Аккумулятор для электровелосипеда, самоката или инструмента собирается из одинаковых ячеек: часть соединяется последовательно - так набирается напряжение, часть параллельно - так набирается ёмкость и ток. Записывается это коротко: 13S4P - 13 групп последовательно, в каждой 4 ячейки параллельно.

Калькулятор ниже считает сборку тремя способами:

  • по требованиям - вводите напряжение, ёмкость и мощность двигателя, он подбирает S и P;
  • вручную - задаёте S и P сами и смотрите, что получится;
  • раскладка - сколько места займёт пакет в ряд, в несколько рядов и слоёв, в холдерах и без, а призматические ячейки - стопкой со стяжкой;
  • эксплуатация - запас хода, время работы, зарядка, плата BMS и сечение провода.

Данные ячейки подставляются из справочника, но все поля можно поправить под свою партию по даташиту.

Посчитать сборку

Здесь приведены типовые значения. Собираем мы не обязательно на таких элементах - ячейки подбираются под задачу.

ЯчейкаНоминал, ВЗаряд, ВРазряд, ВмА·чМакс. ток, АМасса, гРазмер, мм
18650 Samsung 30Q
Высокотоковая 18650: держит большой ток, выручает, когда места под параллельные мало.
3,6 4,2 2,5 3000 15 46 18,4 × 65
18650 LG MJ1
Ёмкая, ток небольшой: при запасе по току вдвое параллельных понадобится больше, зато и запас хода больше.
3,6 4,2 2,5 3500 10 47 18,4 × 65
21700 Samsung 40T 3,6 4,2 2,5 4000 35 67 21,1 × 70
21700 Molicel P42A 3,6 4,2 2,5 4200 45 67 21,1 × 70
18650 Tesla Model S/X (с разборки)
Panasonic с разборки электромобиля. Ток ниже, чем у высокотоковых ячеек, но при запасе по току вдвое это не мешает. Такие ячейки медленнее деградируют и меньше разбалансируются - поэтому их и ставят в электромобили.
3,6 4,2 2,5 3100 6 46 18,4 × 65
21700 Tesla Model 3/Y (с разборки)
Panasonic 2170 с разборки электромобиля. Ёмкие; ток ниже, чем у высокотоковых, но при запасе по току вдвое служат дольше и меньше разбалансируются.
3,6 4,2 2,5 4800 10 69 21,1 × 70
26650 LiFePO4 A123
Литий-железо-фосфат: ниже напряжение, зато тысячи циклов и спокойнее при перегреве.
3,3 3,6 2 2500 50 76 26 × 65
32700 LiFePO4
Типовая большая LiFePO4, данные сильно разнятся у производителей.
3,2 3,65 2,5 6000 18 140 32,2 × 70,5
LiFePO4 EVE LF50K (призма)
Призматическая LiFePO4: тысячи циклов, спокойна при перегреве. Максимальный длительный ток около 1C. Ставится стопкой со стяжкой.
3,2 3,65 2,5 50000 50 1050 135 × 29 × 185
LiFePO4 EVE LF105 (призма)
Призматическая LiFePO4 на 105 А·ч: лодки, кемпинг, солнечные станции. Длительный ток около 1C. Ставится стопкой со стяжкой.
3,2 3,65 2,5 105000 105 1980 130 × 36 × 200
LiFePO4 EVE LF280K (призма)
Большая призма на 280 А·ч для станций и накопителей: параллель обычно не нужна, одна ячейка на группу.
3,2 3,65 2,5 280000 280 5490 174 × 72 × 207
NiMH AA
Никель-металлгидрид, пальчиковая: пакеты для инструмента и старой техники.
1,2 1,45 1 2000 4 27 14,5 × 50,5

S = нужное напряжение ÷ номинал ячейки (48 В ÷ 3,6 В ≈ 13).
P = нужная ёмкость ÷ ёмкость ячейки, с округлением вверх (12 А·ч ÷ 3 А·ч = 4).
Ток = мощность ÷ напряжение пакета; ток на одну ячейку = ток ÷ P, и он должен быть заметно меньше её максимального.
Вт·ч = номинал пакета × ёмкость в А·ч.

Калькулятор сборки пакета АКБ - ANY.BY, сборка и восстановление аккумуляторов

Напряжение: сколько ячеек последовательно (S)

При последовательном соединении напряжения ячеек складываются. У литий-ионной ячейки три числа: номинал 3,6 В - по нему считают и подписывают пакет, полный заряд 4,2 В и полный разряд около 2,5 В. Пакет 13S на номинале даёт 46,8 В - это и есть «48-вольтовый» аккумулятор, заряжается он до 54,6 В, а BMS отключает его около 32,5 В.

Поэтому калькулятор показывает не одно S, а соседние варианты: контроллер двигателя рассчитан на свой диапазон, и важно, чтобы в него попадало и заряженное, и разряженное напряжение.

Ёмкость: сколько ячеек параллельно (P)

Параллельно соединённые ячейки складывают ёмкость и ток, напряжение остаётся как у одной. Четыре ячейки по 3 А·ч в параллель - 12 А·ч. Округляем только вверх: если нужно 10 А·ч, трёх ячеек по 3 А·ч не хватит, ставим четыре.

Энергию пакета показывают ватт-часы: номинал × ёмкость. 13S4P из ячеек на 3 А·ч - 46,8 В × 12 А·ч ≈ 562 Вт·ч. Подробнее, почему сравнивать надо именно Вт·ч, - в статье про мА·ч и реальную ёмкость.

Мощность двигателя и ток: почему норма - половина максимума

Ток пакета - мощность, делённая на напряжение: мотор 1000 Вт на 48 В тянет около 21 А. Этот ток делится между параллельными ячейками. Минимум по P - когда каждая ячейка отдаёт свой максимальный ток из даташита. Так работать будет, но ячейки греются, теряют ёмкость и выходят из строя за сотни циклов вместо тысяч.

Норма - когда на ячейку приходится не больше половины максимума. Шкала в калькуляторе показывает, где ваше P между этими точками: красное - на пределе, жёлтое - компромисс, зелёное - ячейки работают бережно. Учтите, что контроллер на разгоне берёт больше номинала мотора: если в паспорте указан пиковый ток, считайте по нему.

Раскладка: почему вплотную - плохая идея

Ячейки под нагрузкой греются. Стоят вплотную - греют друг друга, а средние ряды не охлаждаются совсем. Отсюда неравномерный износ, вздутие и в худшем случае тепловой разгон ячейки и пожар. Холдеры дают зазор 1,5-2 мм и держат ячейки на месте при тряске; печатные холдеры позволяют сделать пакет под свой корпус.

Шахматка - соседние ряды сдвинуты на половину ячейки - экономит ширину. С просветом это нормальный вариант, без просвета - самый горячий из всех. Зазоры и запас по высоте на холдеры меняются в настройках раскладки.

Призматические LiFePO4

Для лодок, кемпинга и солнечных станций часто берут не цилиндры, а призматические ячейки LiFePO4 - плоские «кирпичи» на 50-300 А·ч. Напряжение у них ниже: номинал 3,2 В, заряд 3,65 В, поэтому на те же 12 В нужно 4 ячейки, а на 48 В - 16. Зато тысячи циклов и спокойное поведение при перегреве.

Ставят их стопкой широкими гранями друг к другу и обязательно стягивают торцевыми пластинами: без стяжки LiFePO4 вздуваются и теряют ресурс. Калькулятор считает такую стопку с прокладками и пластинами - выберите призму в справочнике.

Запас хода, зарядка, BMS и провод

Запас хода калькулятор оценивает по мощности мотора: при обычной езде мотор 250 Вт тратит около 10 Вт·ч на километр, 1000 Вт - около 20, 3000 Вт - около 45. Энергия пакета с потерями около 10% делится на этот расход, и калькулятор пишет вилку «до 26-39 км»: нижнее число - обычная езда, верхнее - спокойная. Тяжёлый ездок, горки, мороз и езда на полной мощности дают меньше, бывает в разы.

Зарядка. Зарядное устройство выбирается на полное напряжение пакета. Бережный ток - половина ёмкости в амперах: пакет на 12 А·ч заряжается током 6 А от двух с половиной часов.

BMS берут с запасом по току: ток нагрузки плюс 30%, до ближайшего ходового номинала. Проводов балансировки на один больше, чем групп: 13S - 14 проводов.

Силовой провод - по току нагрузки. Калькулятор даёт ориентир для коротких выводов пакета в силиконовой изоляции; для длинной линии берите на шаг толще.

Справочник ячеек - ориентир, а не паспорт

Данные в справочнике типовые. Партии отличаются, а на маркетплейсах хватает перемаркированных ячеек с придуманной ёмкостью. Для сборки берите ячейки одной партии, проверяйте ёмкость и внутреннее сопротивление каждой и подставляйте в калькулятор свои цифры.

Калькулятор на ваш сайт

Этот калькулятор можно бесплатно поставить на свой сайт - код для вставки и условия. Две строки кода, калькулятор работает с нашего сервера и обновляется сам.

ANY.BY

Собираем и восстанавливаем аккумуляторы: электровелосипеды, самокаты, инструмент, ноутбуки. Подберём ячейки под нагрузку, сварим, поставим BMS. Сборка и восстановление аккумуляторов.