מטען סוללות ליתיום 4S 18650 ליתיום מופעל על ידי שמש: 7 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

המוטיבציה לבצע פרויקט זה הייתה ליצור תחנת טעינה של סוללות 18650 משלי שתהווה חלק חיוני בפרויקטים האלחוטיים שלי בעתיד. בחרתי לקחת מסלול אלחוטי מכיוון שהוא הופך את הפרויקטים האלקטרוניים לניידים, פחות מגושמים ויש לי ערימה של 18650 תאי סוללה שמצילים.

לפרויקט שלי בחרתי לטעון ארבע סוללות ליתיום 18650 בבת אחת ולהתחבר לסדרות מה שהופך את זה לסידור סוללות 4S. רק בשביל הכיף החלטתי להרכיב ארבעה פאנלים סולאריים על גבי המכשיר שלי שבקושי מטעין את תאי הסוללות … אבל זה נראה מגניב. פרויקט זה מופעל על ידי מטען למחשב נייד חלופי, אך כל מקור חשמל אחר מעל 16.8 וולט יעשה זאת גם כן. תכונות נוספות נוספות כוללות מחוון טעינת סוללת ליתיום למעקב אחר תהליך הטעינה ויציאת USB 2.0 המשמשת לטעינת סמארטפון.

שלב 1: משאבים

מכשירי חשמל:

• 4S BMS;
• מחזיק תאי סוללה 4S 18650;
• מחוון טעינת סוללה 4S 18650;
• 4 יחידות 18650 תאי סוללת ליתיום;
• 4 יח '80x55 מ"מ פאנלים סולאריים;
• שקע USB 2.0 נקבה;
• שקע נקבה למטען מחשב נייד;
• ממיר באק עם תכונת הגבלת זרם;
• ממיר באק קטן ל -5 וולט;
• כפתור מישוש למחוון טעינת סוללה;
• 4 יחידות דיודות שוטקי BAT45;
• דיודת Schottky 1N5822 או משהו דומה;
• 2 יחידות מתגי SPDT;

בְּנִיָה:

• יריעת זכוכית אורגנית;
• ברגים ואומים;
• סוגריים לזווית 9 יח ';
• 2 יחידות צירים;
• דבק חם;
• מסור ידני;
• תרגיל;
• סרט דביק (אופציונלי);

שלב 2: BMS

לפני שהתחלתי בפרויקט הזה, לא ידעתי הרבה על טעינת סוללות ליתיום ועל מה שמצאתי אני יכול לומר כי BMS (המכונה גם מערכת ניהול סוללות) הוא הפתרון העיקרי לבעיה זו (אני לא אומר זאת זה הטוב והיחיד). לוח זה מוודא שתאי סוללות ליתיום 18560 פועלים בתנאים בטוחים ויציבים. יש לו את תכונות ההגנה הבאות:

• הגנה מפני טעינת יתר;

  • המתח לא יעלה על +4.195 וולט לכל תא סוללה;
  • טעינת תאי הסוללה במתח גבוה ממתח ההפעלה המרבי (בדרך כלל +4.2 וולט) תפגע בהם;
  • אם תא סוללת הליון-יון טעון עד 4.1 V לכל היותר, אורך חייו יהיה ארוך יותר בהשוואה לסוללה שהוטענה ל- +4.2 V;

• הגנה מפני מתח;

  • מתח תאי הסוללה לא יקבל פחות מ -2.55 וולט;
  • אם תא הסוללה יורשה לפרוק פחות ממתח ההפעלה המינימלי הוא ייפגע, יאבד חלק מהקיבולת שלו וקצב הפריקה העצמית שלו יגדל;
  • בזמן הטעינה של תא ליון-יון שהמתח שלו מתחת למתח ההפעלה המינימלי שלו הוא עלול לפתח קצר חשמלי ולסכן את סביבתו;

• הגנה על קצר חשמלי;

  תא הסוללה שלך לא ייפגע אם יש קצר במערכת שלך;

• הגנה על זרם יתר;

  BMS לא נותן לזרם להגיע לערך המדורג;

• איזון סוללות;

  • אם המערכת מכילה יותר מתאי סוללה אחד המחוברים בסדרה לוח זה יוודא שלכל תאי הסוללה אותו מטען;
  • אם לשעבר. יש לנו תא סוללת ליתיום אחד שיש לו יותר מטען מהאחרים שהוא יפרק לתאים אחרים וזה מאוד לא בריא עבורם;

ישנם מגוון מעגלי BMS המיועדים למטרות שונות. יש בהם מעגלי הגנה שונים והם בנויים לתצורות סוללה שונות. במקרה שלי, השתמשתי בתצורת 4S כלומר ארבעה תאי סוללה מחוברים בסדרה (4S). זה יפיק בערך מתח כולל של +16, 8 וולט ו -2 אה בהתאם לאיכות תאי הסוללה. כמו כן, תוכל לחבר כמעט כמה סדרות תאי סוללה במקביל שתרצה ללוח זה. זה יגדיל את קיבולת הסוללה. כדי לטעון את הסוללה, יהיה עליך לספק ל- BMS כ -16, 8 וולט. מעגל החיבור של BMS נמצא בתמונות.

שים לב שכדי לטעון סוללה אתה מחבר את מתח האספקה הדרוש ל- P+ ו- P- סיכות. כדי להשתמש בסוללה טעונה אתה מחבר את הרכיבים שלך לסיכות B+ ו- B.

שלב 3: אספקת סוללה 18650

ספק הכוח עבור סוללת 18650 שלי הוא HP +19 וולט ומטען נייד של 4, 74 אמפר שהייתי מונח מסביב. מכיוון שפלט המתח שלו קצת גבוה מדי הוספתי ממיר באק להורדת המתח ל +16, 8 וולט. כשהכל כבר נבנה בדקתי את המכשיר הזה כדי לראות איך הוא מתפקד. השארתי אותו על אדן החלון כדי לגרום לו להיטען באמצעות אנרגיה סולארית. כשחזרתי הביתה שמתי לב שתאי הסוללה שלי כלל לא טעונים. למעשה, הם השתחררו לחלוטין וכאשר ניסיתי להטעין אותם באמצעות מטען למחשב נייד, שבב ממיר באק התחיל להשמיע קולות חישה מוזרים והיה ממש חם. כשמדדתי את הזרם העובר ל- BMS קיבלתי קריאה של יותר מ -3.8 אמפר! זה היה הרבה מעל הדירוג המרבי של ממיר הכסף שלי. BMS משך כל כך הרבה זרם מכיוון שהסוללות היו מתות לגמרי.

ראשית, ערכתי מחדש את כל החיבורים בין BMS לרכיבים חיצוניים ואז הלכתי אחרי בעיית הפריקה שהתרחשה בזמן הטעינה באמצעות סולארית. אני חושב שהבעיה הזו התרחשה מכיוון שלא היה מספיק אור שמש כדי להמיר את ממיר הכסף. כשזה קרה, אני חושב שהמטען התחיל ללכת בכיוון ההפוך - מסוללה לממיר באק (נורית ממיר באק דולקת). כל זה נפתר על ידי הוספת דיודת שוטקי בין BMS לממיר באק. כך הזרם בהחלט לא יחזור לממיר באק. דיודה זו בעלת מתח חסימת DC מרבי של 40 וולט וזרם קדימה מרבי של 3 אמפר.

כדי לפתור את בעיית זרם העומס העצום, החלטתי להחליף את ממיר הכסף שלי במכשיר בעל תכונת הגבלת זרם. ממיר הכסף הזה גדול פי שניים אך למזלי היה לי מספיק מקום במארז שלי כדי להתאים אותו. הוא הבטיח שזרם העומס לעולם לא יעלה על 2 אמפר.

שלב 4: אספקת חשמל סולארית

לפרויקט זה החלטתי לשלב פאנל סולארי בתערובת. בכך רציתי לקבל הבנה טובה יותר של אופן הפעולה שלהם וכיצד להשתמש בהם. בחרתי לחבר ארבעה פאנלים סולאריים של 6 וולט ו -100 mA בסדרה, אשר בתורם מספקים לי 24 וולט ו -100 mA בסך הכל בתנאי השמש הטובים ביותר. זה מסתכם בעוצמה של לא יותר מ -2.4 וואט וזה לא הרבה. מבחינה תועלתנית תוספת זו היא חסרת תועלת ובקושי יכולה לטעון 18650 תאי סוללה כך שהיא יותר כקישוט כתכונה. במהלך מבחני הבדיקה של חלק זה גיליתי שמערך זה של פאנלים סולאריים טוען רק 18650 תאי סוללה בתנאים מושלמים. ביום מעונן זה אפילו לא יפעיל ממיר באק שאחריו מערך פאנלים סולאריים.

בדרך כלל, תחבר דיודה חוסמת לאחר לוח PV4 (עיין בתרשים). זה ימנע מהזרם לזרום חזרה לפאנלים סולאריים כאשר אין אור שמש והפאנלים לא ייצרו כוח. אז תחביל פריקה של סוללה למערך הפאנלים הסולאריים שעלול לפגוע בהם. מכיוון שכבר הוספתי דיודה D5 בין ממיר באק לבין סוללת 18650 כדי למנוע מהזרם לזרום אחורה לא הייתי צריך להוסיף עוד אחד. מומלץ להשתמש בדיודה שוטקי למטרה זו מכיוון שיש להם ירידת מתח נמוכה יותר מאשר דיודה רגילה.

קו אמצעי זהירות נוסף לפאנלים סולאריים הם דיודות המעקף. הם נחוצים כאשר פאנלים סולאריים מחוברים בתצורת סדרה. הם מסייעים במקרים בהם אחד או יותר מפאנלים סולאריים מחוברים מוצל. כאשר זה קורה, פאנל השמש המוצל לא יפיק כל כוח וההתנגדות שלו תהפוך גבוהה ותחסום את זרימת הזרם מפאנלים סולאריים לא מוצלים. הנה דיודה עוקפת נכנסת כאשר למשל פאנל סולארי PV2 מוצל הזרם המיוצר על ידי פאנל סולארי PV1 יתפוס את הדרך של ההתנגדות הפחותה, כלומר הוא יזרום דרך דיודה D2. זה יגרום להפחתת הספק בסך הכל (בגלל פאנל מוצל) אבל לפחות הזרם לא ייחסם ביחד. כאשר אף אחד מהפאנלים הסולאריים לא חסומים הזרם יתעלם מהדיודות ויזרום דרך פאנלים סולאריים מכיוון שזה נתיב ההתנגדות הכי פחות. בפרויקט שלי השתמשתי בדיודות BAT45 Schottky המחוברות במקביל לכל פאנל סולארי. דיודות Schottky מומלצות מכיוון שיש להן ירידה במתח נמוך יותר אשר בתורו יהפוך את מערך הפאנלים הסולאריים ליעילים יותר (במצבים בהם חלק מהפאנלים הסולאריים מוצלים).

במקרים מסוימים, דיודות עוקף וחסימה כבר משולבות בפאנל הסולארי מה שהופך את עיצוב המכשיר שלך לקל בהרבה.

כל מערך הפאנלים הסולאריים מחובר לממיר A1 באק (הורדת מתח ל +16.8 וולט) באמצעות מתג SPDT. בדרך זו המשתמש יכול לבחור כיצד יש להפעיל 18650 תאי סוללה.

שלב 5: תכונות נוספות

מטעמי נוחות הוספתי מחוון טעינת סוללה 4S המחובר באמצעות מתג מישוש כדי להראות אם מארז הסוללה 18650 נטען עדיין. תכונה נוספת שהוספתי היא יציאת USB 2.0 המשמשת לטעינת מכשירים. זה עשוי להועיל כאשר אקח את מטען הסוללות שלי מ -18650 החוצה. מכיוון שסמארטפונים זקוקים ל -5 וולט לטעינה הוספתי ממיר באק למטה להורדת המתח מ- 16.8 וולט ל -5 וולט. כמו כן, הוספתי מתג SPDT כך שלא יתבזבז כוח נוסף על ידי ממיר A2 buck כאשר אין שימוש ביציאת USB.

שלב 6: בניית דיור

כבסיס של מארז הדיור השתמשתי ביריעות זכוכית אורגניות שקופות שחתכתי בעזרת מסור יד. זה חומר זול יחסית וקל לשימוש. כדי להדק את הכל במקום אחד השתמשתי בסוגריים זווית מתכת בשילוב עם ברגים ואומים. כך תוכלו להרכיב ולפרק במהירות את המארז במידת הצורך. מצד שני, גישה זו מוסיפה משקל מיותר למכשיר מכיוון שהוא משתמש במתכת. כדי ליצור את החורים הדרושים לאומים השתמשתי במקדחה חשמלית. פאנלים סולאריים הודבקו בזכוכית אורגנית באמצעות דבק חם. כשהכל הורכב הבנתי שהמראה של המכשיר הזה לא מושלם כי אפשר לראות את כל הבלגן האלקטרוני מבעד לזכוכית שקופה. כדי לפתור את זה כיסיתי את הזכוכית האורגנית בצבעים שונים של נייר דבק.

שלב 7: מילים אחרונות

למרות שזה היה פרויקט קל יחסית, היה לי סיכוי לצבור ניסיון בתחום האלקטרוניקה, בניית מארזים למכשירים האלקטרוניים שלי והכרתי רכיבים אלקטרוניים חדשים (בעיניי).

אני מקווה שההנחיה הזו הייתה מעניינת ואינפורמטיבית עבורך. אם יש לך שאלות או הצעות אל תהסס להגיב?

כדי לקבל את העדכונים האחרונים על הפרויקטים האלקטרוניים והאחרים שלי, עקוב אחרי בפייסבוק:

facebook.com/eRadvilla