Организация автономного питания для домашних устройств. Собираем аккумулятор LiFePo4 в военном кейсе AMMO 50-P (часть 4)

Солнечная панель 19.8V 50W A2, о которой я рассказывал в предыдущих обзорах, долгое время использовалась неэффективно. Потому как панель функционировала лишь в тандеме с маломощным зарядным модулем Type-C PD/QC.

Такой модуль «поприятнее», чем дешевый ШИМ-контроллер и может работать без АКБ, обеспечивая 5В питанием маломощные устройства — смартфоны или планшеты. Но хотелось большего. А для полноценной системы солнечного питания, как ни крути, нужна LiFePo-батарея.

Поэтому я заказал четыре элемента LiFePO4 3,2 В 52 Ач доставкой морем. Путешествие из Поднебесной через водную гладь заняла два месяца ровно. Дважды писал продавцу, чтобы продлить доставку (общались через ныне покойный Skype). 

Элементы обошлись мне почти в 100 долларов. Доставка «по воздуху» стоила бы на 50 долларов больше. Уже вижу, как некоторые читатели вопрошают: почему бы не купить готовую аккумуляторную 100 Ач батарею? Отвечаю: все упиралось в финансы. Денег было «кот наплакал». Хотя сегодня уже цены на панели, батареи и прочие солнечные атрибуты немного снизились. Ажиотаж прошел, но… не факт, что надолго.

Итак, буду собирать LiFePO4 батарею. Затем установлю ее в прочный корпус. Оным послужит мощный полипропиленовый ящик для переноски боеприпасов. В этот кейс вмонтирую индикаторный модуль и разъемы XT60.

Список необходимых компонентов для сборки батареи 4S LiFePO4 в армо-кейсе привожу ниже. По сути основой стали первые четыре позиции в списке. Остальное приобреталось по мере необходимости. 

* Четыре элемента LiFePO4 3,2 В 52 Ач — https://aliexpress.com/item/1005006107769220.html

* BMS LiitoKala for 3.2V LiFePo 4S 20 А — https://aliexpress.com/item/1005002420404780.html

* Пластиковый ящик для боеприпасов AMMO 50-P Black (цена $17.37 по акции) — https://aliexpress.com/item/1005005293069423.html

* Вольтметр индикатор заряда — https://aliexpress.com/item/1005004799113480.html

* Кабель AWG13 — https://aliexpress.com/item/32429405173.html

* Предохранитель 30А автомобильный с кабелем AWG12 — https://aliexpress.com/item/32960765653.html

* Колодка WAGO — https://aliexpress.com/item/1005005744340040.html

* Разъем XT60E-F — https://aliexpress.com/item/1005003656717372.html и здесь — https://vi.aliexpress.com/item/1005003262919895.html

* ПВХ термоусадочная трубка (пленка) 1 метр, ПВХ, ширина 125 мм ~ 625 мм, изоляционная пленка, кабельный рукав, Blue, Width 250mm Dia158mm — https://aliexpress.com/item/1005004612057938.html

* Набор кабельных наконечников (60 шт.) — https://aliexpress.com/item/1005004770239440.html

Четыре компоненты (основные)

Самое главное, все это я покупал постепенно. По мере наличия средств. И никуда не торопился, более-менее тщательно выверяя размеры и амперы. Это немного продлило сборку, но сэкономило деньги. Не зря англичане говорят Time is money.

Голая батарея

Элементы LiFePO4 будущей батареи приехали в картонной коробке с плотным поролоновым уплотнителем. Внешне качество элементов не вызывало нареканий. Комплект перемычек и гаек, контакты защищены, сверху нанесен QR код. Кстати, перед отправкой продавец выслал мне фото товара, и параметры каждого элемента — напряжение и внутреннее сопротивление (увы, эти данные канули в лету вместе со Skype).

Теоретически такие элементы способны пройти через от 3000 до 7000 циклов заряда/разряда с потерей емкости до 20%. Они слабо поддаются перегреву и возгоранию, а также взрывобезопасны. Даже после «легкого вздутия» могут работать достаточно долго, правда на пониженной емкости.

Первым делом снимаю колпачки, раскладываю перемычки с гайками, строительным красным маркером помечаю «плюсовую» клемму — дабы не напутать невзначай при сборке. Нередко концентрация внимания падает в хаосе мыслей и мелких деталей. Устанавливаю элементы в ряд, накидываю перемычки и затягиваю гайки.

Очередь за BMS. В комплекте с BMS LiitoKala идут балансировочные провода с коннектором белого цвета. Саму плату BMS нужно подключать к «минусу» батареи, а колодку с предохранителем 30А — к «плюсу». Плавкий предохранитель обязателен для такой схемы!

Заранее были закуплены клеммы разных размеров и «калибров», а также кримперы (обжимные клещи). Но, как оказалось, клещи на данном этапе мне не пригодились. Флюс, припой и советский паяльник ЭПСН 220В/40Вт решают задачу «наконечников» проще и надежнее. Ну, и термоусадка нужного диаметра для защиты. И вообще с термоусадкой — это красиво )

Подключаю BMS LiitoKala к собранной батарее — синий вывод B- на «минус». После подключаю красный провод с автомобильным предохранителем — на «плюс» батареи. 

Остается подсоединить балансировочные провода. Их всего пять — общий черный и четыре красных (все они идут в ряд). Соединяю их с батареей в такой последовательности:
* Черный провод — к минусу первой ячейки (тут уже подключен провод B- от BMS)
* Первый балансировочный вывод — к плюсу первой ячейки
* Второй — к плюсу второй
* Третий — к плюсу третьей
* Четвертый — к плюсу четвертой ячейки (к плюсу батареи)

Ничего не вспыхнуло и не бахнуло. Замечательно! Замеряю напряжение батареи — 12,86В. Тоже хорошо — все в пределах рабочего диапазона.

Вообще уровень заряда LiFePO4 батареи 4S можно довольно точно определить по напряжению. Ниже привожу таблицу. Забегая вперед, отмечу, что на своем MPPT контроллере выбрал режим заряда батареи 13,2В дабы продлить ресурс батареи.

Теперь облачим батарею в защитную рубашку перед установкой в кейс.

Надеваем защитную рубашку

Первый шаг. Стягиваю элементы  изолентой. По классике, нужна только синяя.

Второй шаг. Пропускаю батарею в термоусадочную трубу, но плёнку не обрезаю. Завожу край трубы за батарею, с запасом. Отмечаю этот запас маркером. Он у меня получился около 4 см.

Третий шаг. С тыльной стороны BMS LiitoKala наклеиваю двухсторонний скотч и закрепляю плату BMS на боковине батареи.

Четвертый шаг. Нагреваю термоусадочную трубу и получаю такой вот компактный энергоблок. Его размеры — 16 x 13 x15 cм. Эти размеры нужно учесть при выборе кейса.

Кейс для батареи

После недолгих поисков нашел на Алиэкспресс кейс с нужными размерами. Расчеты оказались верными — мой энергоблок отлично входил в этот ящик, причем с запасом. 

На Али продавец указал, что «ящик предназначен для хранения боеприпасов, стрелкового, охотничьего или спасательного снаряжения. Изготовлен из ударопрочного полипропилена. Может использоваться как герметичный контейнер при перевозе вещей в лодке, а также для хранения туристического снаряжения, включая аптечки первой помощи».

Ящик мне сразу понравился. Пластик крепкий, упругий. Стенки толстые, рукоять подъемная, защелка-скоба из металла, по периметру откидывающейся крышки имеется резиновая гермопрокладка.

Технические характеристики:
Модель — AMMO 50-P
Материал — ударопрочный полипропиленовый пластик
Вес нетто — 0,86 кг
Внешние размеры — 220*350*182 мм

Рядом с ящиком разложил комплектующие. 
1 — входной пакетник 6А
2 — индикатор заряда/вольтметр
3 — разъем XT60 с коннекторами («мама-папа»)
4 — электрический кабель 2,5 кв.мм в двойной изоляции

Индикатор уровня заряда установлю на крышку кейса. Так им пользоваться удобнее — нажал на кнопку и сразу виден либо заряд батареи в процентах, либо вольтаж (можно выбирать). Разъемы XT60 («мама») установлю на вход и выход кейса. На вход через самодельный кабель (из провода 2,5 «квадрата») будет подключена солнечная панель. На выход будет таким же кабелем будет подключен инвертор 2500 Вт.

Долго думал куда поставить пакетник, в разрыв какой цепи — на вход или на выход. Решил поставить на вход, чтобы оперативно отключать батарею от источника энергии (солнечной панели). 

Итак, сперва размещу входной пакетник со стороны выходного разъема. Ибо избушка кейс будет располагаться «ко мне задом», а к солнечной панели — лицом. Беру самодельную мини-дрель и по размеру пакетника высверливаю в кейсе прямоугольник. Прорезаю скальпелем проем, его края выравниваю, срезаю заусеницы. 

Аналогично устанавливаю разъемы XT60 на входе и выходе кейса. Благо в комплекте с одним разъемом шла уплотнительная резинка — по ее размеру делаю отверстия для обоих разъемов.

Дальше «развожу проводку». Использую паяльник, провода AWG13 в силиконовой оболочке, обжимные клещи (кое-где они таки пригодились), клемники и наконечники.

А чтобы провода не путались, в кейсе установил монтажную электротехническую колодку. На нее будут приходить провода со входа и выхода. Таким образом, батарея подключена параллельно входу-выходу (пакетник разрывает только входную цепь). 

Идеально подошла шестирядная электрическая колодка — у нее достаточно широкие и толстые пластины-перемычки, винты зажимают надежно. Монтажную колодку установил на деревянный брус из бука. С обратной стороны бруса «пришил» DIN-рейку, на которой разместился пакетник.

Брусок покрасил, поставил поперек ящика и закрепил сбоку черными саморезами. Они идеально замаскировались на фоне черного ящика — словно черная кошка в темной комнате.

На дно кейса наклеил две полосы из двухстороннего скотча, аккуратно поместил внутрь батарею и прижал. Теперь она никуда не убежит )

Перед подключением батареи извлек предохранитель во избежание случайного КЗ. После чего стянул болтами и гайками выводы, соблюдая полярность по цветовой дифференциации и надел толстую термоусадку, для надежности еще стянул изолентой.

К выводам (+) и (-) заранее были подпаяны два проводника — через быстрозажимную колодку WAGO к ним подключил индикатор уровня-вольтажа. Проводники взял достаточно длинные, чтобы при откинутой крышке разъем не выскочил из индикатора.

Установил индикатор на верхней крышке точно так же как и разъемы XT60 (с помощью дрели и скальпеля). Он вписался идеально. Нажав на верхнюю кнопку на индикаторе можно лицезреть вольты или проценты. При этом на «его борту» есть два порта — USB-A и Type-C через которые можно заряжать разные гаджеты.

Кстати, в инструкции на индикатор не сказано как войти в режим настроек. Оказалось нужно нажать кнопку (1) на тыльной стороне корпуса, после чего выбирать опции и менять параметры кнопкой (2) на лицевой панели.

Здесь есть все необходимое — от выбора типа АКБ (в моем случае 4S LiFePO4 ) до времени свечения индикатора после нажатия кнопки (выбрал 15 секунд).

Подытожу. Энерго-кейс получился весьма компактным. Легко переносится, ручка удобная. Благодаря встроенному индикатору можно определить степень заряда/разряда батареи. Пакетник позволяет быстро отключить батарею от источника питания в случае аварийной ситуации.

Все лето он работал в пределах 12,6...13,2В. Это позволило через инвертор заряжать 20В и 21В китайские макитовские аккумуляторы (для пылесоса и вентилятора), робот-пылесос, все домашние смартфоны и планшеты, различные павербанки. 

Кроме того, такой автономный энерго-кейс удобно брать с собой на дачу или в поездку за город. Он обеспечит питанием и фонари, и телефоны, и прочие девайсы.

На этом у меня все!
Всем удачи и бобра! ©

Предыдущие обзоры из серии «Организация автономного питания для домашних устройств»

Часть 1 — mysku.club/blog/diy/94628.html
Часть 2 — mysku.club/blog/diy/101292.html
Часть 3 — mysku.club/blog/misc/102186.html