关于房车锂电DIY手把手教程(日更)开始组装

lhc658 发表于 2018-6-4 09:48 1940 154

就房车储能一事众多车友一致痛点都是电不够用。其中分为两点,一种是电容量不够,一种是电容量够,电池总是充不满电。

归根结底还是电不够用。本人从事风电梯次电池组行业五年,对于电池组,BMS等方面接触略有了解,于是我建了此帖,专门研讨房车储能供电方面。(日更)


先从整个房车供电电路说起,供电电路分为几大部分:
1.电池组(电芯材料:1.三元锂电(结构简单,三串成本低,安全性较差) 2.磷酸铁锂(主流,四串,安全性和能量密度平衡之选) 3.钛酸锂(新型材料五串或六串,格力收购银隆就是为了钛酸锂,安全性最好寿命少说十年,能量密度低,体积大)4.铅酸电瓶(容量小重量大,寿命通常为两年左右,低温性能差。价格低廉)
2.逆变器(工频逆变、高频逆变)
3.充电器(工频逆变不需要充电器)
4.BMS(保护电路,起到电芯之间均衡、过压欠压保护,过流过温保护。是锂电池必不可少部分)
5.双电瓶隔离器(将生活电瓶和原车启动电瓶隔离开,防止生活用电用光启动电瓶电量)
6.双路选择器(将车内电路负载选择用市电供电还是逆变供电。工频逆变含有此项功能)
7.库仑计(实时显示剩余容量,当前电流,已用能量值WH瓦时,部分带过压欠压保护功能)


目前现状是各个房车电池商家价格居高不下,车友因不好挑选电芯,不懂得BMS保护板或是对电一窍不通,因此只得吃一个哑巴亏,买着2000-3000/100AH的电池,心里叫苦,嘴上还得谢谢商家。本人从事风电梯次电池组行业五年,我觉得我有必要将自己所积累的经验和车友分享一下。此帖在越野e族房车e族、21RV、微信群同步日更分享,手把手教您制作房车锂电池组。



2017.2.8今日先从电池组说起:
第一步,电芯挑选
三元聚合物锂电:通常标称电压3.7V,满电4.2V,三串后标称电压11.1V,满电12.6V。能量密度三款最高,体积小重量小。单体电芯三个串联就可以达到12V区间,成本经济实惠,但是三元锂电脾气最为暴躁,不仅自身为可燃且为易燃材料,45C°就可以达到失控温度。燃烧情况为正反馈,也就是愈来愈烈,有钢壳电池燃烧情况为喷燃或爆燃。需要完善的保护电路及温控散热。不能过压和长时间过流。推荐电路老手采用此款电芯,毕竟经济实惠,才三串~


磷酸铁锂:目前市面上最多,保有量最高,能量密度不及三元锂电,高于钛酸锂电。体积大于三元锂电,与钛酸锂相差不多,重量轻于钛酸锂重于三元锂电。单体电压通常3.2V,满电3.6-3.65V。四串后标称电压12.8V,满电14.6V。自身为可燃材料,失控温度在65-75C°之间。燃烧情况平稳,有钢壳电池燃烧情况从排气阀平稳喷燃,燃烧尽后电芯无任何危险。可承受短时间过流,不可过压。推荐有电路常识车友采用此款电芯作为电池组。实惠程度中等,四串。



钛酸锂:董明珠收购银隆一事将此种新型电芯一夜之间让全国知晓。目前锂电中安全性最好,市面最少,电芯材料少量商家及工厂可以得到。能量密度低,为铁锂0.8倍左右,体积稍大于铁锂,重量与铁锂差不多,远大于三元锂电。单体电压2.3-2.4V,满电2.8-2.85V。五串后标称电压12V,满电14V。自身为全金属材料电极,非燃烧材料,无自燃情况,用明火烧灼冒白烟,离火即熄。低温性能好,-40C°保持80%电量,寿命长,上万次循环,寿命少说十年。此种电芯单体价格高,且为五串,实惠程度低,安全性最好,适合入门或无经验车友。

2017.2.9首先回应一下车友回复:
关于钛酸锂一致性差的问题:串数越多一致性越差这是一个误区,钛酸锂电池为五串,众所周知锂电池放电曲线是前后陡峭,中间平缓,因而串数越多导致陡峭部分的影响越小,陡峭部分所占容量越小,保护板通常为耗能均衡,少量有能量转移均衡方式,陡峭部分容量越小均衡也就更好的能拉平各个电芯之间的差别。所以串数更多均衡情况应该更好。当然这是在有保护板的前提下。没有保护板的话任何一致性好的电池几次充放后都不能保证均衡。保护板是重中之重。


言归正传
今日来说一下各个电芯之间的组装方式,由于没有画图天赋我只能用图片来表达一下保护板制作方法接下来几天我会给出电路图。没有电路基础的我会发上来几个做得比较好的持续工作电流大的保护板样式


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152515k9829h339vcs92d7.jpg 关于电芯问题市场良莠不齐,一定挑选分容配阻后的,如果不放心可以购买一个内阻测试仪,电池内阻是除线损之外最重要的大电流放电压降的指标。内阻也能反映出电池的好坏。在不影响e族规定的前提下过两天我会在某宝挑选几款作为参考。千万不要贪图便宜买最便宜的。全新、库存货和拆机货之间差别很大,安全性也有影响。另外千万不要买那些微鼓的,一般过冲才会出现鼓胀,这是非常伤电池的,而且过充电池很容易造成内部微短路起火。

2017.2.10
今天我来介绍一款入门级的主动均衡保护板使用STM32FQ03 R8T6芯片的智能均衡板

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就是这款,可以用电脑设置均衡起点,单体保护截止电压,保护电流,智能主动均衡
此款保护板标配是80/150A功率板,显然对于房车是不够用的,接下来需要改进一下这块板子上的电路,用mos管自己制作大电流功率板,先将持续工作电流设置为400A。一块板可以7串,板子之间可以级联,最高支持192串。
主动智能均衡好处是均衡效率高,有些板子只是到充满时才开始均衡,这就导致均衡很慢,经常电池冲到不满电压就截止。这就是很多车友反应的电池智能冲到13点几的原因。因为内部电芯均衡情况不好,有电芯到达截止电压,而其他电芯还没充满。

功率板制作和保护板借口改装我这两天焊好了之后发图上来再介绍方法。
先回答几个车友问题
1.为什么有的车改装了锂电依旧没法开空调或者电磁炉?
因为很多车出厂时是铅酸电池,虽然有的配了大逆变器,但是为了铅酸电池的特性,空调、电磁炉等大功率电器线路是只能走市电的,因为铅酸电池长时间大电流放电的话没两次电瓶就完蛋了。因此改装锂电后需要把车辆线路同时改一下。
例如:中天房车可以将发电机输入的标有H的线(蓝色的)接在逆变输出。一定要注意在双路选择器之后连接,不然市电就把逆变顶坏了。然后将充电机的线断掉,从市电输入空器开关处接电,同样注意在双路选择器之前连接。不改的话逆变打开充电机会用逆变的电给电池充电,等于电池出来的电过逆变到充电机再冲到电池,形成了自己给自己充电的局面,充电机和逆变都是有效率损耗的,到头来还是再放电,等于白白浪费了电量。

2.很多车友想要寻求一个完美的房车供电方式。询问什么充电方式可以什么充电方式不可以,太阳能,行车充电,发电机充电,增程器充电,市电充电哪个可以加、哪个会不会影响电池,可不可以边充边放等问题。对于这些问题,都是同样的解答,电池名为电池,就像一个存储电能的池子,和水池意义大体相同。锂电池就像一个容量更大、体积更小,重量更轻的池子。只要保护板完善,限制了总体和单体的最高位和最低位,那么在不超过电流的情况下,和水池意义相同,加水方式无所谓,也可以加水同时放水。要注意的一点是多种充电方式时要调节好各个充电方式的充电电压,不能太阳能充电19V,充电机15V,行车14V。电压一定要统一设置,14.4V或28.9V。

3.安全性问题,这个我从文章开始介绍电芯时就说了,可能我说的不太明确,通俗易懂的说一下后果
三元锂电,破坏力最大,燃、爆
磷酸铁锂,破坏力一般,燃
钛酸锂,无,冒烟安全性问题我是从后果来说的,并非说谁爱出问题谁不爱出问题,只是说明出了问题造成的后果有多严重。安全性好的撞击刺破一样出问题,安全性不好的放着不动也不见得突然升天。还有就是制作工艺和个人使用经验,制作工艺再好拿着正负极往一起怼,保护板管子击穿一样白玩。过冲和过流一般是罪魁祸首。如果真的觉得电不够用那就整个钛酸锂吧,买的时候记得多买个单体,煎炒烹炸砸刺,都搞完了心里踏实了再用。我也不当那出头鸟,曾经好心给一个装了三元聚合物锂电的车友普及一下电芯知识,搞得他现在开空调一会儿一下车去摸电池温度,都快神经衰弱了。
再说一下卷绕电池,商家说好好多人就跟着说好,卷绕电池瞬间放电能力是好,可是把铅板卷起来是为了增大接触面积提升放电电流,实际上还是铅酸,寿命还是两年。不论黄顶红顶什么的,那都是动力型电池不是容量型电池,房车用电撑死了400A,要1200A放电能力有何用。而且75AH卖2000多,价格比钛酸锂都贵了,何必呢

2017.2.11

都让我推荐电池组,我跟车友商量整理一下下午4点左右发上来

看评论发现现在车友好像都觉得大单体比较好?
这是一个误区。我先来解释一下:
关于大单体好的说法是一个很大的误区,为啥很多人说大单体好。这话最开始传的肯定是商家。大单体组装简单价格又不高,对商家来说是好。
但是对车友来说,这并不是好事。电池单体都是有容量和内阻区别的。出场不可能一致性非常好,使用时一致性也会越来越差。大单体例如100AH的,有的容量102AH,有的容量98ah,这样串起来充放电会形成一个问题,容量低的单体会充电先达到3.65V,放电会先达到2.5V。这样的话,电芯不均衡,保护板均衡的负担会加大,容量小的压力大,降容会更快,这样均衡可能就拉不回来差别,于是会发生有些车友说的智能冲到13.4,13.5V就停止的情况。内阻不同也会导致各个电芯压力不同。
再来说说小单体,就不会出现这种问题,通过十个10AH小单体组成的得100AH,可以分容配阻,9AH和11AH并联,10AH和10AH配一起,这样最后并联起来四组每组都是100AH,这就是分容配阻所达到的一致性。但是这种方法不适于二手电池,已经降容的电池会越来越差,分容配阻不管用的,配阻分容配的是出厂电池制作时的容量差别。
因此,并非大单体就是好,大单体很难配好各组容量和内阻。





另外让我推荐电芯的,全新的某宝上基本没有,我看了一下价格,有二手的或者库存拆机的,我发上来几个
1.钛酸锂电芯
韩国出品钛酸锂电池2.3V30AH30000次 低温 长寿命 6分钟快充
单体30AH 50块钱,不是全新的,是银隆的二渠道产品,没有LOGO,而且循环使用过多少次不得而知。
钛酸锂全新的有,但是货源不稳定,我有个同事,他父亲做军工的,能拿到电池,但是每个月量不大,而且都是成品,没有散着卖单体的。我让他开个链接,晚上发上来。钛酸锂铁锂的保护板他也有,DIY的可以到时候直接问他。晚上我把链接发上来。
某宝搜:越野e族车友专链 钛酸锂 磷酸铁锂


2.磷酸铁锂电芯
说实话,某宝没有靠谱的,磷酸铁锂市场鱼龙混杂良莠不齐,随便一个作坊都能一年之内鼓捣出一款磷酸铁锂电芯。推荐使用品牌的:比亚迪、力神、万象、南都、海四达,各个通信拆机电源(大多为48V,需改排列连接,保护板)等


3.三元聚合物
力神3.7V24AH三元聚合物动力电池
单体 3.7V30AH三元圆柱锂电池 大容量动力电芯
总之,全新好于A品,好于库存,好于拆机,至于鼓和微鼓就别碰了,那玩意危险

2017.2.12
家里来亲戚。拖更一天



2017.2.16
不好意思拖更了四天,但是是有原因的。大家都说想要靠谱的单体和电池组照片,我手里没有,之前的图也是从我做军工同事那里要来的。于是我这几天跟他要了些电池,拉过来了


钛酸锂LTO66160(要了1200AH)

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磷酸铁锂GF1204015(4000AH)

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这些电池组我会组成12/24V电压区间的各种电池组,配上相应保护板,制作过程我会拍图慢慢发上来,这样的方式会不会更好些,也更直观。电池要的量没这么多,他给我给的多,我会把这些电池都组成各种容量各种尺寸的电池组,整篇文章写完后,如果有车友需要的话可以联系我,这些电池组直接拿走。我就留一组最大的给我的房车使用。手里有电池不会组装的也可以来找我,我在北京。需要这两款电池的我把他联系方式写在个人签名了,不一定有,看情况,一般月初会多一些


首先,准备一个电池内阻测试仪,容量我这里没有分容,他都帮我分好了写在电芯上了。

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内阻测试仪

使用前需要校零,红黑禁锢夹在一起,然后长按归零,显示ZERO后校零完成,完成后可能百分位有偏差,是环境因素影响,不要管他。


两款电池测试结果

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内阻0.27毫欧



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内阻0.6毫欧


电芯情况是不错的,内阻全部低于1毫欧,这样组出来的电池组压降会很低,并且并联后内阻会进一步降低。很多时候看着电池有13.5V,一开电器电池电压就掉下12V,这就是电池内阻还有线路线阻导致的压降。理论上来说,线材足够粗的情况下,压降越小的电池组电芯质量越好。预计组成电池组后这两款电芯钛酸锂100安负载时压降在0.3V左右,磷酸铁锂在0.5V左右。

2017.2.18
试组装一套小容量200AH的

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量好孔距,准备好连接片

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分容配阻排列好电池组,连接连接片


前一阵腰闪了,最近大部分时间卧床休息,修养好了继续更新


腰伤基本痊愈,恢复更新,又可以继续干活了

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smjzn 发表于 2018-6-4 10:55

学习
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leone 发表于 2018-6-4 10:57

此贴普及专业知识,行家里手帮忙,少走弯路。
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tansuozhe 发表于 2018-6-4 11:01

今日拉来了电池,开始组装,组装过程都会拍图,首先是测试情况
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kennydy 发表于 2018-6-4 11:03

学习了
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liulinxxx 发表于 2018-6-4 11:04

钛锂一至性差,时间一久电压不一至。
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bgaic 发表于 2018-6-4 11:06

看了楼主科普,明白了几点,
1、充满情况下,电压越低的的电池越好,我的非常低哦,3.3样子,得瑟一下。
2、当某个电池满了,其它没有满的,也被保护电路整体切断了,如果继续所谓涓流充电,已经充满的有损坏风险,而没有充满的也未必冲得满。长此以往,电少的,会越来越少,越来越充不满,越来越不平衡。
改进,每节电池,单独做保护电路,充满了的退出阵列,可惜除了特斯拉,没有人搞。

这一点俺是无师自通了,先得瑟一下。
另:楼主说的平衡性,有没有一个工程许可范围,比如电压百分之几,内阻百分之几什么的就算合格?求科普。
3、铁锂也是会燃的,超65度危险,过压为有危险,但怎样和原车发电机匹配呢?肯定是过压的,说都不用说。。
4、楼主好像没有提到低温不能使用对锂电充电,求证实。。
5、有保护板,放到0了,算不算深度放点和一个循环?求指正,铁锂有多少次?
另外,发现一点和楼主说的有分歧,就是充电器(第一楼)电压设置,见下图。

原来是用300W环牛的国产充电器,发热大,我还给i它改造添加了巨型铝合金散热器和风机,充电慢,这个电压是3个档(0、12、24),电流是5个档(2、4、6、8、10),这个不用考虑电压匹配,它内阻大,自己就匹配好了。
后来买的明伟全天候充电器,600型,这个费了老劲,因为说明书上说可以充锂电,但并没有说电压电流怎么调,我打电话给明伟上海,说要问问台湾都。
出于好奇和不想等待,我就结合说明书自己研究了。
现在我的充电器电压设置的是27.00V,也是电池充满的空载输出电压。
冲到27V后,电池基本上是99%或者刚100%,充电器自动断开,如果设置在27.2V,27.4什么的,充满了(100%),电流还显示10多A流进去,吓死宝宝了,同时也那么,为什么100%了,电池的保护板没有切断充电器?



100
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zl227 发表于 2018-6-4 11:10

经典文章,必须支持,我在过十天左右房车就提出来了!让厂家加装很麻烦,价格也不菲,到时我也会加装这样东西
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liuyuefei 发表于 2018-6-4 11:14

学习!
多谢!
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zimi 发表于 2018-6-4 11:17

楼主第一句话中提到的BMS, 名词解释:BMS电池系统俗称之为电池保姆或电池管家,主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。 BATTERY MANAGEMENT SYSTEM
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