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【MS精工】多图预警!大单体双电切换电池组自组教程

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本帖最后由 MS精工 于 2018-11-15 13:23 编辑

经过5年零2个月超过7万公里的使用,我的4840磷酸铁锂双电终于在这一年的冬天寿终正寝:随着电池的老化和气温的下降,其巨大的压降已经让我无法忍受。刚好,最近坛子里catl大单体卖得火热,看见那优秀的性能指标和低廉的价格,我终于按奈不住剁手的冲动,从金超能电池那里购买了2970ah的大单体,从一位铁锂的坚定拥戴,彻底转投三元怀抱。

设计目标依然保持原有思路:两组48V电池通过外部结构进行串联与并联的切换,要速度有速度,要里程有里程,同时又能有效控制右手,抑制飙车之邪恶念头。相比铁锂,三元电池在能量密度上简直是压倒性优势:在体积和重量均略低于原有电池的基础上,容量直接翻倍,储能超过了7.5度电,以50km/h匀速行驶论续航高达350公里,可以从北京打天津跑个来回还有电,想想就刺激。当然,更爽的是,终于不用再为北方冬天电池变砖而烦恼,哈哈。

29块电池分成两组14节,组成48V70AH双电,另留一节备用。设计持续放电能力70A1C),短时放电能力140A2C)。这个电池官方标称是可以持续2C的,但我用不到这么大。可是140A的电流,在选保护板上就已经很是头疼了。对于娇气又暴躁的三元电池,我是断然不敢使用廉价傻板,然而大电流智能板的价格又让人望而却步:两块板子就要干掉小1000块钱。权衡再三,最终购买了2块力恒60A同口保护板,制作放电不过板方案。

放电不过板,对于一般的车子来说其实很简单:将主线直接接到控制器粗红线上,然后保护板出线接到电门锁细红线上,这样当电池保护时,电门锁会直接断电,车子也就没法走了,以保护电池。然而,对于有两组电池的我来说,就比较麻烦了:一组保护了,另一组还在供电,主回路依然是接通的,妥妥的过放节奏。于是转而考虑plan B,接触器方案:主线过接触器,保护板出线给接触器供电,保护时接触器断开,主回路就没有输出了。但是在淘宝了一圈200A接触器的价格之后发现,买俩接触器+力恒保护板的价格,已经足够买下诸如蚂蚁黑马之类的大电流贵族板了,随即放弃,决定执行plan C,人 肉智能保护系统:在保护板出线上接个数显电压表,当保护板保护时,电压表头供电中断,也就灭掉了,这样在骑行时只要经常留意电压表是不是还亮着,就能知道电池状态了。同时,为了避免一时疏忽酿成过放杯具,我将保护电压由默认的2.7V提高到3V,以确保短时间未能发现电池保护时,依然留有足够余地。

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 楼主| 发表于 2018-11-15 12:51:36 | 显示全部楼层
本帖最后由 MS精工 于 2018-11-16 12:54 编辑

方案定好,下面开搞。catl这个单体外壳是与正极相同的,所以第一步,先要使用青稞纸将每节电池都包一圈。对于70ah单体,具体的使用规格是0.2mm厚度单面覆膜背胶青稞纸,11cm38cm长每节。(图片里是不覆膜的,买的附膜纸结果卖家发错了)


1.jpg


然后,将电极上多余的镍片剪掉。这里需要特别注意,外壳是带正极电的,剪负极镍片时剪刀很容易就会碰到裸露的金属外壳而打火,我虽然百般小心但还是误碰一次,好在电压低,并未造成严重后果。


2.jpg


将处理好的电池码放整齐,用胶带粘牢。受制于电池仓尺寸,这组电池的排列采用2*7上下双层叠放结构。但如果有条件,尽量不要在电池上面叠放。


3.jpg


接着,到重头戏了:焊接。对于大单体焊接,坛子里分为软硬两个流派:硬派直接焊铜片,优点是美观,整齐,内阻低,缺点是硬性连接可能会被使用中电池变形、震动等拉扯,造成脱焊。软派使用硅胶线,优点是电池摔地上线都不会掉,缺点丑就一个字。当然,就可靠性来说,还是使用硅胶线更靠谱点。但是,我这组电池,对于叠放高度有着严格限制,甚至需要依靠电极来承重,所以只能使用铜片方案。具体的规格是0.5mm厚度25*70mm每节,中间弯曲呈弧形,以留出变形余地。同时,将打捆后的电池组外面夹上环氧板,以进一步增加强度。

使用绝缘材料将不需要焊接的电极贴上,只留出要焊的部分,以免手抖误碰造成短路:


4.jpg


开始还担心这么大的铜片会焊得很吃力,所以在每个电极对应的位置都打了个孔,一来易于焊接,二来便于排出焊接面的空气,增加接触面积。但在我给第三个铜片打孔意外划伤手指之后,我一气之下决定直接焊接。然而直接焊接的效果却出乎意料的好,当然,这是需要一定技巧的,在这里告诉大家!
1.先给铜片和镍片的焊接面分别上锡,冷却
2.在铜片焊接面的背面中心位置点一点焊锡,这一点不是为了焊接,而是用来增强导热。没有这一点,你焊死也焊不上
3.200瓦黄花烙铁调到500度,使用镊子压紧铜片,焊接2-3

使用上述步骤焊接后的铜片,又整齐,又漂亮,还超级结实,绝对掉不下来。


5.jpg


继续。焊接均衡线,制作上层电池的支架。因为两层电池是叠放的,所以要尽可能均衡受力,由电池中部和电极共同负担重量。


6.jpg


使用1毫米特氟龙板隔开来绝缘,上面再铺3毫米低密度雪弗板来减震。


7.jpg


叠放上组电池,标注好正负极和均衡线线序


8.jpg


制作外壳。考虑到不锈钢外壳会屏蔽蓝牙信号,以及再定制2个又要花掉不少钱,于是决定尝试创新方案:纸糊的,哦不,塑料外壳。
在这里要向大家隆重介绍超强外壳材料:PVC结皮板。这是一种以高硬度PVC发泡塑料为内芯、两侧结有高密度硬皮的材料,集轻便、绝缘、阻燃、减震于一体,同时拥有足够强度,而且还附带保温之功效——刚好可以实验一下北方的冬天能不能依靠电池内阻发热升温。当然,该材料的加工就更简单了,拿美工刀划几下就能切开,502胶水瞬间粘接。

出于强度考虑,在空间充裕的方向,使用8毫米结皮板,空间捉急的方向使用5毫米结皮板。切割时要尽量整齐,以切完可以立在桌子上为宜。


9.jpg


粘外壳,放电池组,将多余的空间用小块板子塞满


10.jpg


侧面的样子:


11.jpg


使用2毫米铝板制作顶盖,以便于夏天时电池散热。在顶盖内部,可以安插一片保温材料


12.jpg


焊接安德森插头。该电池组采用了120A的插头,按理说是需要液压钳压接的,但是我没有液压钳,只好尝试焊接。
买的中号端子,16平线插进去还有好大的空间,没关系,剪碎一段电线,把线芯一根一根插进去,塞紧


13.jpg


烙铁调到500度慢慢焊,让锡完全渗透进去


14.jpg


焊接保护板出线和充电线,采用10平方出线+6平方充电线,以应对未来改国标车时可以直接走板输出使用。同时,因为主线是不过板的,所以需要串联一个保险管。


15.jpg



最后,在外壳上粘一个提手,第一组电池就完工了。


16.jpg


充电:大电池就要用大充电器,48V系统的一个最大优势就是通用性强,可以直接使用通信电源充电,连改装都不需要,使用软件将输出调到58V就可以了,可靠性比小作坊出品的拆机台达高一万倍。目前已知可以用软件改电压的电源包括中恒APR48-3G,华为4850G2/G6,以及其他几种相对冷门的电源,因为尺寸重量堪忧,就不做推荐了。
APR48充电中:93%的效率真不是吹的,1500瓦功率充电发热量仅比底下那个6A慢充高一点,风扇噪音也远比台达小得多。


17.jpg


第一组电池完工
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 楼主| 发表于 2018-11-15 12:52:46 | 显示全部楼层
本帖最后由 MS精工 于 2018-11-15 13:31 编辑

第二组电池的排列方式比较复杂,以2*6+2*1混合排列,电极部分朝外,侧向叠放。前期步骤与第一组相同,先将电池打捆、固定成组,然后焊接。值得注意的是,独立出来的那2块电池与其余6块固定得并不牢靠,所以需要使用软线连接。

18.jpg

焊接均衡线,并用电工胶带和热熔胶将均衡线固定在电池组上,避免乱晃磨破外皮导致短路。毕竟铜片连接片的边缘还是很锋利的。

19.jpg


焊接主回路出线、保护板出线,并用不透明的胶带将乱七八糟各种线掩盖起来,假装很整齐。
力恒保护板自带2个温度探头,将其中一个贴在保护板MOS散热片上,另一个贴在任意一节电池上。
将侧面的电极覆盖一层5毫米的低密度雪弗板,用海绵胶粘牢,外部再整体覆盖一层5毫米结皮板,以保护电极、均衡受力,再用胶带缠紧。这样做一个更重要的目的是,万一铜片脱焊,也可以依靠胶带的拉力将铜片紧贴在电极之上,不至于直接掉下来。

20.jpg

使用合适厚度的结皮板制作第二组电池的外壳,将电池组底部垫上3毫米厚的低密度雪弗板后放入。
严丝合缝,强迫症的福音


21.jpg

切割一片低密度雪弗板作为保温层,然后用2毫米铝板制作顶盖。

22.jpg

底部使用2毫米环氧板进行补强,中间留一道空隙,粘尼龙扁带提手

23.jpg

顶部用胶带封死,第二组电池完工。

24.jpg

25.jpg


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 楼主| 发表于 2018-11-15 12:53:43 | 显示全部楼层
占位编辑   
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精工的帖子,一定要看,要学习哈
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等后续。。。。。。。。
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沙发板凳没有了,占位观摩学习
新大洲本田H1 64V155AH
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先支持 在看看 学习
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你用电极来承重?我的个天。不会做个架子么,或者侧放。
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APR48-3G 在哪里买的? 给个提示名
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发表于 2018-11-15 13:27:55 | 显示全部楼层
结皮板贵不贵? 防水怎么办呢
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 楼主| 发表于 2018-11-15 13:33:44 | 显示全部楼层
jinsddn 发表于 2018-11-15 13:21
你用电极来承重?我的个天。不会做个架子么,或者侧放。

条件允许当然不要用电极承重,这是受制于电池仓尺寸不得以而为之的结果,无论是侧放还是做架子都塞不进去。当然我也考虑到会不会给电极压坏,所以特意将电池中间部位的支撑做得高了一点,这样电极只需要负担少部分重量。
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 楼主| 发表于 2018-11-15 13:36:13 | 显示全部楼层
三公子的剑 发表于 2018-11-15 13:21
APR48-3G 在哪里买的? 给个提示名

淘宝搜建设电子电源店。我买的新的,180一台,加上软件调电压和运费一共210。如果自己会改的话就能很便宜了,二手的连运费不到100块钱。
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 楼主| 发表于 2018-11-15 13:38:09 | 显示全部楼层
amazon 发表于 2018-11-15 13:27
结皮板贵不贵? 防水怎么办呢

非常便宜,像8毫米结皮板1.2*2.4米一整张只要156块钱,够做好多个电池盒了,5毫米就更便宜不到100块。结皮板本身是防水的,接缝处用胶水渗透堵死就可以了。
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发表于 2018-11-15 13:40:04 | 显示全部楼层
帮我组一组,我要充满电飞奔到月球
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发表于 2018-11-15 13:40:18 | 显示全部楼层
铝外壳通正极,这个我是得了教训才知道的
因为好奇电池到底是不是全新,也为了让电池站的平稳,我把卖家套的热缩皮都拆了,之后排列完顺序准备连接时,用电线上去比划长度时打出火花了,吓我一跳。心想不应该啊,测来测去发现电池外壳也是正极,所有电池并排之后正极全连接在一起了。
手头没有合适的材料包裹外壳绝缘,普通电工胶带感觉不可靠,主要是怕不耐磨,万一电池最后整体包装固定的不够牢靠,电池在骑行过程中有轻微而频繁的摩擦的话有可能磨穿,所以又从网上买了卷特氟龙胶带,赶上双十一,得这周末才能把电池作出来到现在半个多月了,哈哈!
没有经验真是费劲啊!
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MS精工 发表于 2018-11-15 13:38
非常便宜,像8毫米结皮板1.2*2.4米一整张只要156块钱,够做好多个电池盒了,5毫米就更便宜不到100块。结 ...

求私信个链接,谢谢。  
正为电池盒发愁呢
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