Batterijpakket Calculators

DIY batterijpakket, BMS-configuratie en cel calculators

BatteryPackCalc is een gratis toolkit voor het ontwerpen en valideren van DIY-lithiumbatterijpakketten voor e-bikes, elektrische scooters, EV-conversies en thuisbatterijsystemen. Het bouwen van een pakket is een keten van onderling afhankelijke beslissingen: het aantal serie- en parallelcellen bepaalt uw spanning en capaciteit, de C-waardering van de cel beperkt hoeveel stroom u veilig kunt trekken, de nikkelstrip en interne weerstand bepalen hoeveel van die spanning echt de belasting bereikt, de BMS-drempels bepalen wanneer het pakket zichzelf afsluit, en de laadtijd en celwarmte vertellen hoe het pakket dagelijks zich gedraagt. Als u één punt fout doet, lijden de anderen eronder – een te dunne strip oververhit, een niet-aanpassend BMS schakelt onnodig uit of kan niet beschermen, een te ver ontladen reeks veroudert voortijdig. Elke calculator op deze site lost één schakel in die keten op met behulp van de standaard batterij-engineeringsformules, openbaar weergegeven in elke gids van het hulpmiddel zodat u de wiskunde kunt volgen en waarden rechtstreeks uit uw eigen celgegevensblad kunt invoeren. Begin met het S/P-configuratietool om spanning en capaciteit vast te stellen, dimensioneer vervolgens uw stroomlimieten met de C-waarderingtool, controleer de nikkelstrip- en interne-weerstandswaarden zodat spanningsverlaging beheersbaar blijft, en stel tenslotte de BMS-afsnijdingen in en bevestig dat laadtijd en warmte binnen het bereik van uw behuizing liggen. Een ontwerp hier controleren duurt minuten; een fout ontdekken nadat u 200 cellen hebt laspuntgelast kost het hele pakket.

Lees meer

Populaire batterijpakconfiguraties

Veelgestelde vragen over batterijpakketbouw

Hoe kies ik tussen meer cellen in serie (S) en meer parallel (P)?

Serie bepaalt spanning, parallel bepaalt capaciteit – kies uw S-getal op basis van de spanning die uw motor en controller verwachten, kies vervolgens P op basis van de runtime die u nodig hebt. Een 36 V e-bikesysteem wil 10S omdat 10 × 3,6 V ≈ 36 V nominaal; een 48 V systeem wil 13S of 14S. Zodra S is vastgesteld, voegt u parallelcellen toe om ampère-uren te verhogen: 10S2P verdubbelt het bereik van 10S1P bij dezelfde spanning. Hogere S betekent hogere spanning en lagere stroom voor hetzelfde vermogen, wat bedrading- en stripverliezen verlaagt, maar vereist ook meer balanceringsdraden en een BMS met overeenkomstige kanaalcount. Meer P verspreidt stroom over cellen, waardoor per-cel-belasting en warmte afnemen.

Wat betekent C-waardering en hoe beperkt deze mijn pakket?

C-waardering is de maximale stroom van de cel uitgedrukt als veelvoud van haar capaciteit: een cel van 3,5 Ah met 5C-waardering kan continu 5 × 3,5 = 17,5 A leveren. Op pakketniveau schaalt de stroomcapaciteit met het aantal parallelle cellen, dus een 4P-groep van deze cellen kan 4 × 17,5 = 70 A leveren. De C-waardering waarvoor u moet ontwerpen is het continuënummer op het gegevensblad, niet de piekwaarde – piekwaarden gelden slechts enkele seconden. Voer uw constante belasting minstens 20 % onder de continue limiet uit, omdat aanhoudende stroom dicht bij de waardering warmte genereert en veroudering versnelt. Als uw belasting meer stroom nodig heeft dan het pakket kan leveren, voegt u parallelcellen toe in plaats van de bestaande voorbij hun waardering te drijven.

Waarom maakt nikkelstripdikte uit en hoe dimensioneer ik deze?

De nikkelstrip voert de volledige groepsstroom tussen cellen, dus een te dunne strip gedraagt zich als een onopzettelijke zekering – het oververhit, beschadigt het celdichtsiegel en kan thermische doorgang veroorzaken. Dimensionering gebruikt een conservatieve stroomdichtheid van ongeveer 6 A/mm² voor zuiver nikkel (4 A/mm² voor vernikkeld staal): een standaard strip van 8 mm × 0,15 mm is 1,2 mm², goed voor ongeveer 7 A continu in vrije lucht. Binnen een warm, gesloten pakket verlaagt dit naar ongeveer 5 A. Wanneer een enkele laag onvoldoende is, stapel je twee lagen, gebruik dikker materiaal of voeg een koperen nikkel-sandwich toe. Dimensioneer de strip altijd voor de slechtste-geval groepsstroom – pakkestroom gedeeld door het aantal parallelgroepen die het voedt – niet het gemiddelde.

Hoe kies ik BMS-afsnijdingsspanningen voor mijn chemie?

De BMS vergelijkt elke cel met per-cel-drempels die afhangen van de chemie. NMC (de veel voorkomende 18650/21700-cel) beschermt bij ongeveer 4,25 V overspanning en 3,0 V onderspanning; LFP (LiFePO4) bij 3,65–3,70 V en 2,5 V; LTO bij 2,9 V en 1,8 V. Vermenigvuldig de per-cel-limiet met uw S-getal voor de pakketafsnijding: een 13S NMC-pakket schakelt overspanning uit bij ongeveer 55 V en onderspanning bij ongeveer 39 V. Stel het maximumlaadstroom van uw lader in op of net onder de pakketsoverspanning zodat de BMS een laatste verdedigingslinie blijft in plaats van routineus uit te schakelen. Voor overstroombescherming kunt u marge toestaan boven uw stabiele stroomvorm – ongeveer 1,3× de ontwerpstroom – zodat korte versnellingen of heuvelbeklimmingen het pakket niet onnodig uitschakelen.

Wat is celbalancering en waarom heeft mijn pakket dit nodig?

Cellen in een seriereeks hebben nooit identieke capaciteit of interne weerstand, dus over veel cycli drijven hun spanningen uit elkaar. Zonder balancering bereikt de zwakste cel eerst de bovenafsnijding bij opladen en eerst de onderafsnijding bij ontladen, dus het hele pakket stopt bij de slechtste cel – u verliest bruikbare capaciteit en de uitbijter veroudert nog sneller. Een balancerings-BMS laat stroom weg uit de hoogste cellen (passieve balancering) of verplaatst deze tussen cellen (actieve balancering) om ze uitgelijnd te houden, meestal nabij de bovenkant van het laden. Dit is waarom het S-getal dat u kabelinstallatie moet exact uw BMS matchen: een 13S BMS op een 14S pakket laat één groep onbewaakt en ongebalanceerd, wat zowel capaciteitsverlies als brandrisico is.

Wat veroorzaakt spanningsverlaging en hoeveel moet ik verwachten?

Spanningsverlaging is de daling tussen de rustspanning van het pakket en zijn klemspanning onder belasting, en het komt van interne weerstand. Paketweerstand is de seriereeksweerstand gedeeld over parallelgroepen: S × celweerstand ÷ P. Een 13S4P-pakket van 20 mΩ-cellen heeft ongeveer 13 × 20 ÷ 4 = 65 mΩ, dus het trekken van 40 A valt 40 × 0,065 = 2,6 V en verandert een 48 V nominaal pakket in ongeveer 45,5 V aan de klemmen. Zware spanningsverlaging schakelt ook de onderspan­ningafsnijding eerder uit dan de resterende capaciteit zou suggereren, wat als verloren bereik onder sterke acceleration verschijnt. Verlaag dit door parallelcellen toe te voegen, cellen met lagere weerstand te kiezen en verbindingsweerstand laag te houden – en onthoud dat celweerstand toeneemt naarmate cellen ouder worden en wanneer zij koud zijn.

Hoe lang duurt het om mijn pakket op te laden?

Als eerste benadering deelt u pakketchapaciteit door laderstroom: een 14 Ah-pakket op een 5 A-lader heeft ongeveer 14 ÷ 5 = 2,8 uur continu-stroomladen nodig. Echte lithium-laders gebruiken echter een CC-CV-profiel – zij duwen constante stroom totdat het pakket volspanning bereikt, houden die spanning vervolgens vast terwijl de stroom naar nul afneemt. Deze afname voegt tijd toe die eenvoudige deling mist, dus een realistisch totaal is ongeveer 1,2× tot 1,5× de constante-stroomwaarde, of ongeveer 3,4 tot 4,2 uur hier. Een hoger laadstroom beëindigt de bulkfase sneller maar brengt proportioneel meer tijd in de afnamefase door, en de BMS kan dingen verder vertragen terwijl deze cellen nabij de bovenkant van het laden balanceert.

Hoeveel warmte zullen mijn cellen genereren en is dat veilig?

Celwarmte volgt de wet van Joule, q = I²R: een cel die 10 A door 20 mΩ voert, verzendt 10² × 0,02 = 2 W. De stroom hier is per cel, niet per pakket – een 40 A-pakketafzuiging verdeeld over vier parallelcellen is 10 A elk. Omdat warmte met het kwadraat van stroom schaalt, verdubbeling van per-celstroom verviervoudigt de warmte, terwijl verdubbeling van het aantal parallelle cellen bij dezelfde pakkestroom de warmte van elke cel tot een kwart verlaagt. Temperatuurstijging hangt af van hoe goed het pakket warmte afvoert: een goed-ventileerde bouw ziet misschien 3 °C/W van cel-naar-omgeving thermische weerstand, een gesloten dichter bij 8 °C/W. Houd cellen comfortabel onder hun nominale maximum (meestal 60 °C) onder uw slechtste-geval continu-belasting, en voeg luchtstroom of afstand toe als de getallen heet lopen.