Pachet de baterii cu litiu DIY 4S cu BMS: 6 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Am urmărit și am citit mai multe tutoriale sau instrucțiuni despre bateriile litiu-ion și pachetele de baterii, dar nu am văzut cu adevărat unul care să vă ofere multe detalii. Ca începător, am avut probleme cu găsirea de răspunsuri bune, așa că multe dintre acestea au fost încercări și erori (și scântei).

Când am decis să construiesc un pachet de baterii din 18650 celule litiu-ion pentru un proiect, am scos vechea baterie de laptop, am scos bateriile, le-am lipit împreună cu benzi metalice într-un pachet de baterii. Cu toate acestea, am aflat la prima mea încercare că nu a fost atât de ușor. Bateriile litiu-ion nu seamănă cu bateriile de nichel hidrură metalică, plumb acid sau nichel cadmiu. Sunt sensibili la supra-descărcare, la supraîncărcare și la scurtcircuite și au nevoie de îngrijire specială pentru a le împiedica să se supraîncălzească, să se topească sau să explodeze.

De ce să le folosești? Sunt cu adevărat minunate pentru proiecte, deoarece au o tensiune mai mare decât alte chimii și dețin multă energie, ceea ce înseamnă că puteți folosi mai puțină dintre ele decât dacă ați utiliza nichel hidrură metalică sau celule nichel cadmiu (doar 1,2 volți). Bateriile pentru unelte electrice și bateriile vehiculelor electrice sunt fabricate din celule litiu-ion din acest motiv. Ele vin în toate formele, dimensiunile și capacitățile. Celulele de înaltă calitate pot rezista la rate mari de descărcare de peste 20 amperi și pot funcționa bine în configurații multiple de celule. De asemenea, le puteți obține ieftin sau gratuit, dacă vă uitați în jur, deoarece aproape fiecare laptop are o baterie litiu-ion pe care oamenii o aruncă uneori pentru că este „moartă”, dar este posibil să aibă multă viață.

Construiesc un pachet 4S2P care are 4 celule în serie și 2 în paralel pentru 8 celule. Acest lucru vă va oferi o tensiune completă de încărcare de 16,8 volți, o valoare nominală de 14,8 volți și o putere descărcată de 12 volți și va dubla capacitatea celulelor din serie. De asemenea, are un sistem de gestionare a bateriei, care este necesar pentru a proteja celulele și pentru a menține funcționarea corectă. Am reușit să finalizez acest proiect cu aproximativ 20 USD. În plus, am reușit!

Deci sa începem! Vor fi incluse linkuri către materialele pe care le-am folosit.

Pasul 1: Materiale, instrumente și siguranță

Celulele litiu-ion sunt destul de inofensive, dar trebuie să luați unele măsuri de precauție. Evitați scurtcircuitarea acestora și fiți atenți la fierul de lipit și la scule.

Pentru unelte, aveți nevoie de un fier de lipit de cel puțin 30 de wați, de un multimetru digital, de cuțit sau de sârmă, de tăiere laterală sau de tăietor.

Apoi, unele lipiri de bună calitate ca aceasta: https://www.ebay.com/itm/Kester-44-Rosin-Core-Sold… Acesta este unul dintre cele mai bune pe care le puteți obține pentru electronică.

Celelalte articole necesare sunt, desigur, câteva baterii 18650 litiu-ion, fie un pachet vechi de laptop, fie unele ca acestea:

Benzi de nichel pur ca acestea:

Un sistem / placa de gestionare a bateriei:

Conectori 4S echilibru:

Conectori tip Deans (sau conectori XT60):

Încărcător de echilibru pentru a încărca acumulatorul:

Alte elemente diverse au fost sârmă de 18 gabarite (1,02 mm diametru), 26 gabarite (0,40 mm diametru) până la 24 gabarite (0,51 mm), bandă de mascare și sau bandă electrică sau folie termocontractabilă.

Pasul 2: Bateriile

Mai întâi, veți avea nevoie de câteva baterii litiu-ion de dimensiunea 18650. Deoarece fac acest lucru ieftin, am căutat baterii vechi de laptopuri și am găsit un pachet Dell cu 9 celule la depozitul second-hand pentru mai puțin de 3 USD. Acest pachet a fost format din câteva celule roșii de marcă Sanyo de bună calitate. Am verificat fișa tehnică și au o capacitate standard de 2200 mAh și au un curent de descărcare de 4 amperi. Nu-i rău. Da, erau cam morți (sub 2 volți fiecare celulă), dar am putut să-i reînviu. Fac un alt instructabil care vă spune cum să faceți acest lucru. Puteți cumpăra celule noi pe eBay sau Amazon, dar pot fi costisitoare pentru mărcile bune. Stați departe de cele care promovează o capacitate de 5000 sau 9800 mAh. Acestea sunt probabil celule de marcă care nu au reușit testele de control al calității în fabrică și pot avea o capacitate de 1000 sau chiar 900 mAh. Sunt remarcate și revândute la reducere. Dacă ați folosit o baterie de laptop veche, trebuie să scoateți conectorii vechi de la terminale. Folosiți frezele laterale pentru a face acest lucru.

Pasul 3: Conectarea celulelor

Apoi, aveți nevoie de o modalitate de a lipi celulele împreună. Puteți utiliza file de lipit oțel sau benzi de nichel. Folosesc benzi de nichel pur, nu oțel nichelat, deoarece la curentul mare, oțelul are o rezistență mai mare decât nichelul, ceea ce poate provoca acumularea de căldură. Le lipesc la celule. Acesta nu este modul recomandat, deoarece dacă țineți fierul de lipit pe celulă prea mult timp, acesta va deteriora celula și îi va pierde capacitatea. Cel mai bun mod este să folosiți un sudor special conceput astfel:

Cu toate acestea, dacă nu faceți o mulțime de baterii și puteți justifica cheltuirea a 200 USD sau mai mult pentru unul, lipirea este în regulă. Doar fii atent.

Pentru fierul de lipit, recomand cel puțin 30 de wați și o lipire bună. O lipire bună este critică. Nu utilizați lipire fără plumb pentru acest lucru, deoarece are o temperatură de topire mai mare. De asemenea, un fier de lipit mai slab nu se va încălzi suficient pentru a lega corect celulele de benzile de nichel.

Pentru a construi pachetul de baterii, luăm 4 celule în serie și adăugăm o celulă paralelă, deci avem dublul tensiunii și capacității per celulă. Vedeți diagrama de mai sus pentru a vă conecta la celule. Singurul factor limitativ este că toate celulele trebuie să fie identice. Chiar și cu BMS, capacitățile inegale ar determina o celulă să se încarce și să se descarce inegal și acest lucru ar putea determina ca celula respectivă și celelalte să eșueze mai repede. Acesta este motivul pentru care este bine să folosiți baterii pentru laptop, deoarece acestea au fost întotdeauna utilizate împreună.

Pentru a lipi celulele, îndepărtați terminalele pozitive și negative ale celulelor și aplicați o cantitate mică de lipire. Apoi, aranjați celulele în ordinea corectă pentru conexiunea serie / paralel, așa cum se arată în diagrame. Am lipit celulele împreună cu bandă de mascare, dar puteți folosi și distanțieri pentru baterii.

Tăiați benzile de nichel la lungimea corectă pentru a conecta celulele împreună. Am folosit câteva freze laterale pentru asta, dar și frezele de tablă sau frezele de tablă funcționează. Aplicați lipirea pe fiecare capăt al benzii și lipiți banda pe bornele bateriei. Nu țineți fierul de lipit prea mult, suficient cât să topiți lipitul. Am lipit celulele împreună înainte de a lipi conexiunile finale pentru a le menține aliniate corect.

Pasul 4: Conexiuni BMS Board și Balance

Pentru a profita la maximum de acumulator și pentru a preveni defectarea prematură, trebuie să adăugați o modalitate de a vă asigura că sunt protejate și încărcate corespunzător. Celulele litiu-ionice sau polimerice trebuie protejate împotriva descărcării sub sau peste, ceea ce poate fi foarte rău. Acest lucru este realizat de un sistem / placa de gestionare a bateriei sau BMS. Este un dispozitiv care combină protecția bateriei pentru baterii cu celule multiple, așa cum construim noi. Pe scurt, se numește sistem de gestionare a bateriei sau BMS. Este un dispozitiv care protejează celulele de peste și sub descărcare, vârfuri de curent și scurtcircuite. Există o mulțime de tipuri diferite și configurații de plăci BMS pentru diferite aranjamente și aplicații de celule. Folosesc o placă BMS 4S evaluată pentru un curent de lucru de 10 amp, ceea ce este bine pentru aplicația mea (lanternă LED de 100 wați).

Conectarea este ușoară. Odată ce bateria noastră este lipită împreună, trebuie să măsurăm tensiunile din celulele seriei cu un multimetru. Ar trebui să aveți 14,8 volți pentru bateria pozitivă, 3,7 V volți, 7,4 V volți și 11,1 volți. Există 5 conexiuni pentru o priză de echilibru 4S: una pentru bateria pozitivă sau celula # 4, una pentru negativ, celula # 1, celula # 2 și celula # 3. Măsurați-le punând sonda negativă pe partea negativă a pachetului și măsurând peste conexiuni. Odată ce toate se potrivesc, puteți lipi firele de echilibru de la fiecare conexiune la tampoanele corecte de pe BMS.

Am folosit sârmă de 26 de calibru (0,40 mm diametru) pentru conexiunile de echilibrare și 18 de calibru (1,02 mm diametru) pentru baterie +/- și ieșiri de încărcare, deoarece acestea vor gestiona aproape 10 amperi de curent. Puteți utiliza sârmă mai mică pentru conexiunile de echilibru, deoarece acestea nu manipulează aproape curent, ci doar tensiunea respectivă din conexiuni. Nu aș merge însă sub ecartamentul 26 pentru asta. Odată ce aveți pachetul conectat, puteți conecta cablurile mufei de echilibru la ieșirile corespunzătoare ale bateriei.

Pasul 5: Încărcați soldul

Acum că avem totul conectat, ne putem conecta pachetul la încărcător și ne putem asigura că se încarcă. Astfel veți ști dacă conexiunile dvs. sunt greșite, deoarece încărcătorul dvs. nu se va încărca și vă va avertiza pentru conexiuni incorecte de tensiune.

Pentru început, avem nevoie de un încărcător de echilibru pentru bateriile cu litiu. Niciun alt încărcător nu va funcționa pentru asta, deoarece trebuie să aibă un mod de echilibru! Folosesc o clonă chineză a SkyRC iMax B6. Nu, nu este adevărata afacere, dar am găsit că copia funcționează foarte bine. Conectați cablul pozitiv și negativ la încărcător. Încărcătorul meu are prize banane cu un conector de tip T Deans care se conectează la diferiți conectori. Puteți utiliza cleme de aligator sau sârmă într-o mufă a încărcătorului, cum ar fi Deans sau XT60. Folosesc un conector Deans și l-am conectat la ieșirile de pe placa de echilibru. Asigurați-vă că aici conectați încărcătorul, deoarece BMS are nevoie de un semnal de 12,6 volți pentru a se activa. Dacă intenționați să fie o baterie detașabilă, conectați ieșirea la orice conector pe care îl va folosi dispozitivul. Mă conectez la mine cu conectori pică și o priză Deans, deoarece va fi montată în cea mai mare parte permanent la proiectul meu.

Încărcătorul dvs. ar putea fi diferit, dar așa funcționează pentru aproape toate clonele încărcătorului SkyRC iMax B6. Conectați cablul de echilibru la mufa 4S de pe încărcător. Merge doar într-un fel și este marcat pentru părțile pozitive și negative ale bateriei. Conectați cablul încărcătorului și setați modul de încărcare la „Echilibru”. Asigurați-vă că încărcătorul este setat și în modul „4S”. Deoarece acesta este un pachet de 4400 mAh, îmi place să setez curentul de încărcare la 1/2 sau mai puțin din curentul maxim nominal, deci de la 2 la 2,2 amperi. Folosesc 1,5, deoarece acesta este un test. Aceste baterii sunt aproape complet încărcate, deci tensiunile sunt mari. Când funcționează, ar trebui să vedeți cele 4 celule din seria încărcându-se în mod egal, la o distanță de 0,1 până la 0,2 volți una de cealaltă. Când încărcarea se termină, toate celulele trebuie să fie la aceeași tensiune, care este de 4,2 volți. Pachetul ar trebui să citească o tensiune de încărcare completă de 16,8 volți. Când este la tensiunea nominală, este de 14,8 volți (3,7 volți pe celulă). Dacă îl încărcați pentru prima dată, începeți cu o setare de curent redus pentru prima încărcare, apoi ridicați-l când îl încărcați din nou.

Pasul 6: Concluzie

Asta e! Ați creat o baterie litiu-ion funcțională și fiabilă similară cu un pachet LiPo 4S 5000 mAh pentru o fracțiune din cost! Da, aveți nevoie de un încărcător, dar dacă aveți o baterie de laptop veche întinsă, niște cabluri, mufă de încărcare și file de lipit, tot ce aveți nevoie este BMS pentru a începe, care costă aproximativ 10 USD sau mai puțin dacă îl cumpărați de la China. Acest lucru m-a costat aproximativ 24 USD. Ar fi și mai ieftin dacă aș obține totul din China, dar nu am vrut să aștept o lună până când piesele ajung aici! Aveam deja încărcătorul, fierul de lipit, multimetrul, lipitul, instrumentele și firele, așa că tot ce trebuia să cumpăr era:

Baterie pentru laptop

Placa BMS

Dopuri de echilibru

Benzi de nichel

Era mai ieftin decât să cumpăr un pachet LiPo și era mai practic, pentru că aveam nevoie de ceva care să se potrivească proiectului meu. În plus, este distractiv și am învățat multe făcând asta!

Sper să vă placă acest ghid și, mai presus de toate, sper să știți mai multe decât știați înainte de a-l citi. Este prima mea încercare, așa că vă rog să comentați și să-mi spuneți cum am făcut-o sau ar putea fi mai bună pentru viitor! Mulțumesc pentru lectură!