Калькулятор добору акумуляторів для батарей

Як завжди, нагадую: щоб бути постійно в курсі нових тем у блозі, рекомендую підписатися на мій інстаграм, де я публікуватиму сповіщення про всі нові теми й, можливо, писатиму просто про щось цікаве — посилання на акаунт

Останнім часом дуже розвинувся напрям самостійного складання акумуляторних батарей, і багато початківців-саморобників стикаються з питанням: як краще розподілити акумулятори в таких батареях, щоб отримати максимальну ємність.
Сьогодні йтиметься про зручний калькулятор для їх розрахунку.

Деякий час тому товариш підкинув мені посилання на зручний калькулятор, але, як з’ясувалося, він маловідомий. Подумавши, вирішив не лише додати його до блогу, а й перекласти інтерфейс російською мовою для більшої зручності.

Можливо, дехто з користувачів навіть помітив посилання на нього праворуч у колонці. А сьогодні я розповім, як ним користуватися, і заодно поясню, навіщо взагалі потрібно підбирати ємність акумуляторів.

Для початку уявімо збірку з чотирьох акумуляторів, з’єднаних послідовно. Тут усе гранично просто: за такого з’єднання ємність батареї завжди дорівнюватиме ємності найслабшого акумулятора, у цьому випадку — 800мА·год.


Звісно, ситуацію можна трохи виправити за допомогою активних балансирів. Я кілька разів докладно про них розповідав, наприклад тут, тут або тут, наполегливо рекомендую ознайомитися.


Ці балансири можуть перерозподіляти енергію між комірками, заряджаючи слабкі елементи за рахунок енергії більш заряджених.


Але часто батареї збирають за схемами з паралельно-послідовним з’єднанням, і в них цю ситуацію можна частково виправити.
Для початку беремо той самий набір акумуляторів і з’єднуємо їх за схемою 4S2P, де S — це послідовно з’єднані комірки, а P — відповідно, паралельні. Таким записом можна позначити будь-які збірки. Наприклад, у заголовку на фото — батарея з двох модулів 15S2P, відповідно, напруга 15х3.7В, а ємність 2х2500мА·год.
Якщо з’єднати акумулятори «навмання», то нічого доброго, звісно, не вийде.


І, як то кажуть, «це не наш метод». Хоча ні, метод якраз наш, але навіщо втрачати цінну ємність батареї, перекачувати заряд або обмежувати себе, якщо можна просто ефективніше розташувати комірки у збірці.
Запускаємо калькулятор і для початку вводимо в нього всі наведені вище значення ємності.


Натискаємо «додати акумулятори» й переходимо на вкладку, де задаємо конфігурацію батареї та напругу акумуляторів. У цьому прикладі це 4S2P і 3.7 вольта.


Після натискання кнопки «згенерувати пакети» отримуємо розрахований варіант збірки, де акумулятори розташовані парами. Кожна пара — це паралельна «ділянка» збірки, далі ці пари потрібно буде з’єднати послідовно.
Тут також відображаються загальна ємність батареї в А·год і Вт·год, а також її напруга.


Але в такому вигляді користуватися даними не дуже зручно, тож можна перемкнути відображення в «компактний режим».
Тут також відображається відхилення ємності кожного паралельного модуля від загальної.


Збираємо батарею згідно з розрахунком. У якому порядку ви потім з’єднаєте отримані паралельні збірки, значення не має; головне — паралельні ділянки.
У результаті отримуємо збірку ємністю 2200мА·год із тих самих акумуляторів, з якими вище отримали лише 1600мА·год. Як то кажуть — профіт!

Загалом варто пояснити, що краще, звісно, завжди намагатися використовувати максимально однакові комірки, але за малих струмів розряджання цілком допустимо застосовувати навіть комірки зі значним «розкидом». Та, звісно, потрібно зібрати їх так, щоб ємність кожної паралельної ділянки була якомога однаковішою.


Але давайте розглянемо приклад, ближчий до реального використання, — складання батареї для електроінструмента.
Ось ми купуємо гарний корпус із платою захисту. Рекомендую такий під 10шт 18650. Зараз стають популярними батареї під 10х21700, наприклад такі, але плата захисту там сильно урізана.


Готуємо акумулятори: наприклад, купили «із запасом» 12 штук, виміряли їхню ємність і внесли значення в таблицю. Значення наведено для прикладу, реальної ємності комірок я вже не пам’ятаю.


Задали конфігурацію батареї, у цьому випадку це 5S2P. До речі, мене часто запитують про максимальний струм акумуляторів. тут я докладно пояснював це питання. Якщо коротко, то що більша збірка, наприклад 5S3P, то м’якші вимоги до максимального струму.


Отримали розрахунок батареї, причому калькулятор відокремив пару невикористаних елементів, які в цьому разі не дадуть максимальної ефективності.
Ємність батареї в цьому прикладі — 5.867 А·год, або 108 Вт·год.


З’єднуємо елементи зварюванням або паянням згідно з розрахунком.


Тут, до речі, можна позначати вже знайдені й відкладені елементи, наприклад, якщо їх у вас дуууже багато.


Також можна експортувати результати у формат CSV (хоча це працює якось криво) або просто скопіювати їх у буфер обміну й роздрукувати у txt-файл — дуже зручно.


Розрахували, зібрали, наклеїли наліпки й отримали максимально ефективну батарею. Як підказка: так само можна підібрати акумулятори за внутрішнім опором, ввівши замість ємності значення імпедансу :)


Особливо цей калькулятор стане в пригоді тим, хто збирає батарею для електротранспорту, адже там збірки значно більші.
Також нагадаю, що під час вимірювання ємності акумуляторів важливо дотримуватися однакових умов тестування, адже на результат сильно впливає навіть температура повітря.

На цьому все, сподіваюся, було корисно, і нехай ваші батареї служать якомога довше :)