Направи си сам 4S литиева батерия с BMS: 6 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Гледал съм и съм чел повече от един урок или ръководство за литиево-йонни батерии и батерии, но всъщност не съм виждал такъв, който да ви даде много подробности. Като начинаещ имах проблеми с намирането на добри отговори, така че много от това бяха опити и грешки (и искри).

Когато реших да направя батерия от 18650 литиево -йонни клетки за даден проект, разглобих старата си батерия за лаптоп, извадих батериите и ги запоявах заедно с метални ленти в батерия. Обаче при първия ми опит научих, че не е толкова лесно. Литиево -йонните батерии не са като никел -метални хидридни, оловно -киселинни или кадмиеви батерии. Те са чувствителни към прекомерно разреждане, презареждане и късо съединение и се нуждаят от специални грижи, за да ги предпазят от прегряване, стопяване или експлозия.

Защо да ги използвате? Те са наистина страхотни за проекти, тъй като имат по -високо напрежение от другите химии и задържат много енергия, което означава, че можете да използвате по -малко от тях, отколкото ако използвате никел -метален хидрид или никелови кадмиеви клетки (само 1,2 волта). Поради тази причина батериите за електроинструменти и електрическите превозни средства са изработени от литиево -йонни клетки. Те се предлагат във всякакви форми и размери и капацитет. Висококачествените клетки могат да издържат на високи разряди от над 20 ампера и да работят добре в множество конфигурации на клетки. Можете също така да ги получите евтино или безплатно, ако се огледате наоколо, защото почти всеки лаптоп има литиево -йонна батерия, която хората понякога изхвърлят, защото е „мъртва“, но може да има много живот в нея.

Изграждам 4S2P пакет, който има 4 клетки последователно и 2 паралелно за 8 клетки. Това ще ви даде пълно напрежение на зареждане от 16,8 волта, номинално напрежение 14,8 волта и разряд от 12 волта и удвояване на капацитета на серийните клетки. Той също така има система за управление на батерията, която е необходима, за да се защитят клетките и да работи правилно. Успях да завърша този проект за около $ 20 USD. Плюс това, успях!

Така че, нека започнем! Ще бъдат включени връзки към материалите, които използвах.

Стъпка 1: Материали, инструменти и безопасност

Литиево -йонните клетки са доста безвредни, но трябва да вземете някои предпазни мерки. Избягвайте да ги скъсявате и внимавайте с поялника и инструментите.

За инструментите се нуждаете от поялник с поне 30 вата, цифров мултицет, ножове или тел за отстраняване, странични фрези или фрези за вграждане.

След това, някои качествени спойки като този: https://www.ebay.com/itm/Kester-44-Rosin-Core-Sold… Това е едни от най-добрите, които можете да получите за електрониката.

Другите необходими елементи са, разбира се, някои 18650 литиево-йонни батерии, или стар пакет лаптоп, или някои от тези:

Чисти никелови ленти като тези:

Система/платка за управление на батерията:

Съединители за 4S баланс:

Декани Т-тип конектори (или съединители XT60):

Зарядно устройство за баланс за зареждане на батерията:

Други различни артикули са тел от 18 габарита (1,02 мм в диаметър), 26 габарита (диаметър.40 мм) до 24 габарита (0,51 мм), маскираща лента и / или електрическа лента, или термосвиващ се филм.

Стъпка 2: Батериите

Първо ще ви трябват литиево-йонни батерии с размер 18650. Тъй като правя това евтино, потърсих стари батерии за лаптоп и намерих 9-клетъчен пакет Dell в депа за спестявания за по-малко от 3 долара. Тази опаковка е съставена от някои качествени клетки от червена марка Sanyo. Проверих информационния лист и те са доста стандартен капацитет от 2200 mAh и са предназначени за 4 ампера разряден ток. Не е зле. Да, те бяха доста мъртви (под 2 волта всяка клетка), но успях да ги съживя. Правя друг Instructable, който ви казва как да направите това. Можете да си купите чисто нови клетки в eBay или Amazon, но те могат да бъдат скъпи за добрите марки. Стойте далеч от тези, които рекламират капацитет 5000 или 9800 mAh. Вероятно това са клетки с търговска марка, които не са успели във фабричните тестове за контрол на качеството и може да имат капацитет от 1000 или дори 900 mAh. Те се ребрандират и препродават с отстъпка. Ако сте използвали стара батерия за лаптоп, трябва да премахнете старите конектори от клемите. За целта използвайте страничните фрези.

Стъпка 3: Свързване на клетките

След това се нуждаете от начин да залепите клетките заедно. Можете да използвате стоманени лепенки за запояване или ленти за никели. Използвам чисти никелови ленти, а не никелирана стомана, тъй като при високи течения стоманата има по -висока устойчивост от никела, което може да причини натрупване на топлина. Запоявам ги към клетките. Това не е препоръчителният начин, защото ако задържите поялника върху клетката твърде дълго, това ще увреди клетката и ще я загуби. Най-добрият начин е да използвате специално създаден точков заварчик по този начин:

Въпреки това, освен ако не правите много батерии и не можете да оправдаете харченето на $ 200 или повече за един, запояването е добре. Просто бъди внимателен.

За поялника препоръчвам поне 30 вата ютия и добър спойка. Доброто спойка е от решаващо значение. Не използвайте за това спойка без олово, тъй като тя има по-висока температура на топене. Също така, по -слабият поялник няма да се нагрее достатъчно, за да свърже правилно клетките с никеловите ленти.

За да изградим батерията, ние вземаме 4 клетки последователно и добавяме паралелна клетка, така че имаме двойно напрежение и капацитет на клетка. Вижте диаграмата по -горе за начина на свързване на клетките. Единственият ограничаващ фактор е, че всички клетки трябва да бъдат идентични. Дори и с BMS, неравен капацитет би причинил една клетка да се зарежда и разрежда неравномерно и това може да доведе до по -бърза повреда на тази клетка и останалите. Ето защо е добре да използвате батерии за лаптоп, тъй като те винаги са били използвани заедно.

За да запоите клетките, грубо изравнете положителните и отрицателните клеми на клетките и нанесете малко количество спойка. След това подредете клетките в правилния ред за последователната/паралелната връзка, както е показано на диаграмите. Залепих клетките с маскираща лента за това, но можете да използвате и дистанционни елементи за батерии.

Изрежете никеловите ленти до правилната дължина, за да свържете клетките заедно. Използвах някои странични фрези за това, но ламарините или ножовете за ламарина също работят. Нанесете спойка към всеки край на лентата и запойте лентата към клемите на батерията. Не дръжте поялника твърде дълго, достатъчно, за да разтопите спойката. Лепих клетките, преди да запоя финалните връзки, за да ги поддържам правилно подравнени.

Стъпка 4: Връзки на борда на BMS и баланса

За да извлечете максимума от батерията и да я предпазите от преждевременна повреда, ще трябва да добавим начин да се уверим, че са защитени и заредени правилно. Литиево -йонните или полимерните клетки трябва да бъдат защитени от под или над разреждане, което може да бъде наистина лошо. Това става чрез система/платка за управление на батерията или BMS. Това е устройство, което комбинира защита на батерията за множество клетъчни батерии, каквито ние изграждаме. Нарича се система за управление на батерията или накратко BMS. Това е устройство, което защитава клетките от над и под разреждане, токови скокове и къси съединения. Има много различни видове и конфигурации на BMS платки за различни подреждания и приложения на клетки. Използвам 4S BMS платка с работен ток 10 ампера, което е добре за моето приложение (100 вата LED фенерче).

Свързването му е лесно. След като батерията ни е запоена заедно, трябва да измерим напреженията в последователните клетки с мултицет. Трябва да имате 14,8 волта за положителна батерия, 3,7 волта, 7,4 волта и 11,1 волта. Има 5 връзки за 4S балансов щепсел: един за положителна батерия или клетка #4, един за отрицателен, клетка #1, клетка #2 и клетка #3. Измерете ги, като поставите отрицателната сонда от отрицателната страна на опаковката и измервате през връзките. След като всички те съвпадат, можете да запоявате проводниците на баланса от всяка връзка към правилните подложки на BMS.

Използвах проводник 26 габарит (.40 мм диаметър) за балансовите връзки и 18 габарит (1.02 мм диаметър) за изходите на батерията +/- и натоварване, тъй като те ще обработват почти 10 ампера ток. Можете да използвате по -малък проводник за балансовите връзки, тъй като те не обработват почти никакъв ток, а само съответното напрежение от връзките. Не бих отишъл под 26 габарит за това. След като свържете пакета, можете да свържете кабелите за баланс към правилните изходи на батерията.

Стъпка 5: Зареждане на баланса

Сега, когато имаме всичко свързано, можем да свържем нашия пакет към зарядното устройство и да се уверим, че се зарежда. Така ще разберете дали връзките ви са грешни, защото зарядното ви устройство няма да се зарежда и предупреждава за неправилни връзки на напрежението.

За да започнем, ни трябва зарядно устройство за баланс за литиеви батерии. Никое друго зарядно устройство няма да работи за това, защото трябва да има режим на баланс! Използвам китайски клонинг на SkyRC iMax B6. Не, това не е истинската сделка, но открих, че копието работи добре. Свържете положителните и отрицателните проводници на акумулатора към зарядното устройство. Зарядното ми устройство има бананови щепсели с конектор тип Deans T, който се свързва с различни конектори. Можете да използвате алигаторни скоби или проводник в щепсел за зарядно устройство като Deans или XT60. Използвам декански конектор и го свързах към изходите на дъската за баланс. Уверете се, че тук свързвате зарядното устройство, защото BMS се нуждае от 12,6 -волтов сигнал, за да се активира. Ако възнамерявате това да бъде сменяема батерия, свържете кабела на изхода към всеки конектор, който вашето устройство ще използва. Аз свързвам моята с конектори за лопата и декански щепсел, защото той ще бъде предимно постоянно монтиран към моя проект.

Вашето зарядно може да е различно, но по този начин работи за почти всеки клон на зарядното устройство SkyRC iMax B6. Включете кабела на баланса в гнездото 4S на зарядното устройство. Той върви само по един начин и е маркиран за положителните и отрицателните страни на батерията. Свържете кабела на зарядното устройство и задайте режима на зареждане на „Баланс“. Уверете се, че зарядното устройство също е настроено на режим "4S". Тъй като това е пакет от 4400 mAh, обичам да задавам тока на зареждане на 1/2 или по -малко от максималния ток, така че 2 до 2,2 ампера. Използвам 1.5, защото това е тест. Тези батерии са почти напълно заредени, така че напреженията са високи. Когато работи, трябва да видите четирите серии от клетки да се зареждат еднакво, в рамките на 0,1 до 0,2 волта една от друга. Когато зареждането приключи, всички клетки трябва да са с едно и също напрежение, което е 4,2 волта. Пакетът трябва да отчита пълно напрежение на зареждане от 16,8 волта. Когато е при номиналното напрежение, то е 14,8 волта (3,7 волта на клетка). Ако го зареждате за първи път, започнете с настройка за нисък ток за първото зареждане, след което го увеличете, когато го зареждате отново.

Стъпка 6: Заключение

Това е! Направили сте функционална и надеждна литиево -йонна батерия, подобна на 4S 5000 mAh LiPo пакет за малка част от цената! Да, имате нужда от зарядно устройство, но ако имате стара батерия за лаптоп, някакъв проводник, щепсел за зареждане и лепенки за запояване, тогава всичко, от което се нуждаете, е BMS, за да стартирате, което струва около 10 USD или по -малко, ако го купите от Китай. Това ми струваше около $ 24 USD. Щеше да е още по -евтино, ако си взех всичко от Китай, но не исках да чакам месец, докато частите пристигнат тук! Вече имах зарядното устройство, поялник, мултицет, спойка, инструменти и проводници, така че всичко, което трябваше да купя, беше:

батерия за лаптоп

BMS платка

Щепсели за баланс

Никелови ленти

Беше по -евтино от закупуването на LiPo пакет и беше по -практично, защото имах нужда от нещо, което да се впише в моя проект. На всичкото отгоре е забавно и научих много да го правя!

Надявам се, че това ръководство ви харесва и най -вече се надявам, че знаете повече от това, преди да го прочетете. Това е първият ми опит, така че моля коментирайте и ме уведомете как се справих, или може да е по -добре за в бъдеще! Благодаря за четенето!