„Pasidaryk pats“4S ličio baterijų paketas su BMS: 6 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Žiūrėjau ir skaičiau ne vieną pamoką ar instrukciją apie ličio jonų baterijas ir akumuliatorių paketus, bet tikrai nemačiau tos, kuri suteiktų daug detalių. Kaip naujokas, man buvo sunku rasti gerų atsakymų, todėl daug kas buvo bandymai ir klaidos (ir kibirkštys).

Kai aš nusprendžiau projektui iš 18650 ličio jonų elementų sukurti akumuliatorių, išardžiau seną nešiojamojo kompiuterio bateriją, išėmiau baterijas, lituodavau jas kartu su metalinėmis juostelėmis į akumuliatorių. Tačiau pirmą kartą sužinojau, kad tai nebuvo taip paprasta. Ličio jonų baterijos nėra panašios į nikelio metalo hidrido, švino rūgšties ar nikelio kadmio baterijas. Jie yra jautrūs per dideliam išsikrovimui, perkraunimui ir trumpam jungimui, todėl jiems reikia ypatingos priežiūros, kad jie neperkaistų, netirptų ar nesprogtų.

Kodėl juos naudoti? Jie tikrai puikiai tinka projektams, nes turi didesnę įtampą nei kitos chemijos ir turi daug energijos, o tai reiškia, kad galite jų sunaudoti mažiau nei tuomet, jei naudojate nikelio metalo hidridą ar nikelio kadmio elementus (tik 1,2 volto). Elektrinių įrankių baterijos ir elektrinių transporto priemonių baterijos yra pagamintos iš ličio jonų elementų. Jie būna įvairių formų, dydžių ir pajėgumų. Aukštos kokybės elementai gali atlaikyti aukštą, daugiau nei 20 amperų, iškrovimo greitį ir puikiai tinka kelių elementų konfigūracijose. Taip pat galite juos įsigyti pigiai arba nemokamai, jei apsižvalgysite, nes beveik kiekviename nešiojamajame kompiuteryje yra ličio jonų baterija, kurią žmonės kartais išmeta, nes ji „negyva“, tačiau gali likti daug gyvybės.

Aš kuriu 4S2P paketą, kuriame yra 4 ląstelės nuosekliai ir 2 lygiagrečiai 8 ląstelėms. Tai suteiks jums pilną 16,8 voltų įkrovimo įtampą, nominalią 14,8 voltų įtampą ir 12 voltų iškrovą ir dvigubai padidins serijos elementų talpą. Jis taip pat turi akumuliatoriaus valdymo sistemą, kuri yra būtina norint apsaugoti ląsteles ir tinkamai veikti. Aš galėjau užbaigti šį projektą už maždaug 20 USD. Be to, man pavyko!

Taigi, pradėkime! Bus įtrauktos nuorodos į mano naudojamas medžiagas.

1 žingsnis: medžiagos, įrankiai ir sauga

Ličio jonų elementai yra gana nekenksmingi, tačiau jums reikia imtis tam tikrų atsargumo priemonių. Venkite jų trumpinti ir būkite atsargūs su lituokliu ir įrankiais.

Įrankiams jums reikia ne mažiau kaip 30 vatų lituoklio, skaitmeninio multimetro, peilių ar vielos nuėmiklių, šoninių pjoviklių ar nuplovimo pjaustytuvų.

Toliau, kai kurie geros kokybės lydmetaliai, tokie kaip šis:

Kiti būtini elementai, žinoma, yra kai kurios 18650 ličio jonų baterijos, senas nešiojamojo kompiuterio paketas arba kai kurie iš šių:

Tokios grynos nikelio juostelės:

Akumuliatoriaus valdymo sistema/plokštė:

4S balanso kištukinės jungtys:

„Deans“T tipo jungtys (arba XT60 jungtys):

Balanso įkroviklis akumuliatoriui įkrauti:

Kiti įvairūs daiktai buvo 18 gabaritų (1,02 mm skersmens), 26 gabaritų (.40 mm skersmens) iki 24 gabaritų (.51 mm) viela, maskavimo juosta ir arba elektrinė juosta arba termiškai susitraukianti plėvelė.

2 žingsnis: Baterijos

Pirma, jums reikės 18650 dydžio ličio jonų baterijų. Kadangi tai darau pigiai, ieškojau senų nešiojamųjų kompiuterių baterijų ir aptikau 9 elementų „Dell“paketą taupymo sandėlyje už mažiau nei 3 USD. Šią pakuotę sudarė geros kokybės raudonos „Sanyo“prekės ženklo ląstelės. Patikrinau duomenų lapą ir jie yra gana standartinės 2200 mAh talpos ir skirti 4 amperų iškrovimo srovei. Neblogai. Taip, jie buvo beveik negyvi (po 2 voltus kiekvienoje kameroje), bet man pavyko juos atgaivinti. Aš sukuriu kitą instrukciją, kuri jums pasakys, kaip tai padaryti. Galite nusipirkti visiškai naujų „eBay“ar „Amazon“elementų, tačiau geriems prekių ženklams jie gali būti brangūs. Laikykitės atokiau nuo tų, kurie reklamuoja 5000 arba 9800 mAh talpą. Jie tikriausiai yra firminiai elementai, kurie gamykloje neišlaikė kokybės kontrolės testų ir gali turėti 1000 ar net 900 mAh talpos. Jie pervardijami ir perparduodami su nuolaida. Jei naudojote seną nešiojamojo kompiuterio bateriją, turite išimti senas jungtis iš gnybtų. Norėdami tai padaryti, naudokite šoninius pjaustytuvus.

3 žingsnis: ląstelių sujungimas

Toliau jums reikia būdų, kaip sujungti ląsteles. Galite naudoti plieninius litavimo skirtukus arba nikelio juostas. Aš naudoju grynas nikelio juosteles, o ne nikeliuotą plieną, nes esant didelei srovei plienas turi didesnį atsparumą nei nikelis, o tai gali sukelti šilumos kaupimąsi. Lituoju juos prie ląstelių. Tai nėra rekomenduojamas būdas, nes jei per ilgai laikysite lituoklį ant elemento, jis sugadins elementą ir praras jo talpą. Geriausias būdas yra naudoti specialiai tam skirtą suvirintoją:

Tačiau, jei nepadarysite daug akumuliatorių ir negalėsite pateisinti 200 USD ar daugiau, litavimas yra gerai. Tik būk atsargus.

Lituokliui rekomenduoju bent 30 vatų geležį ir gerą lydmetalį. Geras lydmetalis yra labai svarbus. Šiam tikslui nenaudokite lydmetalio be švino, nes jis turi aukštesnę lydymosi temperatūrą. Be to, silpnesnis lituoklis nebus pakankamai karštas, kad tinkamai sujungtų ląsteles su nikelio juostelėmis.

Norėdami sukurti akumuliatorių, mes paimame 4 elementus nuosekliai ir pridedame lygiagretų elementą, todėl turime dvigubą įtampą ir talpą kiekvienam elementui. Žiūrėkite aukščiau pateiktą schemą, kaip sujungti ląsteles. Vienintelis ribojantis veiksnys yra tas, kad visos ląstelės turi būti vienodos. Net naudojant BMS, dėl nevienodų pajėgumų viena ląstelė nevienodai įkraunama ir išsikrauna, todėl ta ląstelė ir kitos gali greičiau sugesti. Štai kodėl gerai naudoti nešiojamojo kompiuterio baterijas, nes jos visada buvo naudojamos kartu.

Norėdami lituoti ląsteles, suplėšykite teigiamus ir neigiamus ląstelių galus ir užtepkite nedidelį kiekį lydmetalio. Tada išdėstykite langelius tinkama serijinio/lygiagrečiojo ryšio tvarka, kaip parodyta diagramose. Ląstelės suklijavau kartu su maskavimo juosta, tačiau taip pat galite naudoti akumuliatoriaus tarpiklius.

Iškirpkite tinkamo ilgio nikelio juosteles, kad sujungtumėte ląsteles. Aš tam naudoju kai kuriuos šoninius pjaustytuvus, tačiau skardos ar skardos pjaustytuvai taip pat tinka. Ant kiekvieno juostelės galo uždėkite lydmetalį, o lituokite juostelę prie akumuliatoriaus gnybtų. Nelaikykite lituoklio per ilgai, tik tiek, kad lydmetalis ištirptų. Prieš lituodamas galutines jungtis, suklijavau ląsteles, kad jos būtų tinkamai sulygiuotos.

4 žingsnis: BMS plokštės ir balanso jungtys

Jei norite maksimaliai išnaudoti akumuliatoriaus paketą ir kad jis nesugestų per anksti, turime pridėti būdą, kaip įsitikinti, kad jie yra apsaugoti ir tinkamai įkrauti. Ličio jonų arba polimerų elementai turi būti apsaugoti nuo per mažo ar per didelio išsikrovimo, o tai gali būti tikrai blogai. Tai atlieka akumuliatoriaus valdymo sistema/plokštė arba BMS. Tai prietaisas, apjungiantis kelių elementų baterijų apsaugą, kaip mes kuriame. Jis trumpai vadinamas akumuliatoriaus valdymo sistema arba BMS. Tai prietaisas, apsaugantis ląsteles nuo per didelio ir žemo iškrovimo, srovės šuolių ir trumpojo jungimo. Yra daug skirtingų tipų ir konfigūracijų BMS plokščių, skirtų įvairiems ląstelių išdėstymams ir programoms. Aš naudoju 4S BMS plokštę, skirtą 10 amperų darbinei srovei, o tai tinka mano programai (100 vatų LED žibintuvėlis).

Jį lengva prijungti. Kai mūsų baterija yra sulituota, turime matuoti įtampą tarp serijos elementų multimetru. Turėtumėte turėti 14,8 voltų, jei akumuliatorius yra teigiamas, 3,7 V, 7,4 V ir 11,1 volto. Yra 5 jungtys 4S balanso kištukui: viena skirta akumuliatoriaus teigiamam arba 4 elementui, viena neigiamai, #1, #2 ir 3. Išmatuokite juos, uždėdami neigiamą zondą į neigiamą pakuotės pusę ir išmatuodami jungtis. Kai jie visi sutampa, galite lituoti balansavimo laidus iš kiekvienos jungties į tinkamas BMS trinkeles.

Aš naudoju 26 gabarito laidą (.40 mm skersmens) balansinėms jungtims ir 18 gabaritų (1,02 mm skersmens) akumuliatoriaus +/- ir apkrovos išėjimams, nes jie valdys beveik 10 amperų srovę. Balanso jungtims galite naudoti mažesnį laidą, nes jie beveik nesinaudoja srove, o tik atitinkama jungčių įtampa. Nors aš nesileisčiau žemiau 26 matuoklio. Prijungę paketą, galite prijungti balansavimo kištuko laidus prie tinkamų akumuliatoriaus išėjimų.

5 žingsnis: subalansuokite įkrovimą

Dabar, kai viskas yra prijungta, galime prijungti savo paketą prie įkroviklio ir įsitikinti, kad jis įkraunamas. Taip žinosite, ar jūsų jungtys neteisingos, nes jūsų įkroviklis neįkraus ir įspės jus apie netinkamas įtampos jungtis.

Norėdami pradėti, mums reikia balansinio įkroviklio ličio baterijoms. Joks kitas įkroviklis tam nepadės, nes jis turi turėti balanso režimą! Aš naudoju kinišką „SkyRC iMax B6“kloną. Ne, tai nėra tikrasis sandoris, bet man atrodė, kad kopija veikia puikiai. Prijunkite teigiamą ir neigiamą akumuliatoriaus laidus prie įkroviklio. Mano įkroviklis turi bananų kištukus su „Deans“T tipo jungtimi, kuri jungiasi prie įvairių jungčių. Įkroviklio kištuke, pvz., „Deans“ar „XT60“, galite naudoti aligatoriaus spaustukus ar laidą. Aš naudoju „Deans“jungtį ir prijungiau ją prie balanso plokštės išėjimų. Įsitikinkite, kad būtent čia prijungiate įkroviklį, nes BMS reikia 12,6 voltų signalo, kad jis įsijungtų. Jei ketinate tai būti nuimama baterija, prijunkite išvestį prie bet kurios jūsų įrenginio jungties. Aš jungiu kasyklą su kastuvinėmis jungtimis ir „Deans“kištuku, nes jis dažniausiai bus nuolat pritvirtintas prie mano projekto.

Jūsų įkroviklis gali būti kitoks, tačiau taip jis veikia beveik kiekvienam „SkyRC iMax B6“įkroviklio klonui. Įjunkite balansavimo laidą į įkroviklio 4S lizdą. Jis veikia tik vienu būdu ir yra pažymėtas teigiamoms ir neigiamoms akumuliatoriaus pusėms. Prijunkite įkroviklio laidą ir nustatykite įkrovimo režimą į „Balansas“. Įsitikinkite, kad įkroviklis taip pat nustatytas į „4S“režimą. Kadangi tai yra 4400 mAh pakuotė, man patinka nustatyti įkrovimo srovę iki 1/2 ar mažesnės maksimalios srovės vertės, taigi nuo 2 iki 2,2 amperų. Aš naudoju 1.5, nes tai yra testas. Šios baterijos yra beveik visiškai įkrautos, todėl įtampa yra didelė. Kai jis veikia, turėtumėte matyti, kad 4 serijos elementai įkraunami vienodai, 0,1–0,2 volto atstumu vienas nuo kito. Pasibaigus įkrovimui, visi elementai turi būti tos pačios įtampos, kuri yra 4,2 volto. Pakuotė turėtų nuskaityti 16,8 voltų pilną įkrovimo įtampą. Kai jis yra nominalioje įtampoje, jis yra 14,8 volto (3,7 volto vienoje ląstelėje). Jei įkraunate pirmą kartą, pirmą kartą pradėkite nuo silpnos srovės nustatymo, tada pakraukite jį, kai vėl įkrausite.

6 žingsnis: Išvada

Viskas! Jūs padarėte funkcionalią ir patikimą ličio jonų bateriją, panašią į 4S 5000 mAh „LiPo“pakuotę už nedidelę kainą! Taip, jums reikia įkroviklio, bet jei turite seną nešiojamojo kompiuterio akumuliatorių, kai kuriuos laidus, įkrovimo kištuką ir litavimo skirtukus, jums tereikia pradėti BMS, kuris kainuoja apie 10 USD ar mažiau, jei perkate jį iš Kinija. Tai man kainavo apie 24 USD. Dar pigiau būtų, jei visa tai gaučiau iš Kinijos, bet nenorėjau laukti mėnesio, kol dalys bus čia! Aš jau turėjau įkroviklį, lituoklį, multimetrą, lydmetalį, įrankius ir laidus, todėl turėjau nusipirkti tik:

Nešiojamojo kompiuterio baterija

BMS plokštė

Balansiniai kištukai

Nikelio juostelės

Tai buvo pigiau nei pirkti „LiPo“paketą ir buvo praktiškiau, nes man reikėjo kažko, kas tiktų mano projektui. Be to, tai smagu ir aš daug išmokau tai darydama!

Tikiuosi, kad jums patinka šis vadovas ir, svarbiausia, tikiuosi, kad žinote daugiau nei žinojote prieš skaitydamas. Tai pirmas mano bandymas, todėl pakomentuokite ir praneškite man, kaip man sekėsi, arba gali būti geriau ateityje! Ačiū, kad skaitote!