ערכת סוללת ליתיום DIY 4S עם BMS: 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

צפיתי וקראתי יותר ממדריך אחד או מדריך בנושא סוללות ליתיום יון וחבילות סוללות, אבל לא ממש ראיתי אחד שנותן לך הרבה פרטים. בתור טירון, התקשיתי למצוא תשובות טובות, כך שהרבה מהן היו ניסוי וטעייה (וניצוצות).

כשהחלטתי לבנות מארז סוללה מתוך 18650 תאי ליתיום יון לפרויקט, פירקתי את סוללת המחשב הנייד הישן שלי, הוצאתי את הסוללות, הלחמתי אותן יחד עם רצועות מתכת לתוך מארז סוללות. עם זאת, למדתי בניסיון הראשון שלי שזה לא כל כך קל. סוללות ליתיום יון אינן כמו סוללות ניקל מתכת הידרדית, חומצה עופרת או ניקל קדמיום. הם רגישים לפריקה יתר, לטעינה ולקצרים, וצריכים טיפול מיוחד כדי למנוע מהם להתחמם יתר על המידה, להימס או להתפוצץ.

למה להשתמש בהם? הם באמת נהדרים לפרויקטים מכיוון שיש להם מתח גבוה יותר מאשר כימציות אחרות ומחזיקים הרבה אנרגיה, מה שאומר שאתה יכול להשתמש בהם פחות מאשר אם היית משתמש בתאי ניקל מתכת הידריד או בתאי ניקל קדמיום (1.2 וולט בלבד). סוללות כלי חשמל וסוללות רכב חשמלי עשויות מתאי ליתיום יון מסיבה זו. הם מגיעים בכל הצורות והגדלים והיכולות. תאים באיכות גבוהה יכולים לעמוד בשיעורי פריקה גבוהים של מעל 20 אמפר, ולעבוד היטב בתצורות תא מרובות. אתה יכול גם להשיג אותם בזול או בחינם אם אתה מסתכל מסביב, כי כמעט בכל מחשב נייד יש בו סוללת ליתיום יון שאנשים לפעמים זורקים כי הוא "מת", אבל אולי נותרו בו הרבה חיים.

אני בונה חבילת 4S2P הכוללת 4 תאים בסדרה, ו -2 במקביל ל -8 תאים. זה ייתן לך מתח טעינה מלא של 16.8 וולט, נומינלי 14.8 וולט ודירוג פריקה של 12 וולט ויכפיל את קיבולת תאי הסדרה. יש לו גם מערכת לניהול סוללות, הנחוצה להגנה על התאים ושמירה על תקינותם. הצלחתי לסיים את הפרויקט הזה בסביבות 20 $. בנוסף, הצלחתי!

אז בואו נתחיל! קישורים לחומרים בהם השתמשתי ייכללו.

שלב 1: חומרים, כלים ובטיחות

תאי ליתיום יונים אינם מזיקים למדי, אך עליך לנקוט באמצעי זהירות. הימנע מקצר אותם, והיזהר עם הלחמה והכלים.

עבור הכלים, אתה צריך מלחם בגודל של לפחות 30 וואט, מולטימטר דיגיטלי, חשפנות סכין או חוט, חותכי צד או חותכי שטיפה.

לאחר מכן, כמה הלחמות באיכות טובה כמו זה: https://www.ebay.com/itm/Kester-44-Rosin-Core-Sold… זהו אחד הטובים ביותר שאתה יכול להשיג עבור אלקטרוניקה.

שאר הפריטים הדרושים הם כמובן כמה 18650 סוללות ליתיום יון, או מארז מחשב נייד ישן, או כמה כאלה:

רצועות ניקל טהורות כמו אלה:

מערכת/לוח ניהול סוללות:

מחברי תקע איזון 4S:

מחברים מסוג T (או מחברי XT60):

איזון מטען לטעינת הסוללה:

פריטים שונים אחרים היו חוט 18 מד (קוטר 1.02 מ"מ), 26 מד (קוטר.40 מ"מ) עד 24 מד (.51 מ"מ), סרט דבק, או או סרט חשמלי, או סרט התכווצות חום.

שלב 2: הסוללות

ראשית, תזדקק לכמה סוללות ליתיום יון בגודל 18650. מכיוון שאני עושה את זה בזול, חיפשתי סוללות מחשבים ניידים ישנים ומצאתי חבילת Dell בעלת 9 תאים במחסן החסכים בפחות מ -3 $. חבילה זו הורכבה מכמה תאים אדומים באיכות טובה של Sanyo. בדקתי את דף הנתונים והם בעלי קיבולת די סטנדרטית של 2200 מיליאמפר / שעה ומדורגים בזרם פריקה של 4 אמפר. לא רע. כן, הם היו די מתים (מתחת ל -2 וולט כל תא), אבל הצלחתי להחיות אותם. אני מכין עוד הוראה שאומרת לך כיצד לעשות זאת. אתה יכול לקנות תאים חדשים באיביי או באמזון, אבל הם יכולים להיות יקרים עבור המותגים הטובים. התרחק מאלה המפרסמים קיבולת של 5000 או 9800 מיליאמפר / שעה. הם כנראה תאי שם מותג שנכשלו בבדיקות בקרת איכות במפעל ועשויים להיות בעלי קיבולת של 1000 ואפילו 900 מיליאמפר / שעה. הם מותגים מחדש ונמכרים מחדש בהנחה. אם השתמשת בסוללה ישנה של מחשב נייד, עליך להסיר את המחברים הישנים מהמסופים. השתמש בחותכי הצד לשם כך.

שלב 3: חיבור התאים

בשלב הבא אתה צריך דרך להדביק את התאים יחד. אתה יכול להשתמש בלשכות הלחמה מפלדה או ברצועות ניקל. אני משתמש ברצועות ניקל טהורות, לא בפלדה בציפוי ניקל מכיוון שבמשיכות זרם גבוהות, לפלדה יש עמידות גבוהה יותר מאשר ניקל, מה שעלול לגרום להצטברות חום. אני הלחם אותן לתאים. זו לא הדרך המומלצת כיוון שאם אתה מחזיק את מגהץ ההלחמה על התא יותר מדי זמן, הוא יפגע בתא ויגרום לו לאבד קיבולת. הדרך הטובה ביותר היא להשתמש במרתך נקודתי ייעודי כזה:

עם זאת, אלא אם כן אתה מייצר הרבה סוללות ויכול להצדיק הוצאה של 200 $ או יותר לאחד, הלחמה היא בסדר. רק תיזהר.

עבור הלחמה, אני ממליץ על ברזל לפחות 30 וואט והלחמה טובה. הלחמה טובה היא קריטית. אין להשתמש בהלחמה נטולת עופרת לשם כך מכיוון שיש לה טמפרטורת התכה גבוהה יותר. כמו כן, ברזל הלחמה חלש יותר לא יתחמם מספיק בכדי לקשור כראוי את התאים לרצועות הניקל.

כדי לבנות את מארז הסוללות, אנו לוקחים 4 תאים בסדרה ומוסיפים תא מקביל, כך שיש לנו כפול המתח והקיבולת לכל תא. עיין בתרשים שלמעלה כיצד לחבר את התאים. הגורם המגביל היחיד הוא שכל התאים צריכים להיות זהים. אפילו עם ה- BMS, יכולות לא שוות יגרמו לתא אחד להיטען ולפרוק באופן לא שווה וזה עלול לגרום לתא הזה ולאחרים להיכשל מהר יותר. זו הסיבה שעדיף להשתמש בסוללות של מחשבים ניידים מכיוון שהן תמיד שימשו יחד.

כדי להלחם את התאים, חיספס את המסופים החיוביים והשליליים של התאים והחל כמות קטנה של הלחמה. לאחר מכן, מסדרים את התאים לפי הסדר המתאים לחיבור הסדרה/המקביל כפי שמוצג בתרשימים. הדבקתי את התאים עם סרט דבק לשם כך, אך ניתן גם להשתמש במפרידי סוללה.

חותכים את רצועות הניקל באורך הנכון כדי לחבר את התאים יחד. השתמשתי בכמה חותכי צד בשביל זה, אבל גם חותכי פח או חותכי מתכת עובדים. החל הלחמה לכל קצה הרצועה, והלחם את הרצועה למסופי הסוללה. אל תחזיק את מגהץ ההלחמה זמן רב מדי, מספיק כדי להמיס את ההלחמה. הדבקתי את התאים לפני הלחמת החיבורים הסופיים כדי לשמור על יישורם הנכון.

שלב 4: לוח BMS וחיבורי איזון

כדי להפיק את המרב מחבילת הסוללות ולמנוע שהיא תיכשל בטרם עת, עליך להוסיף דרך לוודא שהם מוגנים וטעינים כראוי. תאים ליתיום או תאים פולימריים צריכים להיות מוגנים מפני פריקה מתחת או יותר מדי, וזה יכול להיות רע מאוד. זה נעשה על ידי מערכת/לוח ניהול סוללות, או BMS. זהו מכשיר המשלב הגנה מפני סוללות למספר סוללות סלולריות כמו שאנחנו בונים. קוראים לזה מערכת ניהול סוללות או בקיצור BMS. זהו מכשיר המגן על התאים מפני פריקה ומתחת, פריצות זרם ומעגלים קצרים. ישנם הרבה סוגים ותצורות שונות של לוחות BMS עבור סידורי תאים ויישומים שונים. אני משתמש בלוח BMS 4S המדורג עבור זרם עבודה של 10 אמפר, וזה בסדר עבור היישום שלי (פנס LED 100 וואט).

החיבור קל. ברגע שהסוללה שלנו מולחמת יחד, עלינו למדוד את המתחים על פני תאי הסדרה בעזרת מולטימטר. אתה אמור לקבל 14.8 וולט לסוללה חיובית, 3.7 וולט, 7.4 וולט ו -11.1 וולט. ישנם 5 חיבורים לתקע איזון 4S: אחד לסוללה חיובית או תא 4, אחד לשלילי, תא מספר 1, תא מספר 2 ותא מספר 3. מדוד אותם על ידי הנחת החללית השלילית בצד השלילי של החבילה, ומדידה על פני החיבורים. ברגע שכולם תואמים, תוכל להלחים את חוטי האיזון מכל חיבור לרפידות הנכונות ב- BMS.

השתמשתי בחוט מד 26 (קוטר.40 מ"מ) לחיבורי האיזון, וב -18 מד (קוטר 1.02 מ"מ) ליציאות הסוללה +/- ועומס מכיוון שהם יתמודדו עם כמעט 10 אמפר זרם. אתה יכול להשתמש בחוט קטן יותר לחיבורי האיזון מכיוון שהם כמעט ולא מטפלים בזרם כלשהו, רק במתח המתאים מהחיבורים. עם זאת, לא הייתי יורד מתחת ל 26. לאחר שהחבילה מחוברת, אתה יכול לחבר את תאי האיזון ליציאות הסוללה המתאימות.

שלב 5: איזון טעינה

כעת, לאחר שהכל מחובר, נוכל לחבר את החבילה למטען ולוודא שהיא נטענת. כך תדעו אם החיבורים שלכם שגויים, מכיוון שהמטען שלכם לא יטען ויזהיר אתכם מפני חיבורי מתח שגויים.

כדי להתחיל, אנו זקוקים למטען איזון לסוללות ליתיום. אף מטען אחר לא יעבוד בשביל זה מכיוון שהוא צריך להיות במצב איזון! אני משתמש בשיבוט סיני של ה- SkyRC iMax B6. לא, זה לא העסקה האמיתית, אבל מצאתי שהעותק עובד בסדר גמור. חבר את הסוללות החיוביות והשליליות למטען. למטען שלי יש תקעי בננות עם מחבר מסוג T מסוג Deans המתחבר למחברים שונים. אתה יכול להשתמש בקטעי תנין או חוט בתקע מטען כמו Deans או XT60. אני משתמש במחבר Deans, וחיברתי אותו ליציאות בלוח האיזון. וודא שכאן אתה מחבר את המטען מכיוון BMS זקוק לאות של 12.6 וולט כדי להפעיל את עצמו. אם אתה מתכוון שזו תהיה סוללה נשלפת, העבר את הפלט לכל מחבר שהמכשיר שלך ישתמש. אני מחבר את שלי עם מחברי כף ותקע Deans מכיוון שהוא יהיה מותקן ברובו לצמיתות לפרויקט שלי.

המטען שלך עשוי להיות שונה, אך כך הוא עובד כמעט לכל שיבוט של מטען ה- SkyRC iMax B6. חבר את מוביל האיזון לשקע 4S במטען. זה הולך רק בדרך אחת, והוא מסומן בצד החיובי והשלילי של הסוללה. חבר את כבל המטען והגדר את מצב הטעינה ל"איזון ". וודא כי המטען מוגדר גם למצב "4S". מכיוון שמדובר בחבילה של 4400 מיליאמפר/שעה, אני אוהב להגדיר את זרם הטעינה ל -1/2 או פחות מהדירוג הנוכחי המרבי, אז 2 עד 2.2 אמפר. אני משתמש ב- 1.5 כי זו בדיקה. הסוללות האלה טעונות במלואן, כך שהמתחים גבוהים. כאשר הוא פועל, אתה אמור לראות את תאי הסדרה הטעינים באופן שווה, בטווח של 0.1 עד 0.2 וולט זה מזה. כאשר הטעינה מסתיימת, כל התאים צריכים להיות באותו מתח, שהוא 4.2 וולט. החבילה צריכה לקרוא מתח טעינה מלא של 16.8 וולט. כאשר הוא במתח הנומינלי, הוא 14.8 וולט (3.7 וולט לתא). אם אתה טוען אותו בפעם הראשונה, התחל בהגדרת זרם נמוך עבור הטעינה הראשונה, ולאחר מכן הגבר אותו כאשר אתה טוען אותו שוב.

שלב 6: מסקנה

זהו זה! יצרת סוללת ליתיום יון פונקציונלית ואמינה בדומה לחבילת LiPo בגודל 4S 5000 מיליאמפר / שעה תמורת חלק קטן מהעלות! כן, אתה צריך מטען, אבל אם יש לך סוללת מחשב נייד ישן מונח, כמה חוטים, תקע טעינה ולשוניות הלחמה, כל מה שאתה צריך הוא ה- BMS כדי להתחיל, שעולה בסביבות 10 $ או פחות אם אתה קונה אותו חרסינה. זה עלה לי בערך 24 דולר. זה יהיה אפילו יותר זול אם אקבל את כל זה מסין, אבל לא רציתי לחכות חודש עד שהחלקים יגיעו לכאן! כבר היה לי מטען, מלחם, מולטימטר, הלחמה, כלים וחוטים, אז כל מה שהיה לי לקנות הוא:

סוללת מחשב נייד

לוח BMS

תקעי איזון

רצועות ניקל

זה היה זול יותר מרכישת חבילת LiPo והיה יותר פרקטי מכיוון שהייתי צריך משהו שיתאים לפרויקט שלי. נוסף על כך, זה כיף ולמדתי הרבה לעשות את זה!

אני מקווה שאתה אוהב את המדריך הזה ובעיקר, אני מקווה שאתה יודע יותר ממה שעשית לפני שקראת אותו. זה הניסיון הראשון שלי, אז אנא הגיבו וספרו לי איך עשיתי, או שיכול להיות טוב יותר לעתיד! תודה שקראתם!