Pengecas Sel Bateri Li-ion 4S 18650 Dikuasakan oleh Matahari: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

Motivasi untuk melaksanakan projek ini adalah untuk membuat stesen pengecasan sel bateri 18650 saya sendiri yang akan menjadi bahagian penting dalam projek tanpa wayar (kuasa bijak) masa depan saya. Saya memilih untuk mengambil jalan tanpa wayar kerana ia menjadikan projek elektronik mudah alih, kurang besar dan saya mempunyai timbunan 18650 sel bateri yang tersimpan.

Untuk projek saya, saya memilih untuk mengecas empat bateri li-ion 18650 sekaligus dan disambungkan secara bersiri yang menjadikannya susunan bateri 4S. Hanya untuk keseronokannya, saya memutuskan untuk memasang empat panel solar di atas peranti saya yang hampir tidak mengecas sel bateri … tetapi ia kelihatan sejuk. Projek ini dikuasakan oleh pengecas komputer riba ganti tetapi sumber kuasa lain yang melebihi +16.8 volt juga akan berfungsi. Ciri tambahan lain termasuk penunjuk pengecasan bateri li-ion untuk mengesan proses pengecasan dan port USB 2.0 yang digunakan untuk mengecas telefon pintar.

Langkah 1: Sumber

Elektronik:

• BMS 4S;
• Pemegang sel bateri 4S 18650;
• Penunjuk cas bateri 4S 18650;
• 4 pcs 18650 sel bateri li-ion;
• 4 pcs panel Suria 80x55 mm;
• Bicu wanita USB 2.0;
• Jack wanita pengecas komputer riba;
• Buck converter dengan ciri had semasa;
• Penukar buck kecil ke +5 volt;
• Butang taktil untuk penunjuk cas bateri;
• 4 pcs BAT45 Schottky dioda;
• 1N5822 Schottky diod atau yang serupa;
• 2 pcs suis SPDT;

Pembinaan:

• Lembaran kaca organik;
• Selak dan mur;
• Kurungan sudut 9 pcs;
• Engsel 2 pcs;
• Gam panas;
• Gergaji tangan;
• Gerudi;
• Pita saluran (pilihan);

Langkah 2: BMS

Sebelum saya memulakan projek ini, saya tidak tahu banyak mengenai pengecasan bateri li-ion dan kerana apa yang saya dapati saya dapat memberitahu bahawa BMS (juga dikenali sebagai sistem pengurusan bateri) adalah penyelesaian utama untuk masalah ini (saya tidak mengatakan bahawa Ia adalah yang terbaik dan terbaik). Ini adalah papan yang memastikan bahawa sel bateri ion ion 18560 beroperasi dalam keadaan selamat dan stabil. Ia mempunyai ciri perlindungan berikut:

• Perlindungan over charge;

  • voltan tidak akan lebih tinggi daripada +4.195 V setiap sel bateri;
  • mengecas sel bateri anda dengan voltan yang lebih tinggi daripada voltan operasi maksimum (biasanya +4.2 V) akan merosakkannya;
  • jika sel bateri li-ion dicas maksimum +4.1 V, jangka hayatnya akan lebih lama berbanding dengan bateri yang diisi hingga +4.2 V;

• Perlindungan voltan bawah;

  • voltan sel bateri tidak akan kurang dari +2,55 V;
  • jika sel bateri dibiarkan habis kurang dari voltan operasi minimum, ia akan rosak, kehilangan sebahagian kapasiti dan kadar pelepasan sendiri akan meningkat;
  • Semasa mengecas sel li-ion yang voltan berada di bawah voltan operasi minimumnya, ia mungkin mengalami litar pintas dan membahayakan sekelilingnya;

• Perlindungan litar pintas;

  Sel bateri anda tidak akan rosak sekiranya berlaku litar pintas dalam sistem anda;

• Perlindungan arus lebihan;

  BMS tidak akan membiarkan arus melebihi nilai dinilai;

• Pengimbangan bateri;

  • Sekiranya sistem mengandungi lebih daripada satu sel bateri yang dihubungkan secara bersiri, papan ini akan memastikan bahawa semua sel bateri mempunyai cas yang sama;
  • Sekiranya untuk bekas. kita mempunyai satu sel bateri li-ion yang mempunyai muatan lebih banyak daripada yang lain yang akan dikeluarkan ke sel lain yang sangat tidak sihat bagi mereka;

Terdapat pelbagai rangkaian BMS di luar sana yang dirancang untuk tujuan yang berbeza. Mereka mempunyai litar perlindungan yang berbeza dan dibina untuk konfigurasi bateri yang berbeza. Dalam kes saya, saya menggunakan konfigurasi 4S yang bermaksud bahawa empat sel bateri dihubungkan secara bersiri (4S). Ini akan menghasilkan voltan total +16, 8 volt dan 2 Ah bergantung pada kualiti sel bateri. Anda juga boleh menyambungkan seberapa banyak siri sel bateri selari yang anda mahukan untuk papan ini. Ini akan meningkatkan kapasiti bateri. Untuk mengecas bateri ini, anda perlu membekalkan BMS sekitar +16, 8 volt. Litar sambungan BMS terdapat dalam gambar.

Perhatikan bahawa untuk mengecas bateri anda menyambungkan voltan bekalan yang diperlukan ke P + dan P-pin. Untuk menggunakan bateri yang dicas, anda menyambungkan komponen anda ke pin B + dan B-.

Langkah 3: Bekalan Bateri 18650

Bekalan kuasa untuk bateri 18650 saya adalah pengecas komputer riba HP +19 volt dan 4, 74 ampere yang saya gunakan. Oleh kerana output voltannya agak terlalu tinggi, saya menambah penukar buck untuk menurunkan voltan ke +16, 8 volt. Apabila semuanya sudah dibina, saya menguji peranti ini untuk melihat bagaimana ia berfungsi. Saya meninggalkannya di ambang tingkap untuk mengecasnya menggunakan tenaga suria. Semasa saya pulang ke rumah saya melihat bahawa sel bateri saya sama sekali tidak diisi. Sebenarnya, mereka habis sepenuhnya dan ketika saya mencuba mengecasnya dengan menggunakan pengecas komputer riba, cip penukar buck mula mengeluarkan bunyi desis yang pelik dan menjadi sangat panas. Semasa saya mengukur arus ke BMS, saya mendapat bacaan lebih dari 3.8 ampere! Ini jauh melebihi penilaian maksimum penukar wang saya. BMS menarik arus kerana bateri mati sepenuhnya.

Pertama, saya membuat semula semua hubungan antara BMS dan komponen luaran, kemudian saya mengalami masalah pelepasan yang berlaku semasa mengecas dengan solar. Saya rasa masalah ini berlaku kerana tidak ada cahaya matahari yang mencukupi untuk menghidupkan penukar wang. Ketika itu berlaku, saya rasa pengecas mula bergerak ke arah yang berlawanan - dari bateri ke penukar buck (lampu penukar buck menyala). Semua itu diselesaikan dengan menambahkan dioda Schottky antara BMS dan penukar buck. Dengan cara itu arus pasti tidak akan kembali ke penukar wang. Diod ini mempunyai voltan penyekat DC maksimum 40 volt dan arus maju maksimum 3 ampere.

Untuk menyelesaikan masalah arus beban yang besar, saya memutuskan untuk mengganti penukar buck saya dengan yang mempunyai ciri had semasa. Penukar wang ini dua kali lebih besar tetapi bernasib baik saya mempunyai ruang yang cukup di kandang saya untuk memuatkannya. Ia menjamin bahawa arus beban tidak akan melebihi 2 ampere.

Langkah 4: Bekalan Tenaga Suria

Untuk projek ini, saya memutuskan untuk memasukkan panel suria ke dalam campuran. Dengan berbuat demikian, saya ingin mendapatkan pemahaman yang lebih baik mengenai cara mereka bekerja dan bagaimana menggunakannya. Saya memilih untuk menyambungkan empat panel solar 6 volt dan 100 mA secara bersiri yang seterusnya memberikan saya 24 volt dan 100 mA secara keseluruhan pada keadaan cahaya matahari yang terbaik. Ini menambah kuasa tidak lebih daripada 2.4 watt yang tidak banyak. Dari sudut utilitarian, penambahan ini sangat tidak berguna dan hampir tidak dapat mengecas 18650 sel bateri sehingga lebih sebagai hiasan daripada ciri. Semasa menjalankan ujian bahagian ini, saya mendapati bahawa panel solar ini hanya mengecas 18650 sel bateri dalam keadaan sempurna. Pada hari mendung, ia mungkin tidak menghidupkan penukar wang yang mengikuti susunan panel solar.

Biasanya, anda akan menyambungkan diod penyekat selepas panel PV4 (lihat dalam skema). Ini akan mengelakkan arus mengalir kembali ke panel suria apabila tidak ada cahaya matahari dan panel tidak akan menghasilkan tenaga. Kemudian bateri akan mula habis ke panel solar yang berpotensi membahayakannya. Oleh kerana saya sudah menambahkan dioda D5 antara penukar buck dan pek bateri 18650 untuk mengelakkan arus mengalir kembali, saya tidak perlu menambah yang lain. Sebaiknya gunakan dioda Schottky untuk tujuan ini kerana penurunan voltan lebih rendah daripada diod biasa.

Langkah berjaga-jaga lain untuk panel solar adalah dioda pintasan. Mereka diperlukan ketika panel solar disambungkan dalam konfigurasi siri. Mereka membantu sekiranya satu atau lebih panel solar yang bersambung dilorekkan. Apabila ini berlaku, panel solar yang berlorek tidak akan menghasilkan daya dan ketahanannya akan menjadi tinggi, menyekat aliran arus dari panel solar yang tidak berlindung. Berikut adalah dioda pintas masuk. Contohnya panel solar PV2 dibayangi arus yang dihasilkan oleh panel solar PV1 akan mengambil jalan paling sedikit rintangan, yang bermaksud ia akan mengalir melalui dioda D2. Ini akan menghasilkan kuasa yang lebih rendah secara keseluruhan (kerana panel berlorek) tetapi sekurang-kurangnya arus tidak akan disekat bersama-sama. Apabila tidak ada panel suria yang disekat, arus akan mengabaikan dioda dan akan mengalir melalui panel suria kerana ini adalah jalan paling sedikit rintangan. Dalam projek saya, saya menggunakan dioda BAT45 Schottky yang disambungkan selari dengan setiap panel solar. Dioda Schottky disyorkan kerana penurunan voltan yang lebih rendah yang pada gilirannya akan menjadikan keseluruhan panel panel suria lebih cekap (dalam keadaan apabila beberapa panel surya dilorekkan).

Dalam beberapa kes, diod pintas dan penyekat sudah disatukan ke panel solar yang menjadikan reka bentuk peranti anda lebih mudah.

Keseluruhan susunan panel solar disambungkan ke penukar A1 buck (menurunkan voltan menjadi +16.8 volt) melalui suis SPDT. Dengan cara ini pengguna dapat memilih bagaimana 18650 sel bateri harus dihidupkan.

Langkah 5: Ciri Tambahan

Demi kemudahan, saya telah menambahkan penunjuk pengecasan bateri 4S yang disambungkan melalui suis taktil untuk menunjukkan apakah pek bateri 18650 belum dicas. Ciri lain yang saya tambahkan ialah port USB 2.0 yang digunakan untuk pengecasan peranti. Ini mungkin sangat berguna apabila saya membawa pengecas bateri 18650 saya ke luar. Oleh kerana telefon pintar memerlukan +5 volt untuk mengecas, saya menambahkan penukar buck step-down untuk menurunkan voltan dari +16.8 volt hingga +5 volt. Juga, saya telah menambahkan suis SPDT sehingga tidak ada daya tambahan yang akan disia-siakan oleh penukar A2 buck ketika port USB tidak digunakan.

Langkah 6: Pembinaan Perumahan

Sebagai asas penutup perumahan, saya menggunakan kepingan kaca organik lutsinar yang telah saya potong dengan tangan. Bahannya agak murah dan senang digunakan. Untuk mengikat semuanya di satu tempat, saya menggunakan pendakap sudut logam dalam kombinasi dengan bolt dan mur. Dengan cara itu anda dapat memasang dan membongkar kandang dengan cepat jika diperlukan. Sebaliknya, pendekatan ini menambah berat badan yang tidak perlu kerana menggunakan logam. Untuk membuat lubang yang diperlukan untuk kacang, saya menggunakan gerudi elektrik. Panel solar dilekatkan pada kaca organik menggunakan lem panas. Ketika semuanya disatukan, saya menyedari bahawa penampilan peranti ini tidak sempurna kerana anda dapat melihat semua kekacauan elektronik melalui kaca lutsinar. Untuk menyelesaikannya, saya menutup kaca organik dengan pita saluran warna yang berbeza.

Langkah 7: Kata Terakhir

Walaupun ini adalah projek yang agak mudah, saya berpeluang menimba pengalaman dalam bidang elektronik, membina kandang untuk peranti elektronik saya dan diperkenalkan dengan komponen elektronik baru (kepada saya).

Saya harap pengajaran ini menarik dan memberi maklumat kepada anda. Sekiranya anda mempunyai pertanyaan atau cadangan, sila beri komen?

Untuk mendapatkan kemas kini terkini mengenai projek elektronik dan projek saya yang lain, ikuti saya di facebook:

facebook.com/eRadvilla