Ah.

Napětí = 12 voltů.

V tomto případě bude maximální energetická rezerva stejná = 18 kWh.

Sériové zapojení zvyšuje napětí, paralelní zapojení zvyšuje kapacitu
Zdroj konspekta.net

Rád bych poznamenal následující vlastnosti takového schématu:

• Akumulátory a baterie různých kapacit lze zapojit do paralelního řetězce.
• Připojené baterie nesmí být vybity pod určitou hloubku vybití.
• Provoz zdrojů energie musí splňovat parametry samovybíjení.

Jako příklad použití vysokokapacitních baterií mohu uvést nepřerušitelné zdroje napájení určené pro dlouhodobý provoz při odpojení elektrické sítě.

Dávejte pozor! Co je u sériového zapojení zakázáno, je u paralelního povoleno a naopak. Mám na mysli ukazatele kapacity a napětí. Je tedy možné paralelně zapojit baterie s různou kapacitou. Jmenovité napětí všech účastníků řetězce však musí být stále stejné. Jinak bude proud protékat ze zdrojů s vyšším napětím ke zdrojům s nižším napětím, což poškodí ty druhé.

Baterie v paralelním zapojení musí mít stejnou jmenovitou hodnotu.
Zdroj alicdn.com

Kombinované

Paralelně-sériový způsob montáže baterie umožňuje současně zvýšit kapacitu i napětí. K tomu se používají dvě možnosti:

1. Nejprve se prvky zapojí sériově, aby se zvýšilo napětí. Poté se sestaví do paralelního řetězce, aby se zvýšila kapacita.
2. Zde se naopak nejprve sestaví samostatné paralelní bloky pro zvýšení kapacity. Poté se na jejich základě vytvoří sériový svazek pro zvýšení napětí.

Jako příklad uvedu následující verzi sestavy:

Nejprve paralelně zapojím dva moduly se dvěma bateriemi 2 V a 12 Ah a získám tak 300voltové zdroje s kapacitou 12 Ah. Poté je zapojím sériově. Výsledkem bude modul 600 V a 24 Ah.

Poradenství! Při použití sériového i paralelního zapojení dvou nebo více baterií a akumulátorů nezapomeňte na správný výběr vodičů. Vzhledem ke zvyšujícím se proudovým parametrům je třeba zvětšit průřez. Doporučuji také volit vodiče s nehořlavou nebo samozhášivou izolací.

Schéma paralelní sériové montáže akumulátorových baterií
Zdroj altecology.ru

Chyby

Výše jsem uvedl pravidla pro montáž výkonových prvků. Nemohu však nezmínit chyby, kterých se zde lze dopustit, a jejich důsledky:

• Vznik zkratu v paralelním svazku. To vede k prudkým procesům uvnitř plechovek. V důsledku toho dojde k zničení vnitřního prostředí, nafouknutí pouzdra, úniku elektrolytu, požáru nebo výbuchu.
• Přerušení obvodu v sériovém řetězci. Kvůli nesouladu polarity dojde při zapnutí zařízení k zpětnému proudu. To povede k rychlému poškození baterie.
• Krátkodobý zkrat. Vede ke snížení kapacity a částečné ztrátě výkonu elektrod, i když samotná baterie zůstane neporušená.
• Dlouhodobé zkrácení. Důsledky jsou závažnější – vznícení izolace a tavení vodičů, aktivní reakce uvnitř plechovek, prasknutí pouzdra, únik elektrolytu.

Video tutoriál o paralelním a sériovém zapojení baterií:

• Zahřívání a tavení drátů. Vzniká v důsledku jejich nedostatečného průřezu.

Abyste se vyhnuli mnoha problémům při paralelním nebo sériovém zapojení baterií, doporučuji dodržovat následující opatření:

1. Dodržujte pravidla a bezpečnostní opatření pro elektroinstalační práce.
2. Proveďte zapojení dle polarity.
3. Nemontujte baterie pod zátěží.
4. Pro práci používejte osobní ochranné prostředky – dielektrické rukavice a nářadí.
5. Nedotýkejte se neizolovaných vodivých částí nechráněnýma rukama.
6. Práce provádějte pouze za nepřítomnosti vlhkosti a s normální vlhkostí vzduchu.
7. Používejte provozuschopné baterie, kabely a spotřební materiál, které jsou správně vybrány pro danou zátěž.
8. Před připojením zkontrolujte správnou montáž dle schématu.

Důležité! Pokud si nechcete zničit baterie dříve, než je začnete používat, nenechte je přehřát – k paralelnímu nebo sériovému zapojení použijte bodové svařování, rychlé pájení nebo mechanické metody.

Video testování bateriového svazku s různými kapacitami:

Nejdůležitější znaky

Výkonové prvky lze kombinovat do jednoho řetězce za účelem úspory energie, vytvoření zdroje požadovaných charakteristik a také pro snížení ohmických ztrát. Existují 3 možnosti zapojení:

• Paralelní.
• Důsledně.
• Kombinovaný.

Aby bylo možné zvolit způsob zapojení baterií nebo akumulátorů – sériově nebo paralelně, je nutné vzít v úvahu vlastnosti každého obvodu a také možné chyby.

Napište do komentářů, co si myslíte – je možné pro sériové zapojení použít baterie s různou kapacitou?

• #baterie
• #sériové připojení
• Přidat do záložek
• download