Замена свинцового АКБ на литиевые элементы

0 10

Приветствую, радиолюбители-самоделкины!

Замена свинцового АКБ на литиевые элементы

Если присмотреться к электронике вокруг, то можно заметить, что нас повсюду окружают автономные источники питания: аккумуляторы или батарейке. Будильник на полке, брелок от автосигнализации, пульт телевизора, мультиметр, сотовый телефон — все эти вещи работают в привычном нам виде только благодаря наличию собственного питания, поэтому переоценить важность аккумуляторов в современном мире трудно. Они могут иметь разные мощности, ёмкости и соответственно размеры, в зависимости от цели применения — если в перечисленной выше технике элементы питания занимают совсем немного места, то вот аккумулятор, например, от бесперебойного источника питания будет наоборот весьма большим и увесистым. Такие аккумуляторы называют свинцово-кислотными, так же их ещё иногда называют гелиевыми или AGM — всё это об одном и том же. Они изобретены ещё в середине 19-го века и заложенный тогда принцип остался неизменен до сих пор, поменялись лишь способы производства и внутреннее устройства. Такие аккумуляторы сейчас находят большое применение, например, в тех же ИБП, либо детских электромобилях — в общем там, где важна большая ёмкость, но не так критичен вес. Между тем, свинцово-кислотные аккумуляторы уже можно назвать устаревшими: они имеют массу недостатков, а именно — короткий срок службы, который обычно составляет 4-7 лет, причём по окончании срока аккумулятор не просто теряет часть ёмкости а именно «умирает» и не может больше ни брать, ни отдавать энергию. Соответственно и низкое число циклов заряд-разряд, составляющее всего 200-400. Да и само по себе соотношение ёмкости и габаритов таких аккумуляторов, по сегодняшним меркам, является крайне низким.

Благодаря появлению на рынке доступных литиевых аккумуляторов, в частности типа LiFePO4 появилась возможность своими руками заменить устаревший свинцово-кислотный АКБ на литиевый, с сохранением того же выходного напряжения и габаритов. Таким образом, новый сделанный своими руками аккумулятор на LiFePO4 элементах сможет встать на место своего предшественника в тот же ИБП или электромобиль. Наибольшее распространение получили свинцово-кислотные аккумуляторы формата 12 В, 7,2 Ач — именно под такой формат и будет рассчитан новый литиевый АКБ.

Замена свинцового АКБ на литиевые элементы

Для этого понадобится 8 «банок» LiFePO4 аккумуляторов типоразмера 32700 (32 мм диаметр, 70 мм длина). Аккумуляторы разных производителей могут иметь различную ёмкость — не стоит экономить и покупать самые дешёвые, наилучшим образом подойдут экземпляры с ёмкостью 7000 мА/ч и током разряда 35 А, таким образом, готовый аккумулятор будет высокотоковым. 4 элемента LiFePO4 дадут суммарное номинальное напряжение при последовательном соединении 12,8В (3,2В каждый), что как раз соответствует напряжению свинцово-кислотного АКБ. Для увеличения ёмкости в два раза две цепочки по 4 последовательно соединённых аккумулятора соединяются параллельно, оказываются задействованы все 8 «банок», которые как раз уместятся в корпусе бывшего свинцово-кислотного АКБ. При сборке важно учесть, что все используемые LiFePO4 элементы, в идеальном случае, должны быть одного производителя и одной партии, либо хотя бы просто не имели большого разброса по ёмкости, иначе батарея не будет отдавать всей своей ёмкости.

Замена свинцового АКБ на литиевые элементы

Замена свинцового АКБ на литиевые элементы

Соединения между аккумуляторами должны быть надёжными и способными пропускать большой ток, тонкие соединения могут нагреваться при работе с большим током. Для соединения аккумуляторов рекомендуется использовать никелевую ленту, приваренную к торцам элементов контактной сваркой.

При установке 8-ми элементов в корпус нужно оставить место под плату BMS — устройство, которое будет обеспечивать равномерный заряд всех «банок», а также защищать готовый аккумулятор от короткого замыкания. Платы BMS могут быть рассчитаны на различный выходной ток, выбрать стоит, исходя из возможного применения аккумулятора. Все соединения между аккумуляторами, платой, и выходными клеммами также должны быть выполнены достаточно толстым проводом, если предполагается работа с большими токами. Важно производить весь монтаж качественно и аккуратно, не давая ни единого шанса возможности короткого замыкания самих «банок» внутри корпуса. Так как каждый из элементов LiFePO4 запасает в себе большое количестве энергии, короткое замыкание может привести к тому, что эта энергия «выплеснется» практически мгновенно, раскаляя аккумулятор и приводя к возгоранию. Но надёжная сборка и наличие платы BMS предохраняют от таких ситуаций.

Замена свинцового АКБ на литиевые элементы

Замена свинцового АКБ на литиевые элементы

Наружу из корпуса выводятся две клеммы, точно такие же, как на исходном свинцово-кислотном аккумуляторе, через них будет осуществляться зарядка и съём энергии. Таким образом, получившийся аккумулятор чуть ли не по всем параметрам превосходит свинцово-кислотный: у него больше ёмкость (10-14 Ач), больше разрядный ток (до 35 А, в зависимости от используемых элементов), больший срок службы, и всё это при примерно такой же, или чуть большей стоимости.

Ниже представлен график напряжения и отдаваемого новым аккумулятором тока при разряде. По нижней шкале отложено время в минутах, по вертикальной ток (красная линия) и напряжение (синяя линия). Ток составляет 1,5С — то есть в полтора раза превышает «ёмкость» аккумулятора. Нагрузкой служат 4 галогенные лампы по 50 Вт, что даёт суммарную мощность около 200 Вт. Как можно увидеть из графика, аккумулятор прекрасно справляется с нагрузкой — напряжение на клеммах остаётся неизменным практически до конца цикла разряда, примерно до 35 минуты. Удачной сборки!

Замена свинцового АКБ на литиевые элементы

(Source)

Подборки: Аккумулятор Электроника

Замена свинцового АКБ на литиевые элементы

Электромагнитный левитатор своими руками

Источник

Оставьте ответ

Your email address will not be published.