Как подключить литий титанат аккумуляторы в авто
Замена аккумулятора на титанат лития.
Перемычки между банками сделал из алюминиевой шины шириной 20 мм, толщина вроде 3.
Плюсовую и минусовую клеммы выточил на токарном станке из обычной сталюки.
С целью подключения балансира и контроля напряжения к каждому выводу каждой банки было
было подключено по два провода 0,75 кв.мм. Наверное много, имело смысл сделать из витой пары.
Это жгут проводов справа от батареи, которые видно на предыдущих фото.
Для контроля напряжения каждой банки отдельно, собрал схему на ардуино + дисплей + внешние АЦП.
Внешние АЦП задействовал, поскольку АЦП ардуино 10-разрядное, но из-за шумов нужно отбросить
2 младших бита. Итого получается 2^8=256 отсчетов на диапазон 0-5 В, точность 20 мВ.
Поставил 3 16-разрядных АЦП ads1115, подключил в режиме дифференциального измерения —
на каждую батарею по 2 входа АЦП. Это позволяет использовать все 16 разрядов АЦП.
Получил 65535 отсчета на диапазон 0 — 5 вольт. Точность 0,07 мВ.
Такая точность, конечно, не нужна, но это лучше чем 20 мВ.
Входы и питание внешних АЦП защитил супрессорами на 4,5 В. Напряжение питания поставил 4 В.
Для балансировки ячеек внутри батареи уважаемым Владимиром из Новосибирска был разработан балансир.
Я его спаял по предложенной на сайте схеме, однако где-то нахомутал с смд-компонентами.
Кроме того, Владимир прислал мне плату балансира для пайки смд, однако никак не дойдут руки 🙁
Установил аккумулятор почти 6000 км назад. Схему контроля поставил только сегодня,
периодически контролируя напряжение элементов врукопашную.
За это время успел два раза высадить аккумулятор до 7 вольт, и один раз зарядить зарядкой для
свинцовых аккумуляторов типа «кипятильник» до 19 вольт — перед подключением в автомобиль разряжал лампами ближнего света 🙂
После всего этого издевательства разбег между банками всего 40 мВ.
Поставил контролер, понаблюдаю что будет дальше.
А теперь почему пришлось так издеваться.
У этих батарей есть плюсы и минусы, о которых нужно знать.
«+»
Хорошо работают в широком диапазоне температур.
Большое количество циклов заряд-разряд
Цена как за обычный хороший аккумулятор
«-«
Необходим тщательный отбор ячеек в батарею. Я купил 7, и мне повезло,
так как с сравнительно большим саморазрядом была только одна.
Необходим хороший генератор, не дышащий на ладан. Если есть какие-то проблемы в нем
или в проводке от него к аккумулятору — 100% выйдет из строя.
На форуме рекомендуют заменить провод от генератора к аккумулятору на меньшего сечения,
или удлинить его, чего я не сделал.
Зарядка у меня периодически пропадала и на свинцовом аккумуляторе, но на секунды,
и сама восстанавливалась. А я не придавал этому значения.
В результате, после установки нового аккумулятора, у меня полетел генератор.
Теперь, наверное, заменю проводку до генератора.
[54]-[Автозвук]-F.A.Q. по Литий Титанату (LTO)
Доброго времени суток. Сегодня речь пойдет о достаточно известных в узких кругах любителей громкой музыки и неизвестных для других видах аккумуляторных батарей (далее — АБ) — Li4Ti5O12 (далее — LTO/литий титанат). Будут рассмотрены некоторые интересующие вопросы, развеяны мифы, распространяемые теми людьми, которые об LTO знают только из статей в интернете.
1. Что такое LTO?
Литий титанат (АБ) – вариант литий-ионных аккумуляторов, использующий титанат лития (Li4Ti5O12) в качестве анода. Для увеличения площади анод имеет нано кристаллическое строение. Такое решение позволяет обеспечить площадь поверхности анода до 100 м2/г, по сравнению с 3 м2/г для углерода, что позволяет значительно увеличить скорость перезарядки и обеспечить высокую плотность тока. Кроме того, эти аккумуляторы имеют высокую надежность и могут работать при более низких температурах, чем классические литий-ионные (-30 °C).
Недостатком литий-титанатных аккумуляторов является более низкое рабочее напряжение (2,4 В), чем у обычных литий-ионных, имеющих стандартное напряжение 3,7 В.
2. Как скоммутировать литий титинат и виды коммутации АБ?
Сколько АБ обычно установлено в гражданском автомобиле? Кто то скажет одна, ну две максимум. В моем авто на данный момент установлено 12 Аккумуляторов или 2 АБ. По сути так и есть. Т.к. у одной «банки» (отдельно взятой АБ LTO) рабочее напряжение в среднем 2,3 В-2,4 В, то для коммутации в авто, для достижения рабочего напряжения необходимо соединить последовательно 6 отдельно взятых аккумуляторов.
Данное соединение характеризуется тем, что суммарное напряжение АБ увеличивается кратно количеству используемых аккумуляторов. Т.е. 6 аккумуляторов по 2,3 В дает суммарное напряжение секции при последовательном соединении 13,8 В. Кто еще не понял в чем различия прикладываю схему. Как можно заметить. «плюсовой» токовывод одной АБ соединяется с «минусом» токовывода другой АБ и так далее.
Две такие сборки с емкостью 30Ач и напряжением 13,8 В я соединил параллельно, т.е. главный «плюсовой» токовывод одной секции соединил с другим главным «плюсовым» токовыводом другой секции, аналогично поступил с минусом. Хотя его можно было и не протягивать т.к. есть любители «брать минус» с кузова. В случае с титанатом хватает одной протяжки провода.
3. Как защитить соединение АБ?
Т.к. две секции разнесены по разным частям авто (одна АБ установлена в багажнике, а другая под капотом в штатном месте) – то в обязательном порядке необходимо защитить соединение предохранителями. Предохранители должны быть, установлены не дальше 30 см от АБ, как задней, так и передней. Что же дает такая защита и зачем устанавливать два предохранителя. В первую очередь стоит отметить, что предохранитель защищает не потребитель тока, а провод. Два предохранителя обеспечат разрыв сети, в случае короткого замыкания, как от первой АБ, так и от второй, предотвратив возможность нагрева и возгорания кабеля, протянутого по салону.
4. Что нужно сделать перед коммутацией литий титаната?
Как сказано выше, каждая взятая «банка» литий титаната – это отдельно взятый аккумулятор. У каждой «банки» есть свои характеристики, перед зарядкой всех «банок» рекомендуется уравновесить их заряд до одинаковых величин. Для этого необходимо подключить 6, 12, 18 или более кратное количество «банок» вместе параллельным соединением. Это можно сделать при помощи обычного провода. Я использовал акустический провод 1,5 мм, плюс одной «банки» был подсоединен к плюсу другой «банки», так же нужно сделать с минусовыми выводами. Напряжение от более заряженной «банки» будет распределяться на менее заряженные «банки», как следствие напряжение уравнивается. Процесс не быстрый, все зависит от разбега напряжения в «банках». Я оставлял на ночь.
5. Чем соединять «банки» между собой?
Начнем с минусов. В отличие от литий железофосфата, у которого используются медные токовыводы, у титаната они алюминиевые. Как следствие для соединения «банок» необходимо использовать алюминиевые шины, которые в свою очередь обладают более плохими токопроводящими качествами, чем медь из-за большего удельного сопротивления практически в два раза: алюминий 0,027 Ом·мм²/м, медь 0,018 Ом·мм²/м. Так же стоить помнить, что при соединении токовыводов с кабелем лучше всего использовать облуженые кабельные наконечники, во избежание окисления.
12. Что такое балансир? Нужно ли его устанавливать?
Балансир это небольшая плата, которая подключается на литий и позволяет осуществлять контроль за напряжением отдельных «банок». Как было сказано выше у каждой «банки» LTO есть некоторые различия во внутреннем сопротивлении. От этого одна «банка» с бо’льшим сопротивлением берет заряд хуже нежели «банка» с меньшим сопротивлением. Как следствие в процессе эксплуатации может произойти разбег в напряжении «банок» (перезаряд или недозаряд). Собственно с помощью балансира можно этого не допустить. В основном применяются пассивные балансиры, работающие автоматически.
Вопрос нужен балансир или нет, на самом деле спорный. Все зависит от продавца лития. Я при покупке требовал от продавца комплектовать «банки» с примерно одинаковым внутренним сопротивлением, что позволило избежать проблемы разнозаряженности «банок». Вместе с тем, балансиры на каждую секцию были установлены.
В качестве эксперимента я проездил больше 3 месяцев на АБ без балансира, после чего замерил напряжение в каждой «банке». Значение напряжения варьировались с 2,33 В до 2,41 В (разница не критичная).
13. Как правильно установить балансир
Все нюансы были отображены в схеме, добавлю от себя, что достаточно провода 0,75 мм (я использовал ПВ-3).
14. Стоит ли дополнительно защищать банки LTO?
В качестве изоляции корпуса в LTO использована тонкая синяя пленка, которая легко повреждается. Так что да, для себя я выбрал дополнительную защиту в виде плотной термоусадочной трубки.
15. Сколько секций LTO можно соединить?
Сколько угодно все зависит от целей и бюджета. Главное, чтобы в секции число банок было 6.
Для моей системы с моноблоком в 4 кВт достаточно две секции по 30А ч.
16. Максимальный просад системы с установленным LTO?
Ниже 13,9 В не видел, при почти максимальных возможностях системы!
17. Какая цена?
Цена в сравнении с кислотными АБ выше, в сравнении с такими монстрами AGM, как Stinger и XS Power значительно ниже. Одна банка LTO стоит 2 000 руб. – 2 500 руб., балансир 2 000 руб., шины 300 руб. и того 1 секция в среднем 14 300 руб. и выше.
18. Нужно ли менять генератор на более продуктивный?
Нужно, но не обязательно. Мне хватает штатного обслуженного генератора 110А.
19. Можно ли соединять секции титаната различной емкости?
Да можно, но есть нюанс. Для примера
У нас есть 12 банок: 6 банок емкостью 40Ач, 6 банок 30 Ач. Необходимо соединить по 2 банки в пары, всего 6 пар. Каждая пара параллельное соединение (на выходе 2,4В и 75 Ач). Затем пары соединить последовательно (на выходе 14,4 В и 75 Ач).
20. Стоит ли покупать Титанат у частных лиц («С рук»). И на что обратить внимание?
Да можно, но при этом стоит оценить все риски заранее. Стоит понимать, что когда вы покупаете ЛТО у проверенного продавца, который занимается этим не первый год, вероятность купить качественный товар выше, чем вы купите ЛТО с рук. Для продавца важна в первую очередь не выручка, а общественное мнение. Попросту говоря, частник продал одну или две секции и слилися, а продавец живет этим. Стоит ли экономить пару тысяч решать вам.
Так на, что же все таки обратить внимание?
— В первую очередь на внешний вид банок. Изоляция не должна быть повреждена.
— Состояние шпилек. Не редко хозяева ЛТО перетягивают гайки, закручивая шины. Материал шпилек — алюминий и сломать их не составляет труда. Ремонтные пильки без углублений в центре и если приглядеться, можно увидеть место соединения.
— Состояние клапанов на секции. Они должны быть закрыты, взорванные клапана, говорят о смерти банки.
Наткнулся недавно на пост о продаже титаната: «Всем привет, продам литий титонат 55А, состояние 5/5, за подробностями в лс. Свердловская область.Могу отправить любой компанией к вам, за ваш счёт». Фото взорванной секции прилагаются, а так 5 из 5.=D
Литий-титанат (LTO) — путь к правильному питанию
Друзья, всем привет) и так пошли автозвуковые новости, начинаем наверстывать упущенное, и сегодня поговорим о правильном питании…
До ухода в армию стоял генератор Dc Power Rc370 — чистокровный американец, и Агм PowerSafe (они же Hawker) емкостью 450а/ч, вывозила систему на раз, и просадов ниже 13.3 я не видел, но стоило подключить мост в низкоом, то посыпался просад в плоть до 12в… и уже тогда я сам себе сказал что поставлю литий…
Во первых — токоотдача лучше чем у Агм, во вторых — это вес…
Перед армией вся до единого музыка была продана (кроме проводки и головного устройства Pioneer 80 prs), и пока я находился в армии, я точно знал что как только вернусь буду покупать Литий Железо-Фосфат… НО, где то в середине службы на бассклубе появился новый источник питания с супер характеристиками превосходящий Литий Железо-Фосфат, и было решено активно наблюдать за этой темой… пересмотрел кучу тестов, обсуждений и тому подобное… и вот вернувшись домой, уже было твердо решено, что в системе будет стоять Литий-Титанат!
За месяц до прихода домой, я начал поиски Титаната, и к счастью до прихода уже было все найдено, и обо всем договорено…Так как система планировалась очень злая, то и питание должно быть соответствующее!
Изначально планировал 6 секций 40а/ч, в сумме это 240а/ч, но подумав, и взвесив все за и против, было решено брать 7 секций, одна которая будет стоять под капотом, и 6 секций будет стоять в нише запаски…
Представляю вашему вниманию Литий-Титанат емкость 280а/ч
P.s вес каждой банки составляет 1.25кг, размеры 66мм*210мм, шпильки по 25мм
Вес этого счастья всего лишь 52.5кг, а если были бы Агм, то это весило бы порядка 120кг
Ну и счастливый обладатель лютого питания в приору на сезон 2019)
По поводу сборок, в сборке 6 банок, для напряжения сборки 15в, напряжение каждой банки должно составлять 2.5в, минимальный заряд 1.7в и максимум ее заряжать до 2.7в, все что выше и ниже не желательно вообще!
Как только банки пришли, был заказан бокс под капот, времени честно не было заниматься, мог и сам сделать
Вот так это все красиво выглядит)
Так как площадка была в уставшем состоянии, она была восстановлена и покрашена
Так как теперь будет болтовое соединение на клеммах, а не как обычно накинул на палец наконечник и готово, была сделана новая силовая проводка, которая идет от Акб до стартера, так как штатную резать я не захотел, а в случае продажи машины просто перекинул провода и все!
Кабель 35кв, в гофре и в термоусадке, наконечники зажаты гидравлическим прессом, все как говорится по феншую)
Силовая проводка была проложена через моторчик дворников и хорошо было все загерметизированно, все равно вода просачивалась, поэтому было решено сделать правильно, просверлить кузов, вставить гермовводы, и провести через него кабель…
Вот таким сверлом были сделаны 4 отверстия
Титанат лития в авто. SCiB 3 Ah.
Взял на пробу последнюю разработку от Тошиба.
Трехамперчасовые элементы на основе титаната лития, SCiB
Для набора в районе 12 вольт нужно 5 элементов. Ну и платы балансировки к ним.
Сразу не понравились очень маленькие места контакта, 5 на 5 мм.
Без крепления болтиками, под пайку, алюминиевые.
Ладно, припаялся, благо недавно сделал идеальный состав для лужения алюминия, идеально теперь смачивается припоем.
Собрал, все красиво)))
Но в авто на постоянку использовать не получится: максимальное напряжение 13.4 вольт. Потом идет перезаряд, балансировка начинает греться, наверно и сами элементы будут нагреваться, проверять не хочу.
Если взять 6 элементов, то они будут недозаряжены, да и балансировки не будет.
И я даже не знаю какое им применение то найти: в системах с автозарядом они не подходят. Ни в авто, ни в бесперебойники.
Только прикурить если…
Из плюсов: заряд за 1 минуту до 80% емкости, Полностью заряжаются за 5 минут.
Но! Ведь это нужно подавать ток 180 ампер! …и смысл? )))
Или даже не «смысл», а «как?!» Как зарядить этот аккум за 1 минуту? 2.5 киловатта — это ж не зарядничек для телефончика))) Хуже: генератор автомобиля не рассчитан на такой огромный ток!
В этой (www.drive2.ru/l/4045628/) заметке я давал срок в четверть века…Хм…Кажись ошибся на порядок)))
Ну хорошо. Допустим электротранспорт. Но плотность энергии у них ниже даже феррофосфата, не говоря про обычные литий-ионки\полимерки. То есть тупо большие и тяжелые получаются.
Третий положительный момент: около 40 000 циклов заряда\разряда. При потери 20% емкости. Ну крута, чо) В прямом смысле вечный аккум (если в день один цикл, тогда 40 000 / 365 дней = 109 лет. Пара стартов авто в день — за цикл не считается 😉 Так…треть цикла…)
Попробовал при 14 вольтах 5 элементов погонять.
Ничего страшного, заряда не идет, элементы не греются. Только балансиры светятся и греются.
Учитывая разрядную характеристику титаната, разницы особой не будет, если их 6 последовательно поставить.
Кстати, разрядная характеристика титаната похожа на свинцовую — наклонная. Нет явной полочки, как у ферро.
Также проверил старт при 11 вольтах — особо не отлично от полностью заряженного.
Попробовал 6 элементов на 23 ач, тоже тошиба. Сборка 16.5 вольт максимум.
При разряде от 14.4 до 11 вольт отдал емкость 18 ач.
Итого потери от максимальной емкости 5 ач.
Много. Но хлопот с этим аккумом сильно меньше будет.
1. Применено несколько решений для увеличения срока службы чисто с механической точки зрения, типа защита от коррозии, мех повреждений — срок службы то большой. 2. Несколько снижено сопротивление контактов, холодный ток 1100 А. Подумаю еще, как снизить сопротивление, хочу на 1300 А выйти. 3. Упрощен техпроцесс.
Все о литий-титанатных АКБ
Статья обновлена: 2021-12-30
Литий-титанатные аккумуляторы (Lithium Titanium Oxide или LTO) относятся к группе литий-ионных элементов питания. В роли электрода они содержат титанат лития – Li4Ti5O12. Накопители энергии типа LTO все чаще используются для обеспечения питания электромобилей, современных гаджетов, бытовой техники и энергетических систем.
Характеристики Li-Titanate
LTO аккумуляторы бывают призматической и цилиндрической формы. Распространенные размеры литий-титаната в форме цилиндра – 66160, 66260, в форме призмы – 681497, 11622106. Внешняя оболочка источников питания выполняется из пластика, цветного металла или композиционного материала. Для контакта внутренних стержней с напряжением и потребителем энергии предусмотрены металлические клеммы. Плюсовой контакт находится вверху, а отрицательный – внизу аккумулятора.
Преимущества и недостатки LTO батарей
Небольшое внутреннее сопротивление.
Падение напряжения в зависимости от емкости.
Быстрый процесс зарядки – для восполнения заряда достаточно 6–10 минут с тех пор, как LTO подключили к зарядному устройству.
Сниженное рабочее напряжение 2,4 В, приводящее к уменьшению удельной энергии.
Долгая и стабильная работа.
Увеличенный жизненный ресурс – 20–40 тысяч циклов, благодаря использованию анода из титаната лития.
Высокие токи разряда и заряда. Способность обеспечивать наибольший поток энергии.
Необходимость утилизации по особым правилам – такие элементы питания являются отходами 2 класса опасности.
Возможность использования в сложных метеоусловиях.
Безопасность эксплуатации. Отсутствие нагревания при работе. Отсутствие риска перегрева.
Широкие возможности применения – для сборки литий-титанатных АКБ для персонального электротранспорта, светофоров, зарядных станций, мобильных медицинских устройств, систем резервного питания, устройств связи, видеокамер, погодных радаров, вилочных погрузчиков, ИБП и пр.
Коммутация и подключение литий-титаната
LTO батареи собираются из элементов питания по различным схемам. От того, как собрать АКБ из литий-титаната, зависит ее емкость и напряжение. Для увеличения выходного напряжения ячейки соединяются последовательно, а для набора емкости – параллельно. Количество используемых ячеек и способ их соединения зависят от необходимых характеристик АКБ.
Для безопасной и длительной эксплуатации накопителей энергии используются BMS платы. Эти контроллеры выбираются с учетом максимально допустимого напряжения, разрядного тока и числа ячеек, на которое рассчитана плата. BMS контроллер Li-Titanate выполняет следующие функции:
Как отбалансировать литий-титанат
Использование BMS с системой балансировки обеспечивает равномерное распределение поступающего объема заряда между всеми элементами питания в аккумуляторной батарее. Благодаря этому увеличивается срок эксплуатации АКБ. При последовательном способе зарядки важно не допустить критического превышения напряжения ни на одной из ячеек. Для этого используется балансир. Он поддерживает напряжение на всех ячейках одинаковым, равным допустимому порогу.