Всем привет, в этой статье соберем своими руками литиевый аккумулятор lifepo4 объемом 320Ач из компонентов, купленных в Китае, на алиэкспресс.
Инструкция очень подробная и простая, так что с ней любой сможет стать обладателем нового LiFePo4 аккумулятора. Ссылки на все компоненты и даже необходимые инструменты тоже будут в статье. Начнем сборку!
Если вас интересуют только компоненты для сборки и не требуется инструкция - есть отдельная страница где собраны все комплектующие и инструмент для сборки аккумулятора.
Для сборки нам понадобится всего лишь три основных компонента.
Самое главное это собственно ячейки lifepo4, которых для сборки в стандартный аккумулятор нужно 4шт.
Их количество может быть и другим кратным 4, например 8 или 16, но я остановился на самом простом и популярном варианте.
Емкость ячеек определит емкость будущего аккумулятора. На рынке есть любой объем от скромных 30Ач до внушительных 400Ач. В моем случае это ячейки по 320Ач, что является хорошим балансом по стоимости и объему хранимой электроэнергии. Но вы можете взять любой подходящий вам объем, на принцип сборки батареи это никак не влияет. Так же можно взять усиленные перемычки, если вы планируете брать с акб высокие токи 150А+
Далее нам нужна плата мониторинга и контроля BMS - она выполняет защитные и мониторинговые функции при работе аккумулятора.
Простыми словами - это умный предохранитель, который не даст вам испортить батарею если вы что-то сделали не так или нагрузка на аккумулятор вышла за пределы планируемой. Бонусом вы можете получить возможность мониторинга расхода, прихода электроэнергии и оставшейся емкости, если выберете более дорогой вариант этого контроллера с внешним экраном или блютус модулем для подключения телефона как у меня.
При выборе платы BMS основным параметром который вам нужно будет знать - это максимальная нагрузка в амперах, которую вы хотите получить от аккумулятора и с какой вы хотите аккумулятор заряжать. Чем она больше, тем мощнее и дороже нужно выбирать модуль BMS. В моем случае я планирую подключать инвертор мощность 3000Вт что примерно равно нагрузке в 3000/12 = 250А так что я выбрал контроллер именно с таким максимальным током нагрузки - 250А. При покупке BMS я выбрал модель для работы именно с ячейками с 4 ячейками LiFePo4 что обозначает маркировка 4S в его названии.
Третим важным компонентом при сборке батареи является модуль балансировки. Его задача - выравнивать напряжение внутри аккумулятора чтобы оно было одинаковым на всех отдельных ячейках. Это важно для раскрытия полного потенциала батареи, так как если в ячейках будут расхождения, то общая емкость аккумулятора может уменьшиться до состояния самой слабой ячейки сборке.
Это не обязательный элемент в сборке и многие обходятся без него, но если вы собираете батарею больше чем на 100Ач я бы рекомендовал рассмотреть этот элемент тоже, тем более что цена не так велика.
Для балансира ключевой характеристикой является сила тока, с которой он может выравнивать емкость ячеек. По сути это скорость балансировки. Если она слишком медленная - то толку от него не будет, он просто не будет успевать за работой аккумулятора. Ну а слишком мощный балансир будет стоить больших денег и может быть избыточным.
Для своей сборки я выбрал балансир с максимальным током 1А, как и bms при покупке не забыл выбрать модель для работы с LiFePo4 в конфигурации 4S.
В принципе это все, давайте собирать все это вместе. Для этого желательно иметь какой-то корпус, в идеале из негорючего пластика. Такие тоже можно купить с АлиЭкспресс, но из-за дорогой доставки я нашел более выгодное предложение в местном магазине за 2950 рублей
Для моих элементов хватает впритык, желательно конечно иметь больше пространства для работы, но что имеем с тем и попробуем.
Перед сборкой проверим напряжение на ячейках - заряженные (больше чем 3.25В) ячейки с одинаковым напряжением - признак ответственного продавца, который зарядил и отбалансировал их перед отправкой.
В моем случае ячейки показали идеальные результаты: 3.294 - 3.294 - 3.293 - 3.294
Ячейки заряжены на 85% а расхождение по напряжение отсутствует. Значит не придется какие-то отдельные ячейки балансировать перед сборкой - можно сразу собирать и пользоваться.
Собирать буду сразу в корпусе, чтобы ячейки потом туда-сюда не перекладывать. Для начала установлю их внутри, проложив между ними листы стеклотексталита для изоляции ячеек друг от друга. Это не обязательно, но рекомендуется.
Ячейки нужно расположить в шахматном порядке и установить перемычки между плюсом и минусом каждой ячейки по такой схеме.
Перемычки были и в комплекте с ячейками, но я посчитал их немного слабоватыми для своих задач и приобрел отдельно на алиэкспресс более массивные 3мм перемычки с гибким центром.
Можете сделать так же или оставить штатные перемычки, если нагрузка на АКБ не будет превышать 150А.
Пока просто накинул перемычки на шпильки ячеек, мы туда еще будем подключать плату bms и балансиры, закручивать рано.
Далее нам необходимо подготовить все провода платы bms и балансира для подключения к аккумулятору. Так как у нас на ячейках уже есть шпильки размера М6 то самым надежным и логичным вариантом будет обжать концы проводов кольцевыми концевиками размера М6.
Это делается за пару минут с помощью специальных обжимных клещей.
Подключаем к ячейкам провода BMS. Тут главное не перепутать. Берем разъем и начинаем подключать от черного провода по этой схеме.
Черный провод на свободный минус аккумулятора. Дальше берем каждый следующий провод после черного и подключаем на плюс каждой ячейки по порядку, начиная с той, на которую подключили черный провод. Чтобы было понятно подписал по номерам. Все очень просто.
Дальше по точно такой же схеме подключаем балансир, если он у вас есть. Черный провод на свободный минус сборки, а каждый следующий красный - на плюс всех ячеек по очереди.
В итоге получаем вот такой вид
Дальше нужно подготовить силовые провода. Я буду использовать хорошие провода на 50мм2 и соотвествующие концевики.
(Кстати обратите внимание что на концовке написано, что он предназначен для проводов 35мм, но в него заходит идеально провод именно 50мм2, да и обжимается он клещами на 50мм. Такой прикол изготовителя этих КВТ35)
Больше чем 50 брать смысла нет, так как с завода на плате BMS у нас стоят провода около 35мм2. Для обжима концевиков таких размеров уже нужны клещи побольше, благо такие тоже продаются свободно.
Один силовой провод нужно подключить к свободному минусу сборки и подключить к проводу B- на BMS плате. Второй подключить к свободному плюсу и к нему мы уже будет подключать нагрузку.
В моему случае я решил сначала и плюс и минус подключить внутри корпуса к контактам на крышке
Вот так это стало выглядеть
Балансир уложил внутри и немного прибрал провода, убедился что все хорошо закручено, не болтается. Чтобы ячейки не ездили по корпусу - проложил небольшой квадратик изоляции в свободное пространство
Обязательно проверьте что провода у вас не трутся об острые края или торчащие болты, а плюсовые контакты не имеют возможности прикоснутся оголенными частями к минусовым.
Пожалуйста на первое место ставьте безопасность сборки и проверьте все несколько раз как сразу после сборки, так и через некоторое время после начала использования, чтобы убедиться, что батарея безопасна.
Закрыл и уже с крышки подключил один из силовых проводов (минусовой) к BMS. Вот такая финальная схема подключения.
Таким образом в дальнейшем я буду использовать в качестве плюса контакт прямо на корпусе, а вот в качестве минуса провод идущий от BMS. Проверяем вольтаж - все четко - 13.2В на месте
Корпус пришлось слегка модифицировать, чтобы установить плату bms снаружи. Для проводов бмс сделал небольшое отверстие в корпусе сбоку, а саму плату закрепили на крышке небольшими болтиками. И вот такой финальный результат получился
Давайте проверим как у нас там работают приложения. Первым запустим мониторинг платы bms - он показывает самую интересную информацию - остаточную емкостью батареи и ток, с которым идет разряд или заряд батареи в данный момент.
Для того чтобы емкость откалибровалась нам нужно будет пару раз полностью разрядить и зарядить батарею, тогда плата посчитает реальную полную емкость вашего аккумулятора.
Теперь проверим приложение от платы активной балансировки.
Оно покажет нам емкость на каждой отдельной ячейке и состояние балансировки а данный момент. Если на ячейках расхождения нет и все хорошо - то ничего не происходит. Но если вдруг вольтаж начал расходится - активируется балансировка и заряд будет перегонять из одних ячеек в другие, пока вольтаж снова не станет равномерным.
В настройках балансира нас встретит много параметров, но наиболее интересные из них - это вольтаж расхождения для начала работы балансира и минимальный вольтаж на ячейках, при котором он начнет балансировку. Только когда эти два условия выполнятся - он будет производить балансировку между ячейками. Если не разбираетесь в том что все это значит - оставьте его в покое, он нормально настроен с завода и не требует изменения параметров для работы.
В принципе при нормальной работе балансиру особо не нужно приложение, вольтаж на ячейках мы можем увидеть и в основном приложении платы BMS и все должно работать без нашего вмешательства.
Вот и все, наша новая классная батарейка готова!
По стоимости она обошлась мне в:
4 ячейки LiitoKala на 320Ач - 49 000
Плата BMS 250А - 8 500
Активный баланисир - 1 800
Корпус - 2 950
Провода (2м) - 1 200
Наконечники (4 больших и 10 маленьких) - 800
Итого: 64 250 рублей
Ваш результат может отличаться в зависимости от текущего курса и фазы луны в Китае :)
Если добавить еще расходы на инструмент (который у меня уже был)
Обжимные клещи: 1100
Зачистка проводов: 900
Большие клещи: 2000
Ножницы для проводов: 900
Итого + еще 4900 рублей
Сразу скажу, что при покупке бюджетных ячеек на АлиЭкпресс вы скорее всего получите переупакованные Б/У ячейки где-то прослужившие уже какое-то время. Это не делает их плохими, просто возможно вы получите немного меньше емкости и срок службы. Но зато стоить они будут на 30-50% дешевле новых. Выбор конечно за вами, я не гарантирую что абсолютно всем повезет и у них будет итоговая емкости сборки совпадать с заявленной. Покупайте на свой страх и риск. Чтобы шансов было больше - покупать лучше у проверенных изготовителей, например LiitoKala у которых на алиэкспресс я и приобрел данные ячейки.
Если даже после этого подробного рукводства вас пугает сборка аккумулятора своими руками - не беда, за вас конечно все уже сделано китайскими руками. От той же фирмы LiitoKala можно взять готовую сборку в корпусе любого объема от 30 до 320Ач или выбрать варианты других изготовителей.
Плата bms там конечно будет не такая мощная, так что смотрите по характеристикам какой максимальный ток разряда и заряда допускает изготовитель.
Еще есть вариант сделать аккумулятор на заказ у частного мастера. Таких сможете найти например на Авито, читайте отзывы, выбирайте, тут уж все в ваших руках.
Для дальнейшей эксплуатации аккумулятора нам потребуется его заряжать, это можно делать разными способами - от 220В, 12В и солнечных панелей. Для этого есть соответствующие зарядные устройства. Так же может пригодится отдельный кулонометр (мониторинг расхода и емкости АКБ) если вы не доверяете тому что встроен в BMS плату. Примеры подобных устройств ниже
Чтож собрать аккумулятор это одно, но надо понять что он нормально работает и отвечает нашим требования.
Конечно одним из самых интересных параметров было узнать конечную емкость собранной батареи. Это я делал путем разряда полностью заряженной батареи до нуля (током 15А). Емкость замерял с помощью внешнего кулонометра и встроенных данных платы BMS. В обоих устройствах я выставил 400Ач в качестве полной емкости АКБ чтобы разрядить его до нуля и посмотреть сколько останется по данным мониторинга. После полной разрядки (до 10.2В) и на кулонометре и на БМС был примерно одинаковый остаток - 110Ач, это значит что полная емкость акб составила 400-110 = 290Ач
Заряд обратно с током 75А показал примерно такой же результат. Ой а что же случилось, где обещанные 320Ач?! Ну что сказать, это нормальная ситуация при покупке бюджетных lifepo4 ячеек на алиэкспресс. Как я и писал выше - итоговая емкость в райне 80-95% совсем не редкость. У меня получилось ровно 90% и я вполне доволен таким результатом. Учитывая стоимость итогого аккумулятора по соотношению емкость/цена - батарея получилась отличная.
Если даже внимательно почитать страницы товаров на алиэкспресс то часто в описании к ячейкам "320Ач" так и будет написано, что это "оценочная ожидаемая емкость" и "гарантированная емкость 300Ач" (до нее я правда тоже не дотянул, но... китайцы). В общем смысл вы поняли, покупайте с этим учетом.
В автодоме я буду заряжать АКБ dc-dc зарядным устройством от генератора и мппт контроллером солнечных панелей, но конечно это можно сделать и от розетки 220В. Для начала воспользовался маленьким зарядным устройством на 15А - с этим проблем не возникло. Но для такого емкого АКБ это крохи. Дальше я взял более мощный вариант - зарядное устройство на 75А встроенного в инвертор. При включении по проводам честно протекало 75А и батареи успешно заряжались. Полный заряд занял около 4 часов, вентилятор БМС даже не включался.
Попробовал получить от АКБ и обещенных в БМС 250А тока (3.2кВт). Это сделал с помощью инвертора с подключенным к нему утюгом и феном. Нетипичная для обычного автодома нагрузка конечно, но все устройства выдержали ее без проблем.
Все же нужно было проверить АКБ на выносилвость при длительном сильном потреблении и в качестве нагрузки выступил электрочайник, мощностью 2400Вт (200А), с помощью которого я 5 раз подряд вскипятил ~2л воды. На это ушло около 100Ач батареи в течении получаса. Для моих условий использования - это нереальный сценарий использования, конечно я не буду так быстро расходовать энергии, но на то это и тест.
АКБ нормально перенес нагрузку, пару раз включался вентилятор на БМС. Сам бмс нагрелся до 40-45 градусов, внутренности акб до 40-60 градусов (провода в основном). Самой горчей точкой оказалось место подсоединения на корпусе провода от акб к инвертору - около 67-70 градусов. Но в целом все в рамках допустимого.
Чтобы уменьшить нагрев в таких стрессовых ситуациях нужно использовать максимально возможные толстые и короткие провода, а если такое использование планируется часто - то обеспечить дополнительную вентиляцию для внутренностей АКБ и электрического отсека в целом.
Ну и понимать, что не очень разумно снимать постоянно с АКБ токи больше чем 0.5С (то есть больше половины емкости акб по току, в моем случае более чем 320/2 = 160А).Впрочем для нормального АКБ ток в 1С (в моем случае 320А) - это вполне допустимо при наличии нормальной вентиляции и подходящих проводов и компонентов.
На этом все, спасибо что дочитали аж до самого конца, дальше буду ставить этот АКБ в автодоме и тестировать в реально жизни, о результатах сообщу дополнительно тут и на ютуб канале https://youtube.com/@vantourist - там и увидимся!
Заходите в телеграмм канал https://t.me/vantourist_ru, там обсуждаем все технические вопросы и новости проекта. Увидимся в будущих статьях!
Если статья для вас была полезна - можете отправить любую сумму (с любой карты без регистрации) на развитие проекта на donationalerts/vantourist
