Pek Bateri Lithium DIY 4S Dengan BMS: 6 Langkah

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

Saya telah menonton dan membaca lebih daripada satu tutorial atau panduan mengenai bateri lithium ion dan pek bateri, tetapi saya sebenarnya tidak melihatnya yang memberikan banyak perincian. Sebagai pemula, saya menghadapi masalah untuk mencari jawapan yang baik, jadi banyak ini adalah percubaan dan kesilapan (dan percikan).

Semasa saya memutuskan untuk membina pek bateri daripada sel ion lithium 18650 untuk sebuah projek, saya mengeluarkan bateri komputer riba lama saya, mengeluarkan baterinya, menyoldernya bersama-sama dengan jalur logam ke dalam pek bateri. Namun, saya belajar pada percubaan pertama saya bahawa tidak semudah itu. Bateri ion litium tidak seperti hidrida logam nikel, asid plumbum, atau bateri nikel kadmium. Mereka sensitif terhadap terlalu banyak pengisian, pengisian berlebihan, dan litar pintas, dan memerlukan perawatan khusus agar tidak terlalu panas, lebur, atau meletup.

Mengapa menggunakannya? Ia sangat sesuai untuk projek kerana voltan lebih tinggi daripada kimia lain dan mempunyai banyak tenaga, ini bermaksud anda boleh menggunakan lebih sedikit daripada jika anda menggunakan hidrida nikel logam atau sel kadmium nikel (hanya 1.2 volt). Bateri alat kuasa dan bateri kenderaan elektrik diperbuat daripada sel ion litium kerana sebab itu. Mereka datang dalam pelbagai bentuk dan saiz dan kapasiti. Sel berkualiti tinggi dapat menahan kadar pelepasan tinggi lebih dari 20 amp, dan berfungsi dengan baik dalam pelbagai konfigurasi sel. Anda juga boleh mendapatkannya dengan harga murah atau percuma jika anda melihat-lihat kerana hampir setiap komputer riba mempunyai bateri ion lithium yang kadangkala orang membuangnya kerana ia "mati", tetapi mungkin ada banyak nyawa yang tersisa di dalamnya.

Saya sedang membina pek 4S2P yang mempunyai 4 sel secara bersiri, dan 2 selari untuk 8 sel. Ini akan memberi anda voltan pengisian penuh 16.8 volt, nominal 14.8 volt, dan penarafan habis 12 volt, dan menggandakan kapasiti sel siri. Ia juga memiliki sistem pengurusan bateri, yang diperlukan untuk melindungi sel dan tetap berfungsi dengan baik. Saya dapat menyelesaikan projek ini dengan harga sekitar $ 20 USD. Tambahan, saya berjaya!

Jadi, mari kita mulakan! Pautan ke bahan yang saya gunakan akan disertakan.

Langkah 1: Bahan, Alat, dan Keselamatan

Sel ion litium tidak berbahaya, tetapi anda perlu mengambil langkah berjaga-jaga. Elakkan memendekkannya, dan berhati-hati dengan besi pematerian dan alat.

Untuk alat, anda memerlukan besi pematerian sekurang-kurangnya 30 watt, multimeter digital, pisau atau pelucut wayar, pemotong sisi atau pemotong siram.

Seterusnya, beberapa solder berkualiti baik seperti ini: https://www.ebay.com/itm/Kester-44-Rosin-Core-Sold… Ini adalah beberapa yang terbaik yang anda dapat untuk elektronik.

Sudah tentu, item lain yang diperlukan ialah bateri lithium ion 18650, sama ada pek komputer riba lama, atau begini:

Jalur nikel tulen seperti ini:

Sistem / papan pengurusan bateri:

Penyambung palam baki 4S:

Penyambung jenis T Dekan (atau penyambung XT60):

Pengecas keseimbangan untuk mengecas pek bateri:

Item lain-lain adalah 18 gauge (1.02 mm diameter), 26 gauge (.40 mm diameter) to 24 gauge (.51 mm) wire, tape masking, dan atau tape elektrik, atau film shrink panas.

Langkah 2: Bateri

Pertama, anda memerlukan beberapa bateri lithium ion bersaiz 18650. Kerana saya melakukan ini dengan harga murah, saya mencari bateri komputer riba lama, dan menemui paket Dell 9 sel di depot berjimat kurang dari $ 3. Pek ini terdiri daripada beberapa sel jenama Sanyo merah berkualiti tinggi. Saya memeriksa lembaran data dan mereka berkapasiti 2200 mAh yang cukup standard dan dinilai untuk arus pelepasan 4 amp. Boleh tahan. Ya, mereka hampir mati (di bawah 2 volt setiap sel), tetapi saya dapat menghidupkannya semula. Saya membuat Instructable lain yang memberitahu anda bagaimana melakukan ini. Anda boleh membeli sel baru di eBay atau Amazon, tetapi ia boleh menjadi mahal untuk jenama yang baik. Jauhkan dari yang mengiklankan kapasiti 5000 atau 9800 mAh. Mereka mungkin merupakan sel jenama yang gagal dalam ujian kawalan kualiti di kilang dan berkapasiti 1000 atau bahkan 900 mAh. Mereka dijenamakan semula dan dijual semula dengan potongan harga. Sekiranya anda menggunakan bateri komputer riba lama, anda perlu melepaskan penyambung lama dari terminal. Gunakan pemotong sisi untuk melakukan ini.

Langkah 3: Menyambungkan Sel

Seterusnya anda memerlukan kaedah untuk menyatukan sel. Anda boleh menggunakan tab pateri keluli atau jalur nikel. Saya menggunakan jalur nikel tulen, bukan keluli berlapis nikel kerana pada arus yang tinggi, keluli mempunyai ketahanan yang lebih tinggi daripada nikel, yang boleh menyebabkan penambahan haba. Saya menyoldernya ke sel. Ini bukan cara yang disyorkan kerana jika anda memegang besi pematerian pada sel terlalu lama, ia akan merosakkan sel dan menyebabkannya hilang keupayaan. Cara terbaik adalah dengan menggunakan tukang las spot khas seperti ini:

Walau bagaimanapun, melainkan jika anda membuat banyak pek bateri dan dapat membenarkan perbelanjaan $ 200 atau lebih untuk satu, pematerian adalah baik. Sila berhati-hati.

Untuk besi pematerian, saya cadangkan sekurang-kurangnya besi 30 watt dan solder yang baik. Pateri yang baik adalah kritikal. Jangan gunakan pateri bebas plumbum untuk ini kerana ia mempunyai suhu lebur yang lebih tinggi. Juga, besi pematerian yang lemah tidak akan cukup panas untuk mengikat sel dengan betul pada jalur nikel.

Untuk membina pek bateri, kami mengambil 4 sel secara bersiri dan menambahkan sel selari, jadi kami mempunyai dua kali ganda voltan dan kapasiti per sel. Lihat rajah di atas untuk mengetahui bagaimana cara menghubungkan sel. Satu-satunya faktor yang mengehadkan ialah semua sel harus sama. Walaupun dengan BMS, kapasiti yang tidak sama akan menyebabkan satu sel mengecas dan melepaskannya secara tidak sama dan ini boleh menyebabkan sel tersebut dan sel yang lain gagal lebih cepat. Inilah sebabnya mengapa penggunaan bateri komputer riba adalah baik, kerana selalu digunakan bersama.

Untuk menyolder sel, kasar terminal positif dan negatif sel dan sapukan sedikit pateri. Seterusnya, susun sel ke urutan yang betul untuk sambungan siri / selari seperti yang ditunjukkan dalam gambar rajah. Saya menempel sel dengan pita pelekat untuk ini, tetapi anda juga boleh menggunakan spacer bateri.

Potong jalur nikel dengan panjang yang betul untuk menghubungkan sel bersama. Saya menggunakan beberapa pemotong sisi untuk ini, tetapi pemotong timah atau pemotong logam lembaran juga berfungsi. Sapukan pateri pada setiap hujung jalur, dan pateri jalur ke terminal bateri. Jangan meletakkan besi pematerian terlalu lama, cukup untuk mencairkan pateri. Saya mengetuk sel-sel sebelum menyolder sambungan terakhir untuk memastikannya selaras dengan betul.

Langkah 4: Sambungan Papan dan Imbangan BMS

Untuk memaksimalkan penggunaan bateri dan mencegahnya gagal sebelum waktunya, kita perlu menambahkan cara untuk memastikan bateri dilindungi dan dicas dengan betul. Sel lithium atau polimer perlu dilindungi dari pelepasan bawah atau lebih, yang boleh menjadi sangat buruk. Ini dilakukan oleh sistem / papan pengurusan bateri, atau BMS. Ini adalah peranti yang menggabungkan perlindungan bateri untuk beberapa bateri sel seperti yang sedang kita bina. Ringkasnya disebut sistem pengurusan bateri atau BMS. Ini adalah alat yang melindungi sel dari pelepasan berulang-ulang, lonjakan arus, dan litar pintas. Terdapat banyak jenis dan konfigurasi papan BMS untuk susunan dan aplikasi sel yang berbeza. Saya menggunakan papan BMS 4S yang dinilai untuk arus kerja 10 amp, yang baik untuk aplikasi saya (lampu suluh LED 100 watt).

Menyambungkannya mudah. Setelah bateri kita disolder bersama, kita perlu mengukur voltan merentasi sel siri dengan multimeter. Anda mesti mempunyai 14.8 volt untuk bateri positif, 3.7V volt, 7.4V volt, dan 11.1 volt. Terdapat 5 sambungan untuk palam keseimbangan 4S: satu untuk bateri positif atau sel # 4, satu untuk negatif, sel # 1, sel # 2, dan sel # 3. Ukur ini dengan meletakkan probe negatif di sisi negatif paket, dan ukur pada sambungan. Setelah semuanya sepadan, anda boleh menyisipkan kabel keseimbangan dari setiap sambungan ke pad yang betul di BMS.

Saya menggunakan wayar 26 gauge (diameter.40 mm) untuk sambungan keseimbangan, dan 18 gauge (diameter 1.02 mm) untuk bateri +/- dan output beban kerana mereka akan mengendalikan hampir 10 amp arus. Anda boleh menggunakan wayar yang lebih kecil untuk sambungan keseimbangan kerana ia tidak mengendalikan arus, hanya voltan masing-masing dari sambungan. Saya tidak akan berada di bawah ukuran 26 untuk ini. Setelah pek disambungkan, anda boleh menyambungkan plag keseimbangan ke output bateri yang betul.

Langkah 5: Pengecasan Imbangan

Setelah semuanya disambungkan, kami dapat menyambungkan pek kami ke pengecas dan memastikan pengecasannya. Ini adalah bagaimana anda akan mengetahui sama ada sambungan anda salah, kerana pengecas anda tidak akan mengecas dan memberi amaran kepada anda untuk sambungan voltan yang salah.

Untuk memulakan, kami memerlukan pengecas keseimbangan untuk bateri litium. Tidak ada pengecas lain yang berfungsi untuk ini kerana perlu mempunyai mod keseimbangan! Saya menggunakan klon Cina SkyRC iMax B6. Tidak, ini bukan urusan sebenar, tetapi saya dapati salinannya berfungsi dengan baik. Sambungkan bateri positif dan negatif ke pengecas. Pengecas saya mempunyai palam pisang dengan penyambung jenis T Deans yang menghubungkan ke pelbagai penyambung. Anda boleh menggunakan klip buaya atau wayar dalam palam pengecas seperti Deans atau XT60. Saya menggunakan penyambung Deans, dan menghubungkannya ke output pada papan keseimbangan. Pastikan di sinilah anda menyambungkan pengecas kerana BMS memerlukan isyarat 12.6 volt untuk mengaktifkannya sendiri. Sekiranya anda bermaksud ini sebagai bateri yang boleh ditanggalkan, kemudian keluarkan output ke penyambung apa sahaja yang akan digunakan oleh peranti anda. Saya memasang kabel dengan penyambung sekop dan palam Deans kerana kebanyakannya akan dipasang secara kekal ke projek saya.

Pengecas anda mungkin berbeza, tetapi begini cara kerjanya untuk hampir semua klon pengecas SkyRC iMax B6. Pasangkan plumbum keseimbangan ke soket 4S pada pengecas. Ia hanya berlaku dalam satu cara, dan ditandakan untuk sisi positif dan negatif bateri. Sambungkan plag pengecas, dan tetapkan mod pengecasan ke "Imbangan." Pastikan pengecas juga ditetapkan ke mod "4S". Oleh kerana ini adalah pek 4400 mAh, saya ingin menetapkan arus cas ke 1/2 atau kurang daripada penilaian maksimum semasa, jadi 2 hingga 2.2 amp. Saya menggunakan 1.5 kerana ini adalah ujian. Bateri ini diisi penuh, jadi voltan tinggi. Semasa ia berjalan, anda akan melihat sel 4 siri mengecas sama, antara 0.1 hingga 0.2 volt antara satu sama lain. Semasa pengisian selesai, semua sel harus berada pada voltan yang sama, iaitu 4.2 volt. Pek mesti membaca voltan cas penuh 16.8 volt. Apabila berada pada voltan nominal, ia adalah 14.8 volt (3.7 volt setiap sel). Sekiranya anda mengecasnya untuk pertama kalinya, mulakan dengan tetapan semasa rendah untuk caj pertama, kemudian tingkatkan semasa anda mengecasnya semula.

Langkah 6: Kesimpulannya

Itu sahaja! Anda telah menghasilkan bateri ion litium yang berfungsi dan boleh dipercayai seperti pek LiPo 4S 5000 mAh dengan sebahagian kecil kos! Ya, anda memerlukan pengecas, tetapi jika anda mempunyai bateri komputer riba lama, beberapa wayar, plag pengecas, dan tab pateri, maka yang anda perlukan hanyalah BMS untuk memulakan yang berharga sekitar $ 10 USD atau kurang jika anda membelinya dari China. Ini berharga saya sekitar $ 24 USD. Lebih murah lagi jika saya mendapatkan semuanya dari China, tetapi saya tidak mahu menunggu sebulan untuk mendapatkannya di sini! Saya sudah mempunyai pengecas, besi solder, multimeter, pateri, alat, dan wayar, jadi yang perlu saya beli ialah:

Bateri komputer riba

Papan BMS

Palam baki

Jalur nikel

Lebih murah daripada membeli pek LiPo dan lebih praktikal kerana saya memerlukan sesuatu yang sesuai dengan projek saya. Selain itu, sangat menyeronokkan dan saya banyak belajar melakukannya!

Saya harap anda menyukai panduan ini dan yang paling penting, saya harap anda tahu lebih banyak daripada yang anda tahu sebelum membacanya. Ini adalah percubaan pertama saya, jadi sila beri komen dan beritahu saya bagaimana saya melakukannya, atau mungkin lebih baik untuk masa depan! Terima kasih untuk membaca!