220V 1200w 戶外電源 DIY組裝 磷酸鐵鋰 32700 電池

關於自組電池安全性問題,雖然電池是直流電,不過在組裝中

,還是有一定危險性,任何的短路都可能讓電池或者

線材燃燒,請務必小心。



需要的材料

逆變器主機 輸出220V 1200W 輸入24V x1

矽膠線 8 Awg 紅與黑  x2米

24V 8串 磷酸鐵鋰充電器(29.2V)品字頭 x1

8串 3.2V 磷酸鐵鋰保護版板 100A x1

鍍鎳鋼帶 厚0.12 寬6mm x1

鍍鎳鋼帶 厚0.12 寬8mm x1

IFR32700 磷酸鐵鋰電池 x 24

32700 青稞紙 x2

32700 3聯支架 x16

60A銅端子 x4


庫倫表 80V 100A x1

USB QC3.0 帶開關 線材有保險絲 x1

保險絲管座 5 x 20 x1

DC金屬母座 5.5 x 2.1

圓形船型開關 23mm x1

方形船型開關 6腳 25.5x31mm x1 


其他

高溫膠帶(金手指膠帶)

熱縮套

PVC 熱縮膜

電池固定泡棉

塑膠片

絕緣膠帶


  • 逆變器說明

逆變器就直接選了最大瓦數1200w,輸入電壓是24V,

建議還是選24V,因為12V同樣瓦數輸出,電流需要大上一倍,

所以線材與端子還有保護板都需要更大。

另外就是逆變器的效率問題,24V的轉換效率會較好一些。


  • 電池說明


磷酸鐵鋰 32700單顆的價格約11rmb,容量6000mAh,比起

21700還便宜,唯一的缺點就是體積較大。

資料上給出最大放電為18A(3C),瞬間最大放電是30A(5C)

電池組3並聯最大放電電流為18A x 3 得到54A,

因此最少要選用可耐用60A電流的端子與線材。




  • 保護板說明
保護板同口24V 8串 磷酸鐵鋰電池專用

因為輸出最大電流是54A,不過保護板還是要稍微大一些,

所以直接買了100A,其他品牌還有些藍牙或者wifi功能的,

就依照自己的需求挑選。

同口跟異口指的是充電與放電,同口就是充放電都同樣的兩條線,

異口是充電與放電各別兩條線,所以會有四條線。

這邊建議最好買同口,也比較符合逆變器的充電孔接線。




  • 矽膠線說明

這邊選用了8Awg的矽膠線,賣家資料上是寫最大電流為190A,

不過查詢Awg線規表,60ºC情況下大概是70A(實心線),多芯線

可以能要下修一點。

矽膠線在淘寶上也蠻多家的,就自行挑選,因為只買了紅黑各2米,

用量也不多。


  • 鍍鎳鋼帶說明
這邊都使用厚度0.12mm,寬度是8mm跟6mm,厚度部分取決於

點焊機的焊接能力,我這部點焊機最多可以到0.15mm厚度,

不過0.15mm點焊穩定度不是太好,在0.12mm最穩定,所以才使用0.12mm

,如果點焊機可以點焊0.2mm鍍鎳鋼帶,或者是純鎳帶,那建議還是

使用0.2mm的厚度較優。


  • 銅端子說明
60A銅端子開孔8.3mm,跟逆變器上的接點固定螺絲大小有點差距,

主要還是逆變器上的接點沒有設計的很好。


  • 24V充電器說明
8串磷酸鐵鋰電池充電器,滿電電壓為29.2V,單顆電壓為29.2/8得到

3.65V,這邊我買的是輸出5A。




LiFePO4 磷酸鐵鋰電池 32700



32700 青稞紙


先量測所有電池電壓,確保電壓都相同,這邊量測電壓是3.26V


電壓較低的,就使用充電器充電,記得使用磷酸鐵鋰電專用充電器。



因為體積重量較大,所以建議使用支架組裝。



使用8mm與6mm鍍鎳鋼帶連接。



在購買電池之前,就有稍微用3D圖規劃了一下,各個端點的位置,

左側為負極B-,右側為正極B+,剩餘的為保護板排線接線位置。


點焊時請務必不要讓電池短路,或者連接錯誤的端點。此步驟務必小心

做好絕緣。


正面

背面



2021/12/27 經過1200w測試,會在電池組背面紅圈區域產生較高的溫度,

所以又再用鎳帶點焊上去,原本是0.12就變成0.24的厚度。




點焊完成量測各組電壓,以及位置是否正確


接著將保護板排線逐條焊接,完成之後,務必要先量測接點是否正確,

並且測試B-跟B+的電壓是否為電池電壓x8。

影片中電池電壓3.26V x 8 =26.08V 與實測電壓為26.1V相近



正極B+與負極B-出線,採用分流方式,預先量測好需要的矽膠線長度,

把銅端子頭壓接好,壓接完成後上錫填滿。

這種端子頭有專用的壓線鉗,不過我沒有購買,所以直接用老虎鉗壓緊,

壓完之後要拉拉看線材是否會鬆脫,不鬆脫才算有壓緊,因為線材不長,

使用60W的電烙鐵,就可以上錫。

之後將鎳片上錫,焊接到矽膠線上,接著再點焊到電池上,可以防止

電烙鐵焊接時的溫度影響電池,務必不要採用單一個點連接,建議使用分流

方式。



不好固定的時候,可以用小型的磁鐵吸附鍍鎳鋼片固定位置。

正負極連接方式都相同。



100A保護板同口,保護板B-連接電池,C-作為負極輸出,

這個保護板為100A,接線方式原本採用電烙鐵焊接,不過60w的電烙鐵

很難上錫,所以最終採用銅端子鎖螺絲的方式連接。

這個100A的保護板,如果要輸出達100A,B-與C-的線材各需要兩條,所以

板子上有兩個鎖點。



逆變器正面

AC220V插座 x3

LED燈(下方開關控制) x1

USB(無開關控制) x2 

AC 錶(後面逆變器開關控制) x1

DC 錶(後面逆變器開關控制) x1



電池組裝完成之後,確定電壓都沒問題,就可以先接到逆變器上測試,

這個逆變器安裝算是很簡易,只要鎖上電池的正負極就可以了。

安裝電池時需要注意,下方為負極鎖點,散熱器整個為正極,

,務必不要讓負極接觸到散熱片,請先使用絕緣膠帶與塑膠片

做隔絕跟保護。






鎖上之後就先測試220V 1000W電熱壺


使用紅外線溫度槍量測表面溫度,檢查接點,端子,電池,保護板,

逆變器散熱片等溫度。

如果有熱顯像儀會更好判別溫度變化,這部分就自行選擇。


最後測試了這個電水壺燒開水的狀態,220V 1000W 煮水到開關跳開,

大約只需要3分鐘,測得最高溫為逆變器上的電容溫度接近50ºC,

電池跟線材都沒有太大溫度變化。


充電器請使用磷酸鐵鋰專用8串DC 29.2V


接著量測一下正負極輸出孔位,與充電孔是否一樣,務必不要接反。


接著確認充電孔端子正負極。


確認沒有問題就開始充電,也量測了充電器的表面溫度最大44.1ºC,充電狀態下,

充電器內部的風扇會運作,有風扇聲音才是正常,風扇不轉動,要馬上

關閉充電器。


確定各部份都可以正常使用後,就可以把電池封裝好,放入機殼中。

在安裝過程,使用絕緣膠帶將銅端子貼好,避免短路。




鎖上電池固定支架。


因為風扇的位置不好鎖上線材,所以先拆下風扇,鎖上正極之後再裝回風扇。


裝好之後同樣再做一次測試,檢查各個地方的溫度變化。


確認都正常無誤,就可以鎖上外殼。


整體重量在8.1kg 


測試小米直流扇,耗電量小,所以逆變器風扇不會開啟。


測試360W煮蛋器,逆變器風扇會開啟,當煮蛋器內部的溫控開關跳脫時,

逆變器風扇就會停止。



AC220V輸出正弦波,波型量測需要示波器,這部分我沒有器材,

所以無法量測,不過賣家的評價中,有其他買家有測試過波型,看起來

還OK。

最後是逆變器套件設計上的問題

缺點
  • 沒有組裝說明書
  • 電池與逆變器連接無保護開關,無法有效斷電。
  • 散熱器與正極連接問題,與負極端子過於靠近,端子頭鎖點過小
  • 無剩餘電量表
  • USB 無開關控制,一直處於耗電狀態,功率也過小。
  • 前方充電孔無蓋子遮蔽,不小心碰觸到金屬物容易使保險絲燒斷
  • DC錶無獨立控制開關,需要開啟逆變器時才顯示。
  • 後方太陽能孔無作用,只是預留孔位而已。




雖然磷酸鐵鋰電池相對三元鋰電池安全性較高,不過在組裝與安裝上

還是需要小心跟注意,就目前這個戶外電源的設計,安全性還是稍微

差一些,功能性也比市售的戶外電源少,是否要採用這個套件,就自行評估。


目前組裝的電池為24V 18Ah,在1000w使用下,預估只能使用18分鐘左右,

不過實際情況,之後再補測試。


總金額接近1100Rmb,加上運費等等,大約也要6000台幣的費用。



2021/12/28
  1. 加裝庫倫表
  2. 升級USB座
  3. 品字頭充電孔改為DC孔
  4. 更改LED開關位置
  5. 更改逆變器開關位置
  6. 變更充電器品字頭為DC孔




下圖是庫倫表採樣器,B-連接保護板輸出,P-作為負極輸出,

B+接電源正極,作為庫倫表電源。


原本品字頭的充電口,剛好可以放下庫倫表,所以就沿用原本的孔洞,在兩側

鑽小孔,鎖上螺絲,就可以固定庫倫表。




移除了原本的USB,此處需要開孔,然後用砂輪機鋸掉

原本的兩個螺絲柱,換成帶有開關的USB,,這樣就可以透過開關控制,

不需要一直處於耗電的狀態,而且這種USB帶有電壓顯示,所以也順便

移除原本的DC錶,將逆變器的開關,改到交流表下方,找了一顆大的船型

開關,兩側尺寸雖然差一點,不過塞進去之後還算蠻緊的。



庫倫表可以顯示剩餘電量,目前電壓,輸出電流,充電電流,電量百分比,

圖片中是測試800w的電器,就可以直接看出目前輸出電流為34.5A。


充電孔改為DC孔,就可以看得出目前充電電流4.88A。


變壓器同樣需要修改為DC孔輸出,因為充電電流會接近5A,所以DC母座,

選用的材質建議不要太差。


2021/12/29

1000w燒水測試,電水壺裝700cc的水,需要耗費21%的電量,

800w燒水測試,小型電火鍋裝1000cc的水,需要耗費32%電量。

最後測試了幾次煮水後,把電量都用光,直到保護板斷電,實際容

量非常接近18Ah,從完全沒電到電池充滿大約要3~4個小時,大致上

和計算的數據非常接近18Ah/4.8A =3.75h




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