Naredite 4S litijevo baterijo z BMS: 6 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Ogledal sem in prebral več kot eno vadnico ali navodila za uporabo litij-ionskih baterij in baterijskih sklopov, vendar v resnici nisem videl tiste, ki bi vam dala veliko podrobnosti. Kot novinec sem imel težave pri iskanju dobrih odgovorov, zato je bilo veliko tega poskusov in napak (in isker).

Ko sem se za projekt odločil zgraditi baterijo iz 18650 litij -ionskih celic, sem razstavil svojo staro baterijo prenosnega računalnika, iz nje odstranil baterije in jih spajal s kovinskimi trakovi v baterijo. Vendar sem ob prvem poskusu izvedel, da ni tako enostavno. Litij -ionske baterije niso podobne nikelj -metal -hidridnim, svinčevim ali kadmij -nikelovim. Občutljivi so na prekomerno praznjenje, prekomerno polnjenje in kratek stik, zato potrebujejo posebno skrb, da se preprečijo pregrevanje, taljenje ali eksplozija.

Zakaj jih uporabljati? Res so odlični za projekte, ker imajo višjo napetost kot druge kemike in imajo veliko energije, kar pomeni, da jih lahko uporabite manj, kot če bi uporabljali nikelj -kovinski hidrid ali nikelj -kadmijeve celice (le 1,2 volta). Baterije za električna orodja in baterije za električna vozila so iz tega razloga izdelane iz litij -ionskih celic. Prihajajo v vseh oblikah in velikostih ter zmogljivostih. Visokokakovostne celice lahko prenesejo visoke stopnje praznjenja nad 20 amperov in dobro delujejo v več konfiguracijah celic. Prav tako jih lahko dobite poceni ali brezplačno, če se ozrete naokoli, saj ima skoraj vsak prenosnik litij -ionsko baterijo, ki jo ljudje včasih zavržejo, ker je "mrtva", vendar je v njej morda še veliko življenja.

Gradim paket 4S2P, ki ima 4 celice zaporedno in 2 vzporedno za 8 celic. Tako boste dobili polno polnilno napetost 16,8 voltov, nazivno 14,8 voltov in izpraznjeno moč 12 voltov ter podvojili kapaciteto serijskih celic. Ima tudi sistem za upravljanje baterij, ki je potreben za zaščito celic in nemoteno delovanje. Ta projekt sem lahko zaključil za približno 20 USD. Poleg tega mi je uspelo!

Torej, začnimo! Vključene bodo povezave do materialov, ki sem jih uporabil.

1. korak: Materiali, orodja in varnost

Litijeve ionske celice so precej neškodljive, vendar morate upoštevati nekatere varnostne ukrepe. Izogibajte se njihovemu kratkem stiku in bodite previdni pri spajkalniku in orodju.

Za orodje potrebujete spajkalnik z močjo najmanj 30 vatov, digitalni multimeter, odstranjevalce noža ali žice, stranske rezalnike ali rezalnike.

Nato nekaj dobre kakovosti spajkanja, kot je ta: https://www.ebay.com/itm/Kester-44-Rosin-Core-Sold… To je nekaj najboljšega, kar lahko dobite za elektroniko.

Drugi potrebni predmeti so seveda nekaj 18650 litij-ionskih baterij, bodisi stari komplet prenosnih računalnikov, ali nekateri podobni:

Čisti nickle trakovi, kot so ti:

Sistem/plošča za upravljanje baterij:

Vtični vtiči 4S balance:

Dekanski priključki tipa T (ali priključki XT60):

Polnilnik za ravnotežje za polnjenje akumulatorja:

Drugi različni predmeti so bili žica velikosti 18 (premer 1,02 mm), žica velikosti 26 (premer 0,40 mm) do žica 24 mm (0,51 mm), maskirni trak in ali električni trak ali toplotno skrčljiva folija.

2. korak: Baterije

Najprej boste potrebovali nekaj litij-ionskih baterij velikosti 18650. Ker delam tako poceni, sem poiskal stare baterije za prenosne računalnike in na skladišču varčevalnih izdelkov našel 9-celični paket Dell za manj kot 3 USD. Ta paket je bil sestavljen iz nekaj kakovostnih rdečih celic blagovne znamke Sanyo. Preveril sem podatkovni list in so precej standardne zmogljivosti 2200 mAh in so ocenjene za 4 ampere. Ni slabo. Da, bili so precej mrtvi (pod 2 volti v vsaki celici), vendar sem jih lahko oživil. Ustvarjam še en Instructable, ki vam pove, kako to storiti. Nove celice lahko kupite na eBayu ali Amazonu, vendar so lahko za dobre blagovne znamke drage. Izogibajte se tistih, ki oglašujejo kapaciteto 5000 ali 9800 mAh. Verjetno gre za celice blagovne znamke, ki v tovarni niso uspele pri preizkusih kontrole kakovosti in imajo lahko kapaciteto 1000 ali celo 900 mAh. Ponovno so preimenovani in ponovno prodani s popustom. Če ste uporabili staro baterijo prenosnega računalnika, morate odstraniti stare priključke iz sponk. Za to uporabite stranske rezalnike.

3. korak: Povezovanje celic

Nato potrebujete način, da celice zlepite skupaj. Uporabite lahko jeklene spajkalne jezičke ali trakove. Uporabljam čiste trakove iz niklja, ne jekla z nikljano prevleko, ker ima jeklo pri visokih tokovih večjo odpornost kot nikel, kar lahko povzroči kopičenje toplote. Spajam jih na celice. To ni priporočljiv način, saj če spajkalnik držite na celici predolgo, se celica poškoduje in izgubi zmogljivost. Najboljši način je, da uporabite namensko izdelan varilnik, kot je ta:

Vendar, če ne naredite veliko baterij in lahko upravičite porabo 200 USD ali več za enega, je spajkanje v redu. Samo previdno.

Za spajkalnik priporočam vsaj 30 -vatni likalnik in dobro spajkanje. Dobra spajka je ključnega pomena. Za to ne uporabljajte spajka brez svinca, ker ima višjo temperaturo taljenja. Tudi šibkejši spajkalnik se ne bo dovolj segrel, da bi se celice pravilno prilepile na trakove.

Za izdelavo akumulatorja vzamemo 4 celice zaporedno in dodamo vzporedno celico, tako da imamo napetost in kapaciteto na celico podvojeno. Glejte zgornji diagram za povezovanje celic. Edini omejevalni dejavnik je, da morajo biti vse celice enake. Tudi pri BMS bi neenake zmogljivosti povzročile, da se ena celica neenakomerno napolni in izprazni, kar bi lahko povzročilo, da bi ta celica in druge hitreje odpovedale. Zato je dobro uporabljati baterije za prenosne računalnike, saj so jih vedno uporabljali skupaj.

Če želite spajkati celice, raztrgajte pozitivne in negativne sponke celic in nanesite majhno količino spajkanja. Nato razvrstite celice v ustrezen vrstni red za serijsko/vzporedno povezavo, kot je prikazano na diagramih. Celice sem za to lepil z lepilnim trakom, lahko pa uporabite tudi distančnike za baterije.

Odrežite nickle trakove na pravilno dolžino, da povežete celice skupaj. Za to sem uporabil nekaj stranskih rezalnikov, vendar delujejo tudi kositrni zarezi ali rezalniki za pločevino. Spajkajte na vsak konec traku in trak spajkajte na sponke baterije. Spajkalnika ne držite predolgo, le toliko, da se spajk stopi. Celice sem pred spajkanjem končnih spojev zlepil, da so pravilno poravnane.

4. korak: Povezave plošče in ravnotežja BMS

Če želite kar najbolje izkoristiti baterijo in preprečiti njeno predčasno odpoved, morate dodati način, da zagotovite, da so zaščiteni in pravilno napolnjeni. Litijeve ionske ali polimerne celice je treba zaščititi pred izpraznitvijo ali prekomerno, kar je lahko zelo slabo. To naredi sistem/plošča za upravljanje baterij ali BMS. To je naprava, ki združuje zaščito baterij za več celičnih baterij, kot jih gradimo. Imenuje se sistem za upravljanje baterij ali na kratko BMS. To je naprava, ki ščiti celice pred in pod praznjenjem, trenutnimi konicami in kratkimi stiki. Obstaja veliko različnih vrst in konfiguracij plošč BMS za različne razporeditve celic in aplikacije. Uporabljam ploščo 4S BMS, ki je ocenjena za 10 amperski delovni tok, kar je v redu za mojo uporabo (100 -vatna LED svetilka).

Povezovanje je enostavno. Ko je naša baterija spajkana, moramo z multimetrom izmeriti napetosti v serijskih celicah. Za pozitivno stanje baterije morate imeti 14,8 voltov, 3,7 voltov, 7,4 voltov in 11,1 voltov. Obstaja 5 priključkov za 4S ravnotežni vtič: enega za pozitivno baterijo ali celico #4, eno za negativno, celico #1, celico #2 in celico #3. Izmerite jih tako, da postavite negativno sondo na negativno stran embalaže in merite čez povezave. Ko se vsi ujemajo, lahko žice za ravnotežje spajkate iz vsake povezave na pravilne blazinice na BMS.

Za priključke tehtnice sem uporabil žico 26 (premer.40 mm) in izhodne obremenitve akumulatorja +/- in obremenitve 18 merilnikov (premer 1,02 mm), saj bodo prenašali skoraj 10 amperov toka. Za priključke ravnotežja lahko uporabite manjše žice, saj ne prenašajo skoraj nobenega toka, le ustrezno napetost iz priključkov. Za to pa ne bi šel pod 26. Ko priključite paket, lahko priključite kable za uravnoteženje na ustrezne izhode baterije.

5. korak: polnjenje ravnotežja

Zdaj, ko imamo vse povezano, lahko paket povežemo s polnilnikom in se prepričamo, da se napolni. Tako boste vedeli, ali so vaše povezave napačne, ker se vaš polnilnik ne bo polnil in vas opozoril na napačne napetostne povezave.

Za začetek potrebujemo polnilnik za litijeve baterije. Noben drug polnilnik za to ne bo deloval, ker mora imeti način ravnotežja! Uporabljam kitajski klon SkyRC iMax B6. Ne, to ni res, vendar se mi je zdelo, da kopija dobro deluje. Pozitivni in negativni kabel akumulatorja priključite na polnilnik. Moj polnilnik ima banana vtiče s priključkom tipa Deans T, ki se poveže z različnimi priključki. Uporabite lahko sponke ali žico aligatorja v vtiču za polnilnik, na primer Dekanu ali XT60. Uporabljam priključek Deans in ga povežem z izhodi na plošči za ravnotežje. Prepričajte se, da tukaj priključite polnilnik, ker BMS potrebuje 12,6 -voltni signal, da se aktivira. Če nameravate to uporabiti kot odstranljivo baterijo, priključite izhod na kateri koli priključek, ki ga bo uporabljala vaša naprava. Svoje povezujem s priključki za lopate in vtičem Dekanov, ker bo večinoma trajno pritrjen na moj projekt.

Vaš polnilnik je lahko drugačen, vendar tako deluje za skoraj vse klone polnilnika SkyRC iMax B6. Kabel za uravnoteženje priključite v vtičnico 4S na polnilniku. Deluje samo na en način in je označen za pozitivne in negativne strani baterije. Priključite polnilni kabel in nastavite način polnjenja na "Balance". Prepričajte se, da je polnilnik nastavljen tudi na način "4S". Ker gre za paket 4400 mAh, rad nastavim polnilni tok na 1/2 ali manjše vrednosti največjega toka, torej od 2 do 2,2 ampera. Uporabljam 1.5, ker je to test. Te baterije so precej napolnjene, zato so napetosti visoke. Ko teče, bi morali videti, da se celice 4 serije polnijo enako, znotraj 0,1 do 0,2 voltov drug od drugega. Ko se polnjenje konča, morajo biti vse celice pri isti napetosti, kar je 4,2 volta. Na paketu mora biti prikazana napetost polnega polnjenja 16,8 voltov. Ko je pri nazivni napetosti, je 14,8 voltov (3,7 voltov na celico). Če ga polnite prvič, pri prvem polnjenju začnite z nastavitvijo nizkega toka, nato pa ga pri ponovnem polnjenju povečajte.

6. korak: Zaključek

To je to! Naredili ste funkcionalno in zanesljivo litij -ionsko baterijo, podobno paketu LiPo 4S 5000 mAh za delček stroškov! Da, potrebujete polnilnik, če pa imate naokoli staro baterijo za prenosni računalnik, nekaj žice, polnilni vtič in jezičke za spajkanje, potem za začetek potrebujete le BMS, ki stane okoli 10 USD ali manj, če ga kupite pri Kitajska. To me je stalo približno 24 USD. Še ceneje bi bilo, če bi vse dobil s Kitajske, vendar nisem hotel čakati mesec dni, da bodo deli prišli sem! Polnilnik, spajkalnik, multimeter, spajkanje, orodje in žice sem že imel, zato sem moral kupiti le:

Baterija za prenosni računalnik

BMS plošča

Vtiči za ravnotežje

Nickle trakovi

Bilo je ceneje kot nakup paketa LiPo in je bilo bolj praktično, ker sem potreboval nekaj, kar bi ustrezalo mojemu projektu. Poleg tega je zabavno in pri tem sem se veliko naučil!

Upam, da vam je ta vodnik všeč, predvsem pa upam, da veste več, kot ste vedeli, preden ste ga prebrali. To je moj prvi poskus, zato prosim komentirajte in mi sporočite, kako mi je šlo, ali pa bi lahko bilo v prihodnje bolje! Hvala za branje!