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自己DIY用18650三元锂电池组装72V33.6AH两轮电动车锂电池终结篇(3)

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发表于 2021-5-4 00:49:15 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 卡因 于 2021-5-4 14:17 编辑

   经过半个月的学习、设计、数次购买材料,终于在2020年3月9日,开始制作18650三元锂电池组,下面开始叙述制作的过程。

   一、焊接镍带

之前已经在每个电芯的正极贴上了绝缘垫圈,并把每个电芯都摆好放到了支架上,首先第一步就是将镍带用点焊机焊到电池的正负极上,下面是点焊的过程视频录像


   我原本是计划焊两层镍片的,但是实际上并没有像想象中那么容易。刚开始我把点焊时间按卖家说的调成02,功率调成88,可点焊好的镍带,不知道是什么原因,很容易脱落,焊第二层的时候,第二层镍带会把第一层镍带粘起来,使得第一层镍带与电极分离。后来我只在第一面焊了两层镍带,另外三面都只焊了一层镍带。买点焊机的时候卖家送了我一小卷镍带,就焊得很牢,而我自己买的镍带,很多稍微一碰就脱了。我觉得无外乎有两个原因,一是我买的镍带太厚,我买的镍带是0.15毫米厚的,按理来说我的三百多的点焊机应该很容易焊才对。卖点焊机的说可能我买的不是镀镍钢带,有可能是纯镍,我觉得这个可能性不大;另一个可能是点焊机功率还不够,电流不够大。可能从淘宝上下单再买薄一些的镍带,从下单到收货要好几天,时间不等人,我为了抓紧时间,不再拖下去,尽快完工,于是将点焊机的点焊时间调长,功率调高,最后我把点焊时间调成05,功率调成90了,焊的瞬间焊点发红。最终我只在第一面焊了两层镍带,另外三面都只焊了一层。
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两层镍带

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一层镍带


   焊接的过程并不是一帆风顺,因为焊点脱落,我撕掉了好几条焊好的镍带。几次不小心碰到造成短路,镍带瞬间被融化,我也被吓到了,好在心理素质还可以,定了定神继续。后期使用过程中还是有镍带焊点脱落的情况出现,所有后来我把双层的镍带全都撕掉了,换成单层镍带,用法拉电容点焊机进行点焊,并且把原先的焊点都加焊了几次,再在每个极柱上增加了几个焊点
   二、改造车子

    1.做坐桶底板。

   两组电池放到坐桶里后,比预想占的空间要大,有点搁着坐板。为了增大坐桶空间,降低电池高度,我把坐板底部的盖子取掉,用装修时候用剩下的免漆背板做了了一块与坐桶底部一样的木板,以下是我据板子的视频——


。最后在背板底部打了一圈免钉胶,将它固定在坐桶里。这是之前的坐桶


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现在的坐桶


   背板厚8毫米,绝缘又结实,比原来的塑料盖子好多了,坐桶空间多了将近2厘米。

2.装两进一出空气开关。

   锂电池做好后,原来的铅酸电池还要作为备用电池继续使用。为了达到这个目的,我要将之前的一进一出空气开关换成两进一出的空气开关。坐桶原来的开孔不够大,我在手电钻上装了个小锯片


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   用这个小锯片在原来空气开关的位置开槽,又用10毫米的钻头在拧螺丝的位置打眼,方便拧螺丝,装好后就是这样的,如图

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   3.装充电插座。

   为了减少电池移动次数,尽量少地移动电池,充电的时候,也不用把电池取出来。我想在原来铅酸电池的充电口下面安装一个锂电池的充电口,还是用的那把手电钻和小锯片,在下面切了一个方形的小口,装螺丝的地方用小钻头打眼,用螺丝螺母拧紧。装好后,上面是铅酸电池充电口,下面是锂电池充电口,如下图

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   4.坐桶开孔,

   为了能让锂电池的线接到车上,我在坐桶的前后分别各开了一个孔,如图


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坐桶后面开孔

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坐桶前面开孔

开孔用的还是那把手电钻,开孔器是我在闲鱼上花12块9买的,如图

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开孔器

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开孔器装好后

   5.车头开孔。

   为了安装库仑计在车头,方便实时查看电池状态,我用小锯片在车头开了一个方形孔,

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   三、贴青稞纸。

   为了做好绝缘,焊好镍带后,我在电池的的六个面都分别贴上了青稞纸,

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   两组电池要叠放,青稞纸比较博,单用青稞纸隔开还是不太保险,我据了一块背板夹在两组电池中间将电池隔开,确保绝缘不短路。

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   四、接线。

   这一步包括很多各种线,其中最复杂的就是电池之间的接线和电池与车子之间的接线了。

   1.电池的接线。

   我将12并20串的电池平均分成两组12并10串的两部分,两部分用铜线连接起来。为了保证大电流不发热,我用的是10平方的多股铜线,为了增大铜线与镍片的接触面积,我将镍带的很长一部分都焊上铜线,如图。

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   这一步其实是有点问题的,在焊接铜线的时候,虽然不是在电极上焊接,但热量有可能会传导到电极,损坏电池,在以后的使用过程中有可能会造成漏液。

   总正极我也是用的10平方的多股铜线焊接的,另外两根分别是充电用的4平方单股铜线和连接库仑计的1平方单股铜线。总负极我用的是两根4平方的单股铜线,因为我觉得10平方的铜线太粗了,两根4平方的虽然细一些,但加起来有8平方,也绝对够用了,还有一个原因是考虑到下一步接保护板。

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电池总正极和总负极接线

   焊接的时候比较危险,在最后焊接总正极的时候,焊锡碰到了总负极,造成短路,焊锡瞬间报炸,“砰”的一声,眼前一片白光,焊锡瞬间融化,吓死我了。好在人没事,电池没有大碍,只是正极的镍带有一点点融化了。

   2.保护板和主动均衡模块的接线

   保护板和主动均衡模块的线排接线是一样的,所以我将两者在每串电池的接头都拧在了一起,再焊接到预留出的镍带上。焊好后用万用表检查线排接头处的电压,确认接头电压依次递增无误后,才插到保护板和主动均衡模块上。然后在两块板子下面打上免钉胶,粘到电池上方的青稞纸上固定好。保护板的B-口有两个,两个口是连通的,为了增大电线的接入横截面积,我将电池总负极的两根4平方的单股铜线分别用锡焊接到了保护板B-的两个口上。同样的C-也有两个口,也是连通的,我也分别焊接了两根4平方的单股铜线。这一步说起来容易,其实做起来很复杂,两块板子的线排不能出错,否则会烧板,锡焊很考验焊工,我上次焊电路板还是08年大一的时候,好多年没碰过焊笔和焊锡了。最后焊好后如图

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   最后量了一下保护板的输出负极到电池正极的电压,和电池负极到电池正极的电压,是一样的。接好后,为了美观,也为了更好的绝缘,我在最外侧又包了一层青稞纸,如图

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   为了固定电池,我在4个侧面分别垫了1块木板,并用纤维胶带缠紧,这下电池组就固定好了

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   最后在外面用热缩套膜套好,这个电池组就算是做好了

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   本想做个木箱子装起来的,可是坐桶空间不够,电池做大了,放不下,就不做了。

   3.充电插座的接线

   我买的充电器标称最大13A充电电流(库仑计显示只有10A多一点),我计算后觉得用4平方的铜线已绰绰有余,于是在充电插座后面的正负极接线处分别用锡焊了4平方的单股铜线。

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    这一步我认为是焊接里最难的一步了,我是把插座装到车子下面后,把电线绑在插座后面的接头处,跪在地上焊的,最后准备收工的时候,用电压表量两个充电口,没有电压,检查发现正极接头脱焊了......然后又返工,那晚加班到了4点钟,躺上床后又睡不着,眯着眼睛到8点起床又去上班,好累......

   4.电线接头的接线。

   为了以后方便电池拿取,电池的输出正极,我没有直接接到空气开关,而是在空开处接了一根线到坐桶里,用铜制压接端子跟电池正极电线压接。充电插座的两根正负极充电线,也没有做成插头,因为插头正负接线头离得比较近,焊接难度比较大,我还是用的压接端子压接的。买的热缩套管后来也没有用上,还是电工绝缘胶布好用,方便省心,后期维护好拆。接好后如图

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   电池负极的两根4平方单股铜线,用从楼下五金店老板那里借的液压钳压接到一个铜鼻子里,再拧到铅酸电池的总负极上接入电路

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   5.库仑计的接线。

   把库仑计的圆环穿到电池总正极上后,再分别从总正极和总负极引线拉到车头接入库仑计,再从转把引线接到库仑计,再上一次库仑计接线图

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   我用的是图2的连接方法,库仑计表头的电源正极是从车头转把接入的,把转把正极接头正极的电线用刀小心翼翼地割开,因为线很细,不能用剥线钳,割的时候也不能太用力,不然一不小心就割断了。把电线的胶皮剪掉,把铜线露出来,再用焊锡把1平方的铜线和转把电线焊在一起,焊好后用绝缘胶带包起来,接好后如图

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   线接好后,电池基本上就算做好了,坐板有点放不下,于是我用小电锯又据了一下,改造了一下坐板底部

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   五、使用感受

   车子开起来比原来快一些,最高速度大约45公里/小时。

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   电池续航根据使用习惯不同,开得慢比开得快骑行距离要远一些,我一般都是全速前进的,没有准确测试,大约能骑个七八十公里吧。主动均衡模块有蓝牙功能,通过手机能实时监控每一串电池的数据,并能将电压高的电池电量转移给电压低的电池。电池组满电电压82V多一点,每串电池电压大约4.1V多一点。

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   理论上单串电池的保护电压应该是2.75V,可是控制器欠压值是63V,在骑到单串电压3.1V多一点的时候,车子就快要开不动了。所以还有一些剩余电量是用不出来的,经过库仑计实测,33.8AH的电池,实际能使用的电量大约是26AH多一点点。

   主动均衡板使用感受还不错,刚开始几天经常均衡,时间长一些,几天过后,均衡时间就很短了,说明电池基本一致了。库仑计能实时监控电池组的电压、电流、剩余电流,有背光功能,目前感觉还不错。电池在使用一段时间后,用手摸上去,会有一些轻微发热,这在预料之中,充电的过程中也会有轻微发热。在骑行过程中如果锂电池没电了,可以随时停车用坐桶里的二进一出空气开关跟铅酸电池切换使用,两个电池组加起来续航保守估计应该能达到120公里以上。
   以上就是自己动手diy制作18650三元锂电池组的制作全过程,2月中旬一直到3月上旬一直都在准备,3月9日开工,3月15日完工,中间经历了一些波折,总的来说还算顺利。过程比较辛苦,尤其是最后那晚,给充电插座接头脱焊,返工到凌晨4点,完工后腰间盘突出的毛病犯了,腰疼,休息了一个星期。可以看出来,锂电池的制作很花精力花时间,最关键是很花钱,还有一定的危险性,建议大家请勿轻易模仿。经过计算,用铅酸电池还是要比锂电池划算很多的,不是喜欢折腾的话,不建议用锂电池。

   后来我查了一下资料,特斯拉现在好像不用18650电池,改用21700电池了。大致了解了一下,21700的电池能量密度要比18650高大约30%到40%,容量大不少,而体积却没有增大很多。所以现在很后悔使用18650电池,当初要是使用21700电池,同样体积,应该能做出50AH以上的电池。

   这次是第一次制作电池组,有很多做的不够好的地方:

   1、电芯选用的是18650,应该选用性能更好的21700;

   2、主动均衡板虽然有点用,但用处不大,对增加续航并没有什么帮助,电池的均衡牺牲的是电池循环次数,关键还是要看电芯质量,多花了600块钱;

   3、锡焊没处理好,导致鸡屎焊,原因是没有用大功率烙铁,焊接方法也不对,应该是先在电线和镍带上分别挂锡,再焊接融合;

   4、正负极电线焊接太长,没必要焊那么长的电线在正负极镍带上;

   5、电线没选对,电线正负极用的太粗了,总正极用的10平方铜线,总负极用的两根4平方单股铜线,没必要用那么粗的,正负极总线有4平方就完全足够了;因为手头没有多股铜线,用的是装修时剩下的单股铜线,铜线很硬,拆装的时候容易脱焊。

   虽然有很多没做好的地方,但是这组电池的安全性还是很好的,焊接虽然是鸡屎焊,但是因为焊点很多,胜在量大,正负极总线如果要脱焊,必须是这几十个焊点都脱焊才行,这种情况概率非常低,所以焊得还是很牢实的

     这组电池在2021年2月11日,与100AH的大单体并联使用,经过测试,充放电的总电流,大单体电池组占80%,18650电池组占20%,充电电流最大为11安培,其中大单体电池组占80%,也就是8.8安培,18650电池组占20%,也就是2.2安培;放电总电流最大为32安培,大单体电池组占80%,为25.6安培,18650电池组占20%,为6.4安培,这点电流对于这两个电池组来说太小了,几乎不会发热。

  大单体电池组最高充电倍率是0.088C,最高放电倍率是0.26C;18650电池组单个圆柱最高充电倍率是0.065C,最高放电倍率是0.19C。这么低的充放电倍率,相信这组电池能用好几年吧。







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发表于 2021-5-4 09:00:59 | 显示全部楼层

难道我穿越啦?:doubt::lol:这两天在摩坛也有你帖子。
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发表于 2021-5-4 09:06:53 | 显示全部楼层
厉害了,楼主动手能力真好
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发表于 2021-5-4 09:30:56 | 显示全部楼层
楼主理论反面准备的还不错   就是实践做的不是太好  尤其是焊锡   我差点看吐了:lol:
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发表于 2021-5-4 10:04:39 | 显示全部楼层
6平方的硅胶线就可以了,上150瓦的电烙铁,焊完用湿毛巾降温
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发表于 2021-5-4 10:59:48 | 显示全部楼层
敢望而不敢集。现在我已经改骑摩托车了
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 楼主| 发表于 2021-5-4 14:00:56 | 显示全部楼层
lifjt 发表于 2021-5-4 09:00
难道我穿越啦?这两天在摩坛也有你帖子。

这篇帖子,我昨天凌晨在摩托论坛和数码之家上同时发布的,不过首发是去年在电动车天空上发的,然后在什么值得买,再然后是电动车联盟
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 楼主| 发表于 2021-5-4 14:01:30 | 显示全部楼层
liupengge 发表于 2021-5-4 09:06
厉害了,楼主动手能力真好

肯花时间花精力,工作这么些年也有一些钱,折腾得起了
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 楼主| 发表于 2021-5-4 14:02:35 | 显示全部楼层
wambz 发表于 2021-5-4 09:30
楼主理论反面准备的还不错   就是实践做的不是太好  尤其是焊锡   我差点看吐了 ...

是的,锡焊不太好,好在焊点很多,一整条电线都焊在镍带上,没那么容易脱落
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 楼主| 发表于 2021-5-4 14:03:32 | 显示全部楼层
xuehai0405 发表于 2021-5-4 10:59
敢望而不敢集。现在我已经改骑摩托车了

摩托车维修保养比较费钱,而且烧油也很费钱,交警抓得也比较严,还是电动车好,皮实耐用
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 楼主| 发表于 2021-5-4 23:15:05 | 显示全部楼层
yujian8620 发表于 2021-5-4 10:04
6平方的硅胶线就可以了,上150瓦的电烙铁,焊完用湿毛巾降温

硅胶线太细了,上BVR多股铜线好一些,耐用些。去年第一次做没经验,今年做的那组大单体就用了150瓦的木柄电烙铁,焊完马上用湿毛巾降温
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发表于 2021-5-5 08:14:00 | 显示全部楼层
感觉应该先焊线,后焊接电池,就不用考虑降温的问题了。
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 楼主| 发表于 2021-5-5 12:02:20 | 显示全部楼层
hzw6834 发表于 2021-5-5 08:14
感觉应该先焊线,后焊接电池,就不用考虑降温的问题了。

那样也可以,不过那样点焊的时候就比较麻烦一点,线焊在镍带上,镍带比较重,镍带容易移位碰到旁边的电机发生短路
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发表于 2021-5-5 12:49:53 | 显示全部楼层
超标电动车能上路的时间不多了,还有一年多时间就要强制报废,不准上路。
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 楼主| 发表于 2021-5-5 14:22:47 | 显示全部楼层
phjzg 发表于 2021-5-5 12:49
超标电动车能上路的时间不多了,还有一年多时间就要强制报废,不准上路。
...

可能只有一线城市是这样吧,广西18线城市还没听说什么时候强制报废
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发表于 2021-5-5 17:16:35 | 显示全部楼层
卡因 发表于 2021-5-5 14:22
可能只有一线城市是这样吧,广西18线城市还没听说什么时候强制报废

浙江全省统一,城市农村统一处理。


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 楼主| 发表于 2021-5-5 21:30:08 | 显示全部楼层
phjzg 发表于 2021-5-5 17:16
浙江全省统一,城市农村统一处理。

你们那里也太狠了,广西这边还没听说有这种规定
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发表于 2021-5-5 21:39:58 | 显示全部楼层
卡因 发表于 2021-5-5 21:30
你们那里也太狠了,广西这边还没听说有这种规定

嗯,而且现在电动车和机动车如果发生事故,也不再偏向电动车了,完全按谁违章谁负责。前几天就看到过一个电动车在机动车道上行驶,闯红灯和汽车碰撞,电动车主负全责,不但自己的治疗费自负且还要赔汽车的维修费。酒后骑电动车,带人,不带头盔都要处理。
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发表于 2021-5-5 21:40:47 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
楼主很强大摩拜
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 楼主| 发表于 2021-5-5 21:49:04 | 显示全部楼层
phjzg 发表于 2021-5-5 21:39
嗯,而且现在电动车和机动车如果发生事故,也不再偏向电动车了,完全按谁违章谁负责。前几天就看到过一个 ...

经济发达地区就是正规啊,我这里要赶上你们那样可能还需要很长时间,电动车一刀切的可能性不大
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