Budowa pakietu li-ion z ogniw 18650 cz.3

12V_labelW trzeciej części będę budował pakiet 12V służący jako przenośny magazyn energii w terenie. Do zasilenia ładowarki modelarskiej, dodatkowego oświetlenia wieczorem, czy innych odbiorników. Tym razem ogniwa będę lutował, zarówno te z pozostawionymi blaszkami, jak i te bez blaszek – pokażę jak to zrobić bezpiecznie. Pakiet otrzyma obudowę i niezbędne złącza.



Wszystkie ogniwa są już posortowane i przygotowane, a stanowisko pracy jest podobne tak jak w pierwszej części tego poradnika. Pomijając część drugą poświęconą w całości zgrzewaniu, przystępujemy do łączenia ogniw – poprzez lutowanie. Lutowanie jest odradzane przez bardzo szerokie grono ludzi z powodu ryzyka uszkodzenia koszulki lub przegrzania ogniwa, ale wystarczy przestrzegać kilku zasad aby lutowanie było bezpieczne.

Lutowanie do blaszek

12V_solder_tabsW poprzednich wpisach pisałem aby nie usuwać blaszek z ogniw przy rozbiórce baterii, ponieważ znacznie ułatwią one późniejsze lutowanie. Blaszkę wcześniej dobrze będzie skrobnąć jakimś papierem ściernym, znacznie ułatwi to przyleganie cyny. Jeśli blaszka bieguna dodatniego przylega do koszulki ochronnej ogniwa, dobrze jest ją nieco odgiąć aby nie doprowadzić do jego przetopienia i spowodowania zwarcia. Koszulka to zwykła koszulka termokurczliwa i do tego bardzo cienka, łatwo się uszkadza od temperatury. Na każdą z blaszek nanosimy trochę topnika a następnie cynę.

Lutowanie bez blaszek

12V_cccp_solder_ironNo dobra, ale co jeśli mamy ogniwa bez blaszek? Wiele osób odradza lutowanie takich ogniw z obawy o ich uszkodzenie, i są to obawy uzasadnione. Terminal plusowy przylutować jest dosyć łatwo bo posiada kanały wentylacyjne i jego czubek nie ma dużej pojemności termicznej, i od biedy da się to zrobić lutownicą transformatorową. Z ujemnym jest ciężko, i niemożliwe jest jego lutowanie taką lutownicą – niezbędna będzie balszoja ruska lutownica z masywnym grotem, taka jak na zdjęciu, która jest w stanie oddać dużo ciepła w krótkim czasie. Przede wszystkim, terminal oczyszczamy papierem ściernym uważając aby nie uszkodzić koszulki i nanosimy ulubiony topnik. Na grot lutownicy nanosimy cynę, a następnie zdecydowanym ruchem przykładamy go do lutowanej powierzchni na około sekundę lub dwie. Jest to czas wystarczający aby silnie rozgrzać punkt lutowania a tym samym na tyle krótki aby nie rozgrzać całego ogniwa. Ponownie przypominam o podatnej na temperaturę koszulce ochronnej.

Ogniwa łączymy w cele, linką wyciągniętą z przewodu, 1,5mm² będzie wystarczająca, chyba że planujemy obciążać pakiet większymi prądami – np 10A czy 20A, to wtedy należy zastosować odpowiednio grubszą linkę, np 2,5mm² lub grubszą. Można też użyć sztywnego drutu z przewodu podtynkowego, całość będzie bardziej sztywna ale trochę ciężej będzie to polutować i ewentualnie serwisować. W tym przypadku użyłem cieńszego przewodu z dwóch powodów. Nie będę pobierał dużego prądu z pakietu, a do tego obudowa którą znalazłem mieści ogniwa na styk i po dodaniu zbyt grubego przewodu po prostu by się nie zmieściły. Nie musimy cynować całej linki przewodu, a nawet jest to niewskazane bo za bardzo usztywni całość. Linkę skręcamy aby nie była luźna i w miejscach łączenia z ogniwami nanosimy na nią trochę topnika, i rozgrzewamy wraz z pocynowaną blaszką lutownicą zwykłą, lub lutownicą większą jeśli lutujemy do gołych biegunów. Jeśli cyny jest za mało, można nieco dodać. Jeśli ogniwo jest wyraźnie ciepłe, pozwalamy mu ostygnąć, nie należy go przegrzewać zbyt mocno bo grozi to zadziałaniem zabezpieczenia nadciśnieniowego, o którym pisałem wcześniej w tej serii artykułów o ogniwach li-ion.

12V_cells_1Po wykonaniu wszystkich cel, upewniamy się że ich koszulki nie są w żadnym miejscu uszkodzone. Jeśli tak jest, uszkodzenia zabezpieczamy izolacją. Następnie składamy całość w pakiet tak, aby owalne kształty ogniw „zazębiły” się za siebie – całość będzie stabilna i sztywna. Jeśli pakiet ma być płaski lub w innym dowolnym kształcie, upewniamy się że całość jest dobrze umocowana i nie rozpadnie się podczas lutowania – taśma samoprzylepna to dosyć dobre rozwiązane. Następnie łączymy cele w trzy sekcje szeregowo, wykonując po jednym połączeniu na obydwu końcach, lub więcej połączeń jeśli zamierzamy pobierać większe prądy. Trzy sekcje dla pakietu 3S w tym przypadku czyli dla 12V.

Na zdjęciu poniżej oznaczyłem sposób ułożenia ogniw w obudowie oraz połączenia cel – proszę zwrócić uwagę na to że w każdej z połówek obudowy ogniwa są ułożone w odbiciu lustrzanym, tak że po zamknięciu mogą one się dotykać i nie grozi to żadnym zwarciem.

12V_cells_how

Terminale, balanser

12V_connectorsJako terminale przyłączeniowe dla pakietu możemy zastosować cokolwiek co się sprawdzi przy jego użytkowaniu, jednak koniecznie muszą być to terminale całkowicie izolowane aby nie doprowadzić do zwarcia, a kolor przewodów lub terminali musi wyraźnie oznaczać biegunowość pakietu. Mogą być to złącza 6,3mm takie jakich używałem przy pakiecie rowerowym lub dowolne inne adekwatne do wielkości przepuszczanego przez nie prądu. Tutaj użyłem gniazd bananowych, ponieważ pakiet będzie współpracował z ładowarką modelarską która posiada gotowe wtyczki bananowe. Można dodatkowo zastosować gniazdo bezpiecznika samochodowego, dobrze jest mieć takie zabezpieczenie w przypadku zwarcia na wyjściu. Aby umożliwić prawidłowe ładowanie całości, pakiet należy uzupełnić o złącze dla balansera. Jest to w tym przypadku wtyczka 4PIN JST, pin 1 to terminal plusowy, pin 4 to terminal minusowy, a piny 2 oraz 3 to połączenia pomiędzy pozostałymi celami umożliwiające balansowanie. Niestety przy takich pojemnościach i prądach ładowania, balansowanie zwykłą ładowarką będzie trwało godziny, więc bardzo istotny jest dobór pojemności i rezystancji poszczególnych rzędów ogniw, tak aby cykle ładowania i rozładowania przebiegały w nich jak najbardziej identycznie. 12V_cells_2 Można też zastosować BMS (Battery Management System), układ który będzie się martwił o zabezpieczenie pakietu przed przeładowaniem, rozładowaniem, oraz zadba o balansowanie przy ładowaniu z innego źródła. Zdjęcie po prawej przedstawia wewnętrzne połączenie złącza balansera do drugiej połówki ogniw.

Obudowa

12V_screwsCały pakiet trzeba jeszcze zabezpieczyć przed uszkodzeniami mechanicznymi i w celu usztywnienia konstrukcji, pisałem o tym w poprzedniej części. Tutaj bardzo ładnie podpasowała mi obudowa którą pozyskałem po jakiejś nieudanej konstrukcji, a dokładnie obudowa Z-33. Idealnie mieści w sobie 36 ogniw typu 18650, więc można pomieścić pakiet w praktycznie dowolnej konfiguracji – w tym przypadku 3S12P. 3S6P w jednej połówce i drugie tyle w drugiej. Całość zaopatrzyłem we wcześniej wspomniane złącza i skręciłem. Wkręty do karton-gipsu, w zasadzie jako pierwsze mi się nawinęły i takie zastosowałem. Otwory pogłębione pogłębiaczem stożkowym, tak że śruby nie wystają po za obudowę. Pod złącze balansera podłączam alarm lipo i mogę bezpiecznie korzystać z całej pojemności pakietu jaką oferuje.

Dodatkowo, obudowa otrzymała etykietę. Wydrukowana i zalaminowana, przyklejona na taśmę dwustronną.

12V_label

Poprzednia część: Budowa pakietu li-ion z ogniw 18650 cz.2

5.00 avg. rating (98% score) - 4 votes

5 komentarzy

  1. Kazimierz Gula

    Witam,
    Jak dla mnie za malo o tym jak ladowac taki szereg.
    Pokazany zostal schemat kabla z ogniw do ladowarki.
    Wypadalo by pokazac schemat ladowarki.
    Jak odbywa sie to ladowanie.
    No bo chyba nie kazde ogniwo lub cela z osobna.
    Sama publikacja jest bardzo ciekawa i pomocna dla wielu majsterkowiczow.
    Pozdrawiam
    Kazek

    • Ładowane to jest ładowarką mikroprocesorową, np imax b6, redox beta itd.

    • Tak jak kolega wspomniał ładowarka modelarska. Lub trzy takie układy http://mdiy.pl/bardzo-prosty-balancer-do-ogniw-li-ion/ i ładowanie do napięcia katalogowego producenta metodą CC/CV.

      Napiszę jeszcze jeden artykuł o podstawach ładowania li-ion bo sądziłem że nie jest potrzebny, a tu się okazuje że dostaję właśnie najwięcej pytań z tego tematu :)

  2. a jak zabezpieczyc przed rozładowaniem?

    • Najprościej jest wpiąć alarm lipo i odłączyć jak zacznie wyć. Jak ma być automatycznie, to są układy BMS do kontroli całych pakietów.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Proszę pozostawić te dwa pola tak jak są: