Сборка кемпингового аккумулятора или Make Powerbank Great Again

В этой статье пойдет речь об автотуризме, отдыхе, кемпинге и энергоснабжении всего перечисленного, а также я расскажу, как собрать портативный 12в LiFePo4 аккумулятор, для чего он может пригодиться и где прячется заявленная мощность автомобильных ЮСБ зарядок.

Начну издалека

Я давно увлекаюсь автотуризмом. Это путешествия на машине, с ночёвками и днёвками вдали от цивилизации. Длительность таких поездок достигает двух недель, в течение которых разбиваем лагерь в самых красивых и труднодоступных местах.

На ходу, машина, естественно, закрывает все вопросы с электричеством. Всё, что надо - работает и заряжается. Но когда она заглушена, то энергопотребление, необходимое лагерю, высасывает подкапотный аккумулятор достаточно быстро.

Почему не свинец

Использование стартового аккумулятора для длительного питания электроприборов - плохая идея. Стартовые аккумуляторы и без того живут в постоянном стрессе, часто находятся не в лучшей форме, и с напряжением выше 12 вольт, отдают лишь половину ёмкости, а вторую половину уже ниже 12 вольт. Кроме того, их пусковой ток сильно падает с разрядом. Аккумулятор, высаженный на 50% номинальной ёмкости, уже и близко не может выдать заявленный пусковой ток. В общем, после ночного освещения лагеря, риск не завестись с утра достаточно велик. А ведь, кроме освещения, есть еще много потребителей, да и стоянка может длиться не один день. А зарядка свинцового аккумулятора - это отдельный вид прекрасного. Он заряжается не быстро: сначала генератор высоким током быстро поднимает напряжение на аккумуляторе, а потом аккумулятор, "в режиме дозаряда", как это называется на современных ЗУ, медленно заряжается малым током. Но это пол беды. Вторая половина в том, что находясь в лесу, или на берегу озера, окружающие люди, да и вы сами, не будут в восторге от тарахтящей в лагере машины.

Можно использовать тяговые свинцовые аккумуляторы, но они тоже медленно заряжаются, много весят и грешат низким напряжением уже после отдачи половины ёмкости.

На что и сколько нужно электричества?

1. Зарядка всех устройств, от фонарика до телефона, включая айкосы, электронные сигареты и рации

   В экипаже из 2-3 человек, обязательно принесут на зарядку 3 фонаря и 1-2 телефона. А соседние экипажи еще полдесятка разных устройств. Всё потому, что в большинстве машин, питание на ЮСБ зарядки, не включается без зажигания или режим ACC, которые сами по себе потребляет 3-7 ампер, в зависимости от автомобиля.

2. Освещение лагеря

   На среднее освещение обычно требуется 10-20 ватт. Выглядеть это может по-разному: на мачте, на экспедиционном багажнике, на дереве, или на веревке, натянутой между деревьев. Зимой освещение работает 7-10 часов в сутки.

   Я использую 8-ваттный прожектор рассеянного света на мачте, и, по необходимости, два 10ти ваттных COB на проводе, для закрепа на потолке шатра, под тентом или на любой ветке.

   

   Красивое освещение территории лагеря

   

3. Отопление

   Раньше я возил с собой двухкиловаттный бензогенератор и электропечки. Слава прогрессу, это время прошло! Сейчас все пользуются дизельными автономными отопителями, или по-простому "сухими фенами". Не будем брать в расчет экзотические сухие Вебасты, Эбершпрехеры или Бинары. Расскажу о китайцах: их две разновидности, на 2 и на 5 квт. Еще есть 8, но это прошитая 5ка. Конструктивно - это котёл, внутри которого горит солярка, в камеру сгорания дует турбина, а снаружи он выполнен как радиатор, и обдувается воздухом из крыльчатки, стоящей с одного торца.

   

   2 квт фены в основном интегрируют в машины. А 5 квт используют для обогрева палаток и шатров. Фены не имеют своего аккумулятора, и подключаются к внешнему.

   Запуск фена начинается с розжига свечи накала, которая потребляет 10А на протяжении нескольких минут. Далее, в работе потребление разнится от 0,5А на минималке для 2 квт до 2,5А на максималке для 5 квт. Ну и перед выключением, печка также прожигает свечу около минуты, током 10А. За ночь это от 5 до 25 а*ч. А на длительной стоянке зимой, отопление и в машинах и в палатках работает непрерывно, несколько дней подряд. В первую очередь у тех, кто грамотно выстроил систему электроснабжения.

   Эти фены весьма капризны, особенно те, которые часто работают высоко над уровнем моря - в горах. Они забиваются сажей, и в особо печальных случаях, могут запускаться часами (напоминаю про 10А при запуске). Отчасти из-за этого, их не хочется глушить 😀

   У меня установлен 2 квт в машине, и отдельно иногда подключаю второй, для палаток.

4. Охлаждение еды и напитков

   Да, это мой любимый авто холодильник. Как мы выяснили в прошлой статье, минимальное потребление авто холодильника - 15 а*ч в сутки. Оно достигается при хранении предварительно охлажденных продуктов, при +2-4 градусах. Если нужно что-нить заморозить, или быстро охладить много пива, то потребление сразу х2. Описанное верно для небольшого холодильника на 15-30л.

   Иногда, на ночь я подключаю два холодильника: свой и друга. Потому что у него от подкапотного аккумулятора уже работает сухой фен, и если к нему добавить холодильник, то утром можно не завестись.

   Изредка можно немного схитрить: днём холодильник включен, а ночью похолодало, и он выключен. Но это если в нем нет ничего, что может разморозиться или испортиться, поскольку когда ночью холодает до +2, то холодильник уже никто с собой не возит.

5. Подогрев еды

   Знаете, куда холодным зимним утром девать замёрзший вчерашний шашлык со стола? Конечно в мультиварку! Нам еще весь день ехать, и можно будет наслаждаться горячей едой на каждой остановке! Я использую 12в мультиварку, которая прекрасно справляется с этой задачей. Не важно, стоишь ты или едешь - еда всегда горячая.

   Также, иногда использую и электро термокружку. Можно подогреть остывший глинтвейн. Она на 120 ватт.

Совокупное потребление всех приборов конечно очень разнится, в зависимости от условий вокруг, но в среднем, оно находится в диапазоне от 20 до 40 а/ч в сутки - если брать полноценные сутки стоянки, а не просто ночёвку.

Вопрос с энергоснабжением лагеря имеет несколько решений:

1. Бензогенератор. Его уносят подальше от лагеря, но его все-равно слышно. Он тарахтит, иногда запах его выхлопа приносит в лагерь, он воняет бензином при перевозке в машине, требует канистр, потребляет много топлива и занимает много места, особенно вместе с канистрами. А генератор от 2х квт, которым можно отапливать палатку электро печкой, занимает еще больше места и ест еще больше бензина, а также требует просыпаться 1-2 раза за ночь, и заправлять его. Я пробовал ездить с ним, и мне не понравилось.

2. Солнечные панели. Лагерь обычно ставится не под прямым солнцем, а в тени, и панели приходится уносить туда, где есть прямое солнце. Они занимают место, их легко разбить, придавить, сломать, и к ним все-равно нужен аккумулятор.

3. Ничего не делать, оставить всё как есть и выбрать помощь друга. Лагерь он осветит, коньяк охладит, телефон зарядит. Что еще надо? Ах да, палатку отопить. Можно приехать со своим воздуховодом, поставить палатку рядом и провести отопление от соседа.

4. Отдельный литиевый аккумулятор, заряжаемый от машины. Это мой выбор, который исправно работает уже 5 лет и десятки тысяч километров.

Примеры разводки воздушного отопления в палаточном лагере

Расскажу о нем подробнее

С 2020г и по сегодняшний день, я использовал LiFePo4 аккумулятор на 12В 55А*ч, который я когда-то собрал из призматических ячеек в корпусе из фанеры. У него даже нет БМС, но есть активный балансир, и подогрев, реализованный с помощью мата подогрева сиденья и простого термо контролера без дисплея, настроенного на диапазон 0-5 градусов.

Несколько его фотографий

Этот аккумулятор стоит в багажнике. Я сделал там ему место с креплением и разъемом ХТ60, и устанавливаю его перед поездками.

Подключен он следующим образом:

Под капотом, к + клемме основного аккумулятора, подключено твердотельное силовое реле, в паре с 12в автоматическим предохранителем на 250А. Это реле подключено к сигнализации Pandora DX90 и управляется ей. Логика работы простая: Если в бортовой сети машины поднялось напряжение до 13,5в, то ВКЛ. реле. После глушения двигателя, спустя 5 минут - ВЫКЛ. реле. Почему включать не сразу после запуска? Ну а вдруг я завёлся из последних сил, еле прокручивая стартер, или вообще прикуривал от другой машины? Надо сначала подзарядить пусковой аккум, а потом уже раздавать электричество.

Помимо Пандоры, управляющей зарядкой внешнего аккума в автоматическом режиме, также её можно включать и выключать с брелка сигналки, и принудительно отключать кнопкой на автоматическом предохранителе под капотом. Он выключает всю систему.

Далее, от реле и автомата, плюсовой провод уходит назад. Там стоит насколько я помню, медь 7 AWG.

За задними сиденьями, на стенке органайзера, смонтировано DC-DC зарядное устройство на 30А 14,2В и Bluetooth кулометр с внешним шунтом на 150А.

Фото зарядки с кулометром, установленных в машине

По другую сторону этой стенки органайзера, в ящике, стоит литиевый аккумулятор, подключенный разъемом XT60. Для удобства, я называю его "резервным".

Когда аккумулятор подключен, то с телефона можно следить за его зарядом, разрядом, видеть токи, вольтаж и остаточную ёмкость.

В багажнике есть гнездо прикуривателя, встраиваемый модуль ЮСБ зарядок и разъем ХТ60 для надежного подключения освещения и удлинителя. Когда машина заведена, все эти узлы питаются от бортсети, и не нагружают ни литиевый аккум, ни DC зарядку, давая аккумулятору полноценно заряжаться, даже если подключены мощные приборы. Но как только машина заглушена - реле, питаемое от бортсети, размыкается, и они все переключаются на питание от резервного аккумулятора. Переключение происходит мгновенно, потребители его не замечают.

Также от этой магистрали, но уже мимо аккумулятора, питается встроенный компрессор. И автономный отопитель, но у него два питания: от резервного и от основного аккумулятора, нужный выбирается при запуске.

Таким образом, получается, что во время езды мы запасаем энергию, которую спокойно тратим на длительной стоянке. Одним из плюсов LiFePo4 аккумуляторов является то, что они очень быстро заряжаются. Они вполне могут заряжаться током равным своей ёмкости. У меня такого тока нет, но 30А - это тоже очень много. Для сравнения, мощность 1 кв.м. солнечной панели - 150 ватт под прямым углом к солнечному свету в полдень. Мы же имеем 400 ватт - в любое время. Мой 55 А*ч аккумулятор заряжался полностью примерно за 1,5 часа после двух суток использования.

Эта система исправно работает 5 лет, но тут внезапно появился новый потребитель - лодочный электромотор. Небольшой моторчик, который цепляется под днище САПа или байдарки, и позволяет немного расслабиться.

Мой аккумулятор оказался к такому не готов, ведь он из фанеры, и всего на 55 А*ч, в то время, как мотор потребляет 25А. Перед заплывом я заматывал его плёнкой, чтобы он не промокал. Это помогало, но потом просто надоело. Это и подтолкнуло меня к сборке нового аккумулятора, который можно использовать и в лодке, и в машине, и вообще в любых условиях.

Выбор комплектующих

Одним из основных критериев является размер. Мне нужно, чтобы аккумулятор умещался на свое место в машине. Хотелось сделать 150 А*ч, но выписав размеры разных корпусов и разных аккумуляторных ячеек, я понял, что в мой размер вписываются только банки на 100 а*ч, и сааамый минимальный корпус, в который только можно их воткнуть.

Изучение ассортимента ячеек показало, что на данный момент, самым хорошим вариантом являются ячейки EVE LF105AH, номинальной ёмкостью 105 А*ч, а фактической от 110 до 115, в зависимости от партии.

Я купил 4 такие банки, выпуска марта 2025г, и заодно 3 текстолитовые пластинки и 3 шины для соединения аккумуляторов. Вместе с доставкой, это обошлось мне в 11 т.р.

Мой подход подразумевает, что нужно сначала купить максимальное количество всего необходимого, затем тщательно это скомпоновать, а потом начать работы по сборке. Это минимизирует провалы, когда что-то внезапно не подходит или не влезает, а какие-то необратимые шаги уже сделаны.

Следующее, что необходимо купить - это корпус. Собирать я решил не в классическом прямоугольном аккумуляторном корпусе, а в чемодане с ручкой, поскольку он должен быть прочнее, и удобнее в эксплуатации.

Чемоданы как матрёшки - с виду одинаковые, но разного размера.

Я подобрал такой:

Измерения показали, что в него все должно поместиться, а сам он поместится на место старого аккумулятора в машине.

Итак, чемодан куплен, и он оказался достаточно качественным.

Далее, нужна БМС. Посмотрел фотографии, почитал отзывы, и понравились БМС Daly. Их многие используют в таких сборках.

Про БМС я хочу рассказать подробно, многим это будет интересно.

BMS (Battery Management System) — система управления батареей

Основное назначение платы БМС в аккумуляторе:

1. Предотвращение перезаряда, путем ограничения напряжения заряда.

2. Предотвращение переразряда, путем отключения аккумулятора от потребителя, при достижении нижнего порога напряжения.

3. Защита от перегруза большим разрядным током, она-же защита от короткого замыкания. Также, отключает аккумулятор от потребителей при превышении порогового значения тока.

4. Устранение дисбаланса ячеек, путём балансировки. Когда напряжение на какой-то ячейке становится больше, чем на других, то балансир с этой ячейки начинает его сбрасывать на соседние.

Но современная БМС - это целый компьютер. Её возможности сильно превосходят базовый функционал. Она имеет порты взаимодействия с внешними устройствами по CAN, RS485, UART, а также DIO, выходы на внешние термодатчики (до 4 шт. для малых БМС), Bluetooth и Wi-Fi. Количество настроек - невообразимо огромное. Платой можно управлять с телефона, установив приложение и подключившись по БТ, или с компьютера, через Wi-Fi или шнур UART или RS485.

Раньше, чтобы знать токи потребления, заряда и остаточную ёмкость, нужно было ставить отдельный кулометр (как стоит у меня). А теперь всё это доступно в телефоне с самой БМСки.

БМС всегда знает все параметры аккумулятора. Если вам неудобно заходить с телефона, и вы хотите иметь данные всегда на виду, то для этого есть штук 5 разных дисплеев, подключаемых к БМС по интерфейсу UART, и отображающих все параметры. Есть маленькие информационные дисплеи, есть большие, с тачскрином и возможностью настройки. Кроме них, есть и различные внешние индикаторы с цифровым табло или диодной шкалой, GPS модули, модули подогрева и т.д.

На прошлом аккумуляторе я делал подогрев сторонними средствами: у него было термо реле, настраиваемое DIP переключателями, и кнопка отключения. А сейчас можно подключить к БМС модуль подогрева, и настроить управление температурой аккумулятора с телефона (что я и сделаю дальше).

У Daly есть две серии БМС - красная и синяя. Почти все почему-то собирают на красной. Я стал изучать отличия, и оказалось, что в красной отсутствует балансировка банок! К ней отдельно ставят внешний активный балансир. А в синей он встроен, и еще в синей встроен Bluetooth, в то время, как красная комплектуется им как доп. устройством, и он втыкается в разъем. Синяя немного дороже, рублей на 300-500. Но это 10-15% от общей цены БМС, так что красную сразу отметаем.

Я планирую установить плату поперёк чемодана, у дна ячеек. Ток нужен с запасом, на 100-150А

Смотрим размеры плат, и видим, что платы на 100-150А по своей длине впритык становятся в наш чемодан. Но плата на 100А почему-то на несколько миллиметров шире. Значит возьму на 150, такой запас может пригодиться в случае использования мощного инвертора или запуска двигателя.

BMS Daly 150A 4-8S синюю, удалось купить за 3300р на газовом маркетплейсе.

Итак, у нас уже есть ячейки, чемодан и БМС. Переходим к составлению списка хотелок.

Прошлый аккумулятор я нередко использовал и вне машины: подключал к ХТ60 гнездо прикуривателя, и в него втыкал холодильник и ЮСБ зарядки. Поэтому, гнездо прикуривателя и ЮСБ должны быть установлены в корпусе стационарно. ХТ60 - обязателен, и хорошо бы еще иметь ХТ90. БМСка рассчитана на 150А, а вот ХТ60 - максимум на 60А.

Получается, что нам нужно:

1. ХТ60

2. ХТ90

3. Гнездо прикуривателя

4. USB-A и Type-C

Разместить всё это решил на боковой стенке. Но в процессе детального планирования, разъемы ХТ переехали на переднюю стенку, а прикуриватель и ЮСБ остались на боковой. Также, к ЮСБ добавился двунаправленный модуль зарядки на чипе IP2368. Его особенность в том, что он может как заряжать аккумулятор от сетевого (телефонного) ЗУ, так и заряжать любые устройства от этого аккумулятора, через один порт Type-C. Так что, получается, в корпусе будет два разъема Type-C

Автомобильные USB зарядки - где мощность?

Казалось бы, что может быть проще? Автомобильные встраиваемые USB зарядки - уж это то, с чем не может возникнуть проблем! Но оказалось наоборот.

Сначала я достал из шкафа две приобретенных пару лет назад встраиваемые зарядки в цилиндрических корпусах, и дисплеем и кнопкой. Подключил их к БП, воткнул телефон... и увидел на дисплее блока питания 15 ватт. Попробовал другой телефон, и снова - обе зарядки по 15 ватт!

Это было странно, ведь таких слабых зарядок, казалось бы, давно нет.

Тогда я заказал аналогичный модуль, но немного более длинный, в алюминиевом корпусе, и с заявленной мощностью - 65 ватт. Подключил его, и увидел скачки напряжения, неадекватную работу, и максимальную мощность - 18 ватт. Я сдал его обратно, и пошел "курить" Алиэкспресс. Там на перебой предлагались разные платы ЮСБ зарядок, мощностью от 60 до 140 ватт. И я заказал 3 разных: маленькую плату на 60 ватт, среднюю плату на 60 ватт и плату побольше, с радиатором, на 140 ватт.

Благо, сейчас оттуда всё быстро приезжает, и в скором времени я вернулся к тестам. Но результаты погрузили меня в уныние: все модули показали те же самые 15-18 ватт. Я пробовал разные кабели, разные телефоны, но получал стабильно один результат.

Тогда я решил перечитать все описания этих модулей. И в процессе, я начал подозревать, что вся заявленная мощность прячется в высоком входном напряжении, недостижимом в автомобильной сети.

Все 6 разных зарядок имели заявленный диапазон входного напряжения 6(8)-30в. Но они ведь не умеют повышать... Дальше оказалось, что они даже не могут выдать на выходе напряжение, равное входному. От автомобильного питания 12в, они не могут выдать 12в по стандартам PD и QC. Не говоря уж о 20в, заложенных в этих стандартах. И почему-то, не могут даже 9в.

Оговорюсь, что когда я говорю о входном напряжении 12в, то я имею в виду 12в как стандарт. Фактически, на блоке питания я всегда выставляю 13,5+-0,5в, имитируя напряжение на аккумуляторе или в бортсети.

А вот же она - мощность!

Тогда я поднял напряжение на блоке питания до 24в. И зарядки раскрылись. У меня был подключен модуль на 140 ватт, и он сходу выдал 110. Я попробовал другие, по 60 ватт, и они сразу выдали все 60. Это было великолепное чувство, когда нашел то, что долго искал.

Я понял, что другого варианта, кроме установки в корпус аккумулятора еще и повышающего преобразователя, нет.

В продаже имеются несколько разновидностей компактных плат повышающих DC-DC преобразователей. Их характеристики, заявленные в разных карточках одних товаров на маркетплейсах, сильно разнились. Поэтому я купил две платы, более-менее подходящие по размеру.

Мне пришло две платы, условно назовем их "маленькая" и "большая". Изначально казалось, что маленькая не потянет, и придется ставить большую. Но когда я увидел их вживую, то по��ял, что большая не влезет в корпус, и начал тесты с маленькой.

На каждой плате есть по две регулировки - выходного напряжения, и ограничения тока. Принцип прост, как у водопроводного крана: по часовой стрелке - закрываем, перекрывая подачу, против часовой стрелки - открываем, увеличивая "напор". Так проще всего запомнить.

Я настроил выход на 24в, а ток открутил на максимум. Подключил сначала самую жирную зарядку и воткнул шнур в свой телефон. Зарядка стала разгоняться, а глаза округляться. Цифры на БП остановились на отметке равной 142 ватта. Я посмотрел на телефон, и в голове промелькнуло "он еще жив там"? Следующим шагом стала попытка ограничить ток на преобразователе, чтобы зарядка вела себя чуть поскромнее)
Но ни к чему хорошему это не привело. Ток для этих зарядок ограничивать нельзя. Когда они упираются в ограничение, то перезагружаются, и начинают разгоняться сначала.

Затем, я по очереди подключил к преобразователю две зарядки по 60 ватт, и они обе выдали 60. Но при этом, они сильно нагрелись, а радиаторов на них нет, и поставить их там некуда. Поэтому я решил остановиться на зарядке на 140 ватт (она с радиатором), а впоследствии я на нее поставил еще дополнительные радиаторы. Цена платы - 600р. Ну и, поскольку маленькая плата преобразователя показала такой хороший результат, то было решено её и использовать. Она стоила 350р. У обеих этих плат алюминиевое основание, рассчитанное на крепление на радиатор всей плоскостью, что очень удобно.

Также, я загорелся идеей двунаправленной зарядки, поскольку она дает возможность заряжать аккумулятор любым сетевым телефонным ЗУ. Ну и сама по себе, она должна являться мощной зарядкой для ЮСБ устройств.

Они настраиваются в больших пределах: можно выставить от 2 до 6 ячеек, выбирается тип сборки, литий-ион или литий-полимер, можно ограничить ток, напряжение, и даже выбрать ёмкость аккумулятора, с которым платы будут работать - от этого зависит корректность работы светодиодного индикатора заряда. Правда максимум можно выставить по-моему 30 а*ч. Ну мне индикатор точно не важен.

Я испытал два таких модуля, один из которых работал менее стабильно, и большой мощности не давал, а сам был при этом, громоздким. И я остановился на фиолетовом модуле, добавив на него радиаторы. Он стоил 700р

У некоторых читателей возможно назрел вопрос: ну вот у тебя есть платы с распаянными на них разъемами, и есть корпус - чемодан. Как сделать так, чтобы в эти разъемы можно было шнуры втыкать снаружи чемодана?

Тут приходят на помощь герметичные встраиваемые разъемы с коротким шнурком, торчащим сзади. Они вставляются в отверстие в корпусе, и притягиваются сзади гайкой. Мне нужно таких три: два Type-C и один USB-A. С доставкой они стоили 2300р. Кажется, что необоснованно дорого. Заказываем и получаем эти разъемы, а также встраиваемое гнездо прикуривателя, и разъемы ХТ90 и 60 для монтажа на корпус. Примерно по 300р за единицу.

Помимо всего вышеперечисленного, нужно организовать кнопку включения-выключения аккумулятора. Тут на помощь приходит умная БМС. У нее есть такая возможность, и соответствующее гнездо. Нужно только докупить разъем с проводком. Вообще, с ним идет и кнопка, но она никуда не годится, её можно сразу утилизировать, и купить кнопку поприличнее.

Тепло ли тебе, девица?

Как узнать, сколько места по высоте у нас остается под закрытой крышкой?

Очень просто. Берем чемодан, кладем туда аккумуляторные ячейки, ориентируя так, как они будут потом там расположены. Кладём на них сверху кусочек скотча, липким слоем вверх, на него шарик пластилина, и на него еще кусочек скотча, липким слоем вниз. Закрываем крышку, и открываем её. И измеряем высоту сплющенного шарика. Я получил 11мм. И в этот момент, я понял, что ставлю подогрев. 11 мм для этого вполне достаточно: лист пенополистирола - 3мм, толщина мата подогрева - 1 мм, толщина ковролина на клейкой основе - 2 мм.

Мата подогрева все-равно не хватает, чтобы обернуть все стенки аккумулятора, так что верхняя стенка вполне может обойтись и без него. По 1 листу пенополистирола сверху и снизу и ковролином обклею корпус изнутри. Подогрев будет приклеен на дно, боковые стенки и заднюю стенку сборки. Итого мы выходим на 11мм по высоте, и плотное расположение сборки в чемодане.

А значит, нам нужен контроллер подогрева. Родной контроллер от Daly - 600-900р

Зачем вообще аккумулятору подогрев?

Дело в том, что большинство LiFePo4 аккумуляторов нельзя заряжать при отрицательных температурах. Есть специальные "зимние" аккумуляторы, которые заправлены соответствующим электролитом, и они это позволяют. Но все остальные надо заряжать при температуре выше 0.

Если я правильно понимаю физику процесса, то причина тут следующая: при понижении температуры аккумулятора ниже 0, у него падает вольтаж, и появляется возможность его дозарядить, даже если он полностью заряжен. Аккумулятор начинает принимать заряд. При этом, если его просто разморозить, то напряжение и ёмкость вернутся обратно на максимум. И получается, что в замороженном аккумуляторе мы добиваем ёмкость и напряжение до верха. А потом он размораживается, и поднимает напряжение еще выше. Количество энергии в нем начинает превышать его номинальную ёмкость. Очень грубо говоря, в аккумуляторе на 100 а*ч оказывается внезапно например, 140 а*ч. И он быстро деградирует. Тут я не претендую на истину, а лишь говорю о том, как я это понимаю. Если я не прав, то буду рад если кто-нибудь опишет процесс точнее.

Сборка

Итак, для сборки аккумулятора, мы имеем следующий перечень деталей:

Корпус - пластиковый чемоданчик с ручкой. Позиционируется как герметичный.

1. Сами аккумуляторные ячейки LiFePo4 EVE LF105AH - 4 штуки.

2. BMS Daly 150A 4-8s Синяя

3. Пластины текстолита 0,5 мм, по размеру повторяющие боковую стенку ячейки - 3 шт.

4. Токовые шины - 3 шт. Они продаются готовые, под конкретные ячейки

5. Разъемы ХТ90 и ХТ60 для монтажа на корпус - по 1 шт.

6. Модуль ЮСБ зарядки на 140 ватт - 1 шт.

7. Модуль двунаправленной зарядки на 140 ватт - 1 шт.

8. Повышающий преобразователь DC-DC - 1 шт.

9. Гнездо прикуривателя для монтажа в стенку/перегородку (с резьбой и гайкой) - 1 шт.

10. Разъемы USB Type-C для монтажа в стенку/перегородку (с резьбой и гайкой) - 2 шт.

11. Разъем USB-A для монтажа стенку/перегородку (с резьбой и гайкой) - 1 шт.

12. Провода силиконовые силовые - 6, 7, 8 AWG

13. Кнопка круглая с подсветкой

14. Кнопка с проводом и разъемом для БМС

15. Провода разные: сечением от 0,1 до 4 мм²

16. Текстолит 2 мм - несколько кусков 20*30 см

17. Ковролин (карпет) самоклеящийся - кусок, чтобы хватило на весь корпус изнутри

18. Пенополистирол 3 мм - 1 лист

19. Мат подогрева для сиденья, с углеволокном внутри - 1 шт

20. Контроллер подогрева Daly - 1 шт

21. Армированный скотч - 1 рулон, шириной 3 см и длиной 15-20 м.

22. Двусторонний скотч - 1 рулон шириной 5 см, на плёночной или армированной основе

23. Винты, гайки, шайбы, гроверы нержавеющие М3, М2, М2,5 - разной длины, шляпки подтай и обычные

24. Много разной термоусадки. Обязательно клеевой.

25. Клеммы под болты М6, на провода сечением 10, 16, 2,5, 4, 1,5 мм.

26. Клеммы под болты М3 на провода сечением 1,5, 2,5 и 4 мм.

27. Гофро-картон для макетов

Из инструмента нам понадобится (не пинайте ногами):

1. Паяльник на 20-30 ватт для небольших соединений.

2. Паяльник на 80 и более ватт для пайки разъемов ХТ60 и 90.

3. Принадлежности для пайки: припой, флюс и т.д.

4. Обжимной инструмент гидравлический.

5. Болгарка с отрезным диском 115-125 мм

6. Бормашинка с фрезами (можно маникюрными), и с алмазными дисками ⌀ от 2 до 4 см.

7. Шуруповерт со сверлами и зенкером

8. Тонкий маркер, линейки, штанген-циркуль

9. Текстолит 1мм, лист 20*20 см или около того

10. Ступенчатое коническое сверло до 32 мм.

11. Ножницы, которые хорошо режут

12. Макетный нож

13. Тиски

14. Плоскогубцы, круглогубцы

15. Кусачки малые, твердосплавные

16. Кусачки большие или хорошие ножницы по металлу, для ровного среза толстых проводов

17. Много терпения и аккуратности

У меня тоже не всё есть, кое-что (обжимной инструмент) я одолжил.

Приступим

Первым делом, я взял ячейки, разложил между ними текстолит 0,5 мм, хорошо их зафиксировал, и смотал армированным скотчем.

Не забудьте перед сборкой определить, с какой стороны у вас будет плюс, а с какой минус.

Но BMS оказалась немного длиннее, и её потребовалось чуток отпилить. Одну клемму укоротить на 2 мм и закруглить, а вторую просто укоротить.

После отпиливания болгаркой, всё чётко стало на место.

Примерно в этом месте я понял, что нужна рама, на которой будут располагаться все модули и БМСка. Они ведь не могут просто лежать в корпусе, или висеть там на проводах.

Раму было решено сделать из текстолита 2 мм, а предварительно её макет изготовить из картона.

По возможности сделал так, чтобы эта пластина становилась плотно ко всем стенкам. Затем обрисовываем, и вырезаем болгаркой из текстолита. Не забудьте обработать края.

Теперь у нас уже есть какие-то размеры, видно что к чему, и можно прикинуть расположение всех разъемов на корпусе.

На боковой стенке плотно вмещаются гнездо прикуривателя и все USB разъемы. А вот для ХТ там места нет, поэтому они расположатся на передней стенке.

ХТ60 отлично становится под защелкой чемоданчика, а ХТ90 гармонично смотрится внутри ручки.

На всякий случай, хочу предупредить: не размещайте разъемы в крышке чемодана! Вы потом не уложите провода при закрытии.

Размечаем штангелем и маркером, и выпиливаем микро фрезой. Она всю толщину пластика не берет, поэтому после неё я дорезал отверстия макетным ножом.

Прежде, чем дальше компоновать корпус, подсоберем саму аккумуляторную сборку, чтобы она стала ближе к своему окончательному размеру, а уже потом будем примерять всё остальное.

Начать надо с подогрева. Я расстелил мат подогрева, положил на него сборку, и отметил, где можно и нужно срезать лишнее. Мат подогрева можно резать поперёк, и ему можно срезать пустые "поля" в которых ничего нет внутри. Предварительно я вырезал из пенополистирола и поставил под шины 2 слоя теплоизоляции. Можно было 1 слой 5 мм, но у меня его не было, так что я использовал 2 слоя имеющегося 3 мм.

Под пенополистирол я завел на 3 см термодатчик БМСки. Провод от него я приклеил скотчем вдоль середины задней стенки (задней - относительно расположения в чемодане).

После этого, я обклеиваю сборку двухсторонним скотчем и приклеиваю мат к нему.

Важно! На фото выше виден термо предохранитель (около ножниц). Он вшит в мат с завода, и является аварийным ограничителем температуры, отключающим подогрев при нагреве до 60 градусов. Мат надо располагать так, чтобы он поселился у передней стенки, возле ручки чемодана. Задняя стенка сборки будет плотно прижата к чемодану, и он там будет мешать, а спереди для него место есть.

По дну аккумулятора (которое будет справа в ящике) я собрал мат конвертиком и приклеил. В центре этого кармашка, в верхней половине аккума, я поставил второй термодатчик. В этом месте нет подогрева, он до туда не дотянулся, поэтому это отличное место для установки датчика. Затем всё это обмотал скотчем.

Верхний слой теплоизоляции я решил пока не ставить, он испортится, если с ним осуществлять все дальнейшие примерки. Поэтому начнем примерку без него.

Нужно подготовить текстолитовую пластину, и по возможности, всё на нее установить.

Прикладываем к ней БМС, отмечаем отверстия маркером, сверлим на 3мм, и зенкуем с обратной стороны.

Если вы еще не поняли, зачем в ней прямоугольный вырез, то всё очень просто - через него будут проходить разъемы, закрепленные на корпусе чемодана.

Теперь разворачиваем пластину и прикидываем расположение модулей ЮСБ зарядок и повышающего преобразователя

Пластик на штекерах ЮСБ и Тайп-С, втыкаемых в одну плату, пришлось немного подрезать ножом, без этого они не хотели втыкаться в расположенные близко друг к другу разъемы.

Забегу немного вперед, и скажу, что две верхние платы расположены хорошо - а нижняя просто ужасно. Воткнуть в неё разъем не удастся, а с воткнутым заранее, опустить пластину в чемодан тоже не получится.

Ну а пока, продолжаем думать, что всё в порядке, и сверлить пластину.

Модуль подогрева отлично расположился над БМСкой. Он там сыграет еще одну важную роль - станет хабом для подключения всех слаботочных устройств, расположенных на плате. Потому что у него есть удобные винтовые клеммы.

Теперь настало время припаять провода к разъемам ХТ 60 и 90.

Места для пайки на этих разъемах сделаны в виде половинок трубки. На первый взгляд, они закреплены там намертво, но это не так - они вращаются. Взяв эту половинку трубки тонкими щипцами, её можно повернуть. И это можно сделать и для удобства пайки, и для удобства прокладки проводов.

Провода к этим разъемам мне придется припаивать под 90 градусов, иначе разъемы установить не получится, поскольку между разъемом и сборкой остается несколько миллиметров.

Отмеряем длину проводов, так, чтобы нам хватило, и добавляем 1-1,5 см. Если оставим длинные провода, то всё не поместится.

Затем отрезаем и обжимаем концы. С обжимкой возникла проблема - одолженный мной обжимной инструмент не работал, травила гидравлика где-то внутри, и он не развивал усилие. Поэтому я взял его матрицы, выкрутил из них штифты - направляющие, и поставил матрицы в гидравлический пресс.

Теперь снова поработаем с корпусом. Нужно разметить и сделать 4 круглых отверстия в боковой стенке: 30 мм, 18 мм, 18 мм и 24 мм. Для этого я купил ступенчатое конусное сверло.

Размечая отверстия, нужно обязательно помнить о том, что передняя панель каждого разъема больше, чем его резьбовая часть, а на резьбе сзади еще должна быть гайка, которая будет вращаться. Это нужно обязательно учитывать при расчете расстояния между центрами отверстий! Потому что очень легко сделать отверстие, в которое потом будет не возможно установить разъем. И это будет сложно исправить (но возможно).

После того, как отверстия были готовы, я попросил жену обклеить корпус изнутри карпетом. Я сам не могу клеить ровно - получается 100% криво. А тут еще и очень сложная форма, нужно делать развёртку наклонного параллелепипеда с закругленными углами. В общем, на этой задаче, кривизна моих рук отыгралась бы на полную.

Одна стенка специально оставлена не оклеенной. Причина проста - там катастрофически мало места, и я боюсь, что радиаторы на платах будут цепляться за ковёр.

Теперь вставим разъемы, и посмотрим как это выглядит.

Обратите внимание на загнутые клеммы. Это сделано в тисках, молоточком. Может потребоваться немного нагреть горелкой. Эти две минусовые клеммы ��репятся одним винтом к БМС, и они идеально ложатся одна в другую. Так сделать необходимо, чтобы оно собралось и прикрутилось.

Далее, я вырезал из листа пенополистирола 3мм 4 прямоугольника, по размерам стенок сборки, наклеил их на двусторонний скотч, и затем, прошелся армированным скотчем по граням.

С левой стенкой сборки ситуация следующая:

На ней находятся контактные площадки ячеек, соединительные шины, клеммы балансных проводов, а также основные провода, питающие разъемы и модули аккумулятора. Всё вместе это может быть достаточно громоздко, и обычно так и есть.

Я не могу себе такого позволить, так просто не влезет всё задуманное.

Поэтому я постарался сделать всё максимально плоско. Для этого пришлось использовать винты с высотой шляпки 1 мм и длиной резьбы 6 и 8 мм.

8 мм закрутил в сами банки, а 6 мм - в тройник плюсовой клеммы, он толщиной 3 мм.

Немного о проводах...

С минусовым проводом всё проще простого. Он на сборку приходит всего один, от силового входа в БМС - 6 AWG. Ну и тонкий балансный проводок тоже подходит к этой клемме.

А вот с плюсом всё сложнее. На него должно прийти слишком много проводов:

1. Провод 7 AWG от ХТ90

2. Провод 8 AWG от ХТ60

3. Провод баланса

4. Провод питания БМС (да, он там отдельный)

5. Питание модуля подогрева

6. Питание тандема DC-DC Step-UP и ЮСБ зарядки на 140 ватт

7. Питание двунаправленного зарядного модуля на 140 ватт

8. Питание гнезда прикуривателя

Такое количество проводов на одной клемме невозможно нормально разместить.

Над этим пришлось основательно подумать.

Решение нашлось такое:

Делаю "тройник" из пластины 3мм. В нем 3 отверстия, центральное - 6мм, и два крайних с резьбой М6. В центре будет крепиться 1 клемма с питанием и балансом БМС. По краям будут крепиться два провода 7 и 8 AWG. Поскольку ящик немного расширяется к верху, то наверху места больше, и более толстый провод будет верхним. Вместе с ним, будет зажат и еще один провод - 4 мм². Он пойдёт на модуль подогрева, и будет зажат там под болт М3. И под этот же болт будут зажаты и провода всех остальных устройств, расположенных на пластине.

Аналогично я поступил и с минусовым контактом на модуле подогрева. На него пришли все минусы от устройств на пластине. Если помните, то от БМС минус приходит на модуль подогрева маленькой двойной клеммкой, т.е. вообще без провода.

Таким образом:

1. Мне не нужно вести кучу проводов через весь аккумулятор.

2. Я отсоединяю + и - всех устройств на пластине двумя винтами.

3. У меня нет никаких дополнительных устройств - соединителей проводов (клеммников, WAGO и т.д.).

4. Левый борт сборки остается максимально плоским.

Левая стенка готова и полностью собрана. Теперь нужно разобраться с правой.

Делаем первое пробное запихивание, и сталкиваемся с провалом.

Вы можете видеть, что собрать эту конструкцию в таком виде не возможно. Это логический тупик.

Казалось, что это фиаско. Я так расстроился, что пошел спать.

На следующий день я вернулся к работе, и решил снять эту плату, собрать без нее, а потом попытаться найти ей новое место.

Также выяснилось, что невозможно надеть клеммы на гнездо прикуривателя. Они разогнуты в стороны, чтобы не упирались в сборку. И надеть на них ответные части там внутри просто не возможно. Там нет места для них надетых.

Без фиолетовой платы всё хорошо стало на свои места.

Клеммы на гнезде прикуривателя было решено срезать под корень, припаять к пенькам 5 см провода, и установить на конце разъем ХТ30.

После тестовой установки пластины на свое место, обнаружилось, что неплохое место для фиолетовой платы есть сверху текстолитовой пластины. Правда держаться там она уже будет не на болтиках, а на двух пластиковых хомутиках. Но это не критично, и вполне приемлемо.

К ней также был припаян провод с ХТ30.

А от модуля подогрева я пустил провод со сдвоенным разъемом ХТ30 на конце. Я просто взял два разъема, наждачкой сошкурил все надписи, чтобы смежные стенки стали плоскими, и склеил их суперклеем. На контактах сделал перемычки, и привел 1 провод 2*1,5 мм².

На все детали на платах, которые могут вибрировать и отвалиться - дроссели, подстроечные резисторы, радиаторы, конденсаторы - я нанес герметик. Всё это приклеено и задемпфировано герметиком к плате.

На фотографии выше видно, что повышающий преобразователь не касается своей задней стенкой текстолитовой пластины. Я оставил зазор для охлаждения, там расстояние 2,7 мм.

Позже, я наклею на его стенку медный радиатор от SSD M2. Они имеют размер 20*70 мм, в толщину есть от 1,5 до 6 мм с шагом 0,5.

Я заказал два по 1,5 мм.

Я не рассказал про кнопку включения-выключения.

Ей пришлось подрезать контакты, потому что они упирались в сборку.

Для нее нашлось идеальное место прямо в центре передней стенки. Я удалил оттуда стравливающий клапан, он все-равно не нужен, и рассверлил отверстие до 12 мм.

К кнопке припаял провод с разъемом для БМС, и провод для световой индикации. На последний припаял клеммы под винт М3, и затем прикрутил под болты на модуле подогрева.

Далее, нужно вырезать из текстолита 1мм прямоугольник, высотой со сборку, и шириной в 2/3 ширины сборки, и вставить его между передней стенкой чемодана (в которой силовые разъемы и кнопка) и сборкой. Это предохранитель, на случай удара, падения или иного механического повреждения, чтобы оголенные части разъемов в местах пайки, не пробили ячейки. Если это произойдет, то скорее всего, будет пожар. Сами по себе LiFePo4 аккумуляторы не горят, но в случае замыкания, там будет такая температура, что загорится всё вокруг них.

Алгоритм работы кнопки нужно настроить, и это возможно только с компьютера. На телефоне таких настроек нет.

Нам понадобится шнур с конвертером USB-UART или USB-RS485. Покупайте только фирменный, он сразу с нужным разъемом. Но фирменные тоже бывают разные, обязательно уточните у продавца, подойдет ли он к вашей BMS.

Нужно установить драйвер UART или RS485, и программу BMS-Tool V1.14.59. Подходящих программ несколько, но эта из них самая понятная.

Открываем порт, подключаемся, идем в раздел Manufacturing, в правом столбце видим настройку Key logic. Это и есть кнопка включения. Есть следующие опции: выключение заряда, разряда и отправка в сон БМСки. Эти опции можно комбинировать. Я выбрал, как видно на фото - отключение разряда и отправку в сон. А заряд решил не отключать. Пусть выключенный аккумулятор будет возможно зарядить. Так безопаснее и как будто, практичнее.

Алгоритм работы подогрева можно настроить и с телефона. Я установил включение при 0 и выключение при +5 градусах.

Аккумулятор собран!

Теперь тестируем заряд.

Всё работает.

Функция ограничения максимального вольтажа аккумулятора, настраиваемая в БМСке очень полезна для продления жизни аккума. Выставляем 14,2 вольта, и можем заряжать его любой зарядкой, хоть на 15 вольт. При достижении 14,2, он прекратит заряд, а зарядное устройство покажет что он завершен. Стандартный вольтаж завершения зарядки LiFePo4 аккума - 14,6в, но лучше поставить 14,2. Он зарядится на 1% меньше, но это значительно продлит его ресурс.

Надеюсь, что мой опыт кому-нибудь пригодится. Сейчас носимые аккумуляторы достаточно востребованы, а инструкций по сборке на русском языке нет, и каждый собирает в меру своего понимания. Я постарался показать, как можно собрать себе аккумулятор, какие опции в нем могут быть полезны, и что нужно для интеграции каждой из них.

The end