Kalkulator Paket Baterai

Kalkulator paket baterai DIY, konfigurasi BMS, dan sel

BatteryPackCalc adalah toolkit gratis untuk merancang dan memvalidasi paket baterai lithium DIY untuk e-bike, scooter listrik, konversi EV, dan sistem tenaga rumah. Membangun paket adalah rantai keputusan terhubung: jumlah seri dan paralel menetapkan tegangan dan kapasitas Anda, rating C sel membatasi berapa banyak arus yang dapat Anda tarik dengan aman, strip nikel dan resistansi internal menetapkan berapa banyak tegangan yang benar-benar mencapai beban, ambang BMS menentukan kapan paket mematikan dirinya sendiri, dan waktu pengisian dan panas sel memberi tahu Anda bagaimana paket berperilaku setiap hari. Salah satu hal ini akan mempengaruhi yang lain — strip berukuran kecil terlalu panas, BMS yang tidak sesuai trip berkelanjutan atau gagal melindungi, string yang dikeringkan terlalu rendah menua lebih cepat. Setiap kalkulator di situs ini menyelesaikan satu tautan dalam rantai menggunakan rumus teknik baterai standar, ditampilkan secara terbuka di panduan setiap alat sehingga Anda dapat mengikuti matematika dan memasukkan angka langsung dari lembar data sel Anda sendiri. Mulai dengan alat konfigurasi S/P untuk mengunci tegangan dan kapasitas, kemudian ukuran batas arus Anda dengan alat rating C, periksa strip nikel dan nomor resistansi internal sehingga penurunan tegangan tetap dapat dikelola, dan terakhir atur cutoff BMS dan konfirmasi waktu pengisian dan panas berada dalam kisaran yang dapat ditangani enclosure Anda. Memeriksa silang desain di sini membutuhkan beberapa menit; menemukan cacat setelah Anda telah spot-welding 200 sel biaya seluruh paket.

Baca Selengkapnya

Konfigurasi Baterai Pack Populer

FAQ Membangun Paket Baterai

Bagaimana cara memilih antara lebih banyak sel dalam seri (S) dan lebih banyak dalam paralel (P)?

Seri menetapkan tegangan, paralel menetapkan kapasitas — pilih hitungan S Anda dari tegangan yang diharapkan motor dan kontroler Anda, kemudian pilih P dari waktu runtime yang Anda butuhkan. Sistem e-bike 36 V menginginkan 10S karena 10 × 3,6 V ≈ 36 V nominal; sistem 48 V menginginkan 13S atau 14S. Setelah S ditetapkan, tambahkan sel paralel untuk menaikkan amp-jam: 10S2P menggandakan jangkauan 10S1P pada tegangan yang sama. S lebih tinggi berarti tegangan lebih tinggi dan arus lebih rendah untuk daya yang sama, yang membuat kehilangan kabel dan strip tetap rendah, tetapi juga membutuhkan lebih banyak lead penyeimbang dan BMS dengan hitungan saluran yang sesuai. Lebih banyak P menyebarkan arus di seluruh sel, mengurangi stres per sel dan panas.

Apa arti rating C dan bagaimana cara membatasi paket saya?

Rating C adalah arus maksimum sel yang dinyatakan sebagai kelipatan kapasitasnya: sel 3,5 Ah dengan rating 5C dapat memberikan 5 × 3,5 = 17,5 A secara berkelanjutan. Di tingkat paket, kemampuan arus berskala dengan jumlah paralel, jadi grup 4P dari sel-sel itu dapat memasok 4 × 17,5 = 70 A. Rating C yang harus Anda desain adalah angka berkelanjutan pada lembar data, bukan puncak — rating puncak hanya berlaku selama beberapa detik. Jalankan beban stabil Anda setidaknya 20% di bawah batas berkelanjutan, karena arus berkelanjutan di dekat rating menghasilkan panas dan mempercepat penuaan. Jika beban Anda memerlukan lebih banyak arus daripada yang dapat disuplai paket, tambahkan sel paralel daripada mendorong yang ada melampaui rating mereka.

Mengapa pengukur strip nikel penting, dan bagaimana cara mengukurnya?

Strip nikel membawa arus grup penuh antar sel, jadi strip yang berukuran kecil berperilaku seperti sekering yang tidak disengaja — terlalu panas, merusak segel sel, dan dapat memicu pelarian termal. Pengukuran menggunakan kepadatan arus konservatif sekitar 6 A/mm² untuk nikel murni (4 A/mm² untuk baja berlapis nikel): strip standar 8 mm × 0,15 mm adalah 1,2 mm², bagus untuk kasar 7 A berkelanjutan di udara bebas. Di dalam paket tertutup yang hangat yang diturunkan rating menjadi lebih dekat dengan 5 A. Ketika lapisan tunggal jatuh pendek, tumpuk dua lapisan, gunakan stok lebih tebal, atau tambahkan sandwich tembaga-nikel. Selalu ukuran strip untuk arus grup kasus terburuk — arus paket dibagi dengan jumlah grup paralel yang disuplainya — bukan rata-rata.

Bagaimana cara memilih tegangan cutoff BMS untuk kimia saya?

BMS membandingkan setiap sel terhadap ambang per sel yang bergantung pada kimia. NMC (sel umum 18650/21700) melindungi pada tegangan berlebih sekitar 4,25 V dan bawah tegangan 3,0 V; LFP (LiFePO4) pada 3,65–3,70 V dan 2,5 V; LTO pada 2,9 V dan 1,8 V. Kalikan batas per sel dengan hitungan S Anda untuk cutoff tingkat paket: paket 13S NMC trip tegangan berlebih mendekati 55 V dan bawah tegangan mendekati 39 V. Atur maksimum charger Anda pada atau sedikit di bawah tegangan berlebih paket sehingga BMS tetap menjadi jalur pertahanan terakhir daripada trip rutin. Untuk perlindungan arus berlebih, berikan headroom di atas seret stabil Anda — kasar 1,3× arus desain — sehingga akselerasi singkat atau lonjakan pendakian bukit tidak trip paket tanpa perlu.

Apa itu penyeimbangan sel dan mengapa paket saya membutuhkannya?

Sel dalam string seri tidak pernah memiliki kapasitas atau resistansi internal yang identik, jadi selama banyak siklus tegangan mereka melayang terpisah. Tanpa penyeimbangan, sel terlemah mencapai cutoff atas pertama pada pengisian dan cutoff bawah pertama pada pengosongan, jadi seluruh paket berhenti pada sel terburuk — Anda kehilangan kapasitas yang dapat digunakan dan outlier menua bahkan lebih cepat. BMS penyeimbang mengalirkan muatan dari sel tertinggi (penyeimbangan pasif) atau memindahkannya antar sel (penyeimbangan aktif) untuk membuat mereka tetap selaras, biasanya di dekat atas pengisian. Inilah mengapa hitungan S yang Anda kawat harus cocok dengan BMS Anda dengan tepat: BMS 13S pada paket 14S membiarkan satu grup tidak dipantau dan tidak seimbang, yang merupakan baik kehilangan kapasitas maupun risiko kebakaran.

Apa yang menyebabkan penurunan tegangan dan berapa banyak yang harus saya harapkan?

Penurunan tegangan adalah penurunan antara tegangan istirahat paket dan tegangan terminal di bawah beban, dan itu berasal dari resistansi internal. Resistansi paket adalah resistansi string seri yang dibagikan di seluruh grup paralel: S × resistansi sel ÷ P. Paket 13S4P sel 20 mΩ memiliki sekitar 13 × 20 ÷ 4 = 65 mΩ, jadi menarik 40 A menjatuhkan 40 × 0,065 = 2,6 V dan mengubah paket nominal 48 V menjadi kasar 45,5 V di terminal. Sag berat juga membuat cutoff tegangan rendah trip lebih awal daripada kapasitas sisa akan menyarankan, yang menunjukkan sebagai jangkauan hilang di bawah throttle keras. Turunkan dengan menambahkan sel paralel, memilih sel resistansi lebih rendah, dan membuat resistansi interkoneksi tetap rendah — dan ingat resistansi sel memanjat saat sel menua dan ketika mereka berlari dingin.

Berapa lama paket saya akan mengisi daya?

Sebagai perkiraan pertama, bagi kapasitas paket dengan arus charger: paket 14 Ah pada charger 5 A membutuhkan sekitar 14 ÷ 5 = 2,8 jam pengisian arus konstan. Charger lithium nyata menggunakan profil CC-CV meskipun — mereka mendorong arus konstan sampai paket mencapai tegangan penuh, kemudian menahan tegangan itu saat arus menuju nol. Kemiringan itu menambah waktu yang pembagian sederhana terlewat, jadi total realistis adalah kasar 1,2× hingga 1,5× angka arus konstan, atau sekitar 3,4 hingga 4,2 jam di sini. Arus pengisian lebih tinggi menyelesaikan fase bulk lebih cepat tetapi menghabiskan secara proporsional lebih lama dalam kemiringan, dan BMS dapat memperlambat hal-hal lebih jauh saat menyeimbangkan sel di dekat atas pengisian.

Berapa banyak panas yang akan dihasilkan sel saya, dan apakah aman?

Pemanas sel mengikuti hukum Joule, q = I²R: sel membawa 10 A melalui 20 mΩ menyebarkan 10² × 0,02 = 2 W. Arus di sini adalah per sel, bukan per paket — tarikan paket 40 A terbagi di empat sel paralel adalah 10 A masing-masing. Karena panas berskala dengan kuadrat arus, menggandakan arus per sel meempat lipatkan panas, sementara menggandakan jumlah paralel pada arus paket yang sama memotong panas setiap sel menjadi seperempat. Kenaikan suhu tergantung pada seberapa baik paket menghilangkan panas: konstruksi berventilasi baik mungkin melihat 3 °C/W resistansi termal sel-ke-ambien, yang tertutup lebih dekat dengan 8 °C/W. Jaga sel nyaman jauh di bawah maksimum rated mereka (biasanya 60 °C) di bawah beban berkelanjutan kasus terburuk Anda, dan tambahkan aliran udara atau spasi jika angka berjalan panas.