DIY 4S lithiová baterie s BMS: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Sledoval jsem a četl více než jeden návod nebo průvodce k lithium-iontovým bateriím a bateriovým sadám, ale ve skutečnosti jsem neviděl ten, který by vám poskytl spoustu podrobností. Jako nováček jsem měl problém najít dobré odpovědi, takže hodně z toho bylo pokusů a omylů (a jisker).

Když jsem se rozhodl postavit bateriovou sadu z 18650 lithium -iontových článků pro projekt, rozebral jsem starou baterii notebooku, vytáhl baterie a spojil je kovovými proužky do sady baterií. Při prvním pokusu jsem však zjistil, že to není tak snadné. Lithium -iontové baterie nejsou jako nikl -metal -hydridové, olověné nebo nikl -kadmiové baterie. Jsou citlivé na nadměrné vybíjení, přebíjení a zkraty a potřebují zvláštní péči, aby se nepřehřály, neroztavily nebo nevybuchly.

Proč je používat? Jsou opravdu skvělé pro projekty, protože mají vyšší napětí než jiné chemikálie a obsahují hodně energie, což znamená, že jich můžete použít méně, než kdybyste používali nikl -metal hydridové nebo nikl -kadmiové články (pouze 1,2 voltů). Z tohoto důvodu jsou baterie elektrického nářadí a baterie elektrických vozidel vyrobeny z lithium -iontových článků. Přicházejí ve všech tvarech, velikostech a kapacitách. Vysoce kvalitní články vydrží vysoké rychlosti vybíjení nad 20 ampérů a dobře fungují ve více konfiguracích článků. Pokud se rozhlédnete kolem, můžete je získat také levně nebo zdarma, protože téměř každý notebook má lithium -iontovou baterii, kterou lidé někdy vyhodí, protože je „mrtvá“, ale může v ní zůstat spousta života.

Stavím balíček 4S2P, který má 4 buňky v sérii a 2 paralelně pro 8 buněk. Získáte tak plné nabíjecí napětí 16,8 voltů, nominální 14,8 voltů a vybité napětí 12 voltů a zdvojnásobíte kapacitu sériových článků. Má také systém správy baterie, který je nezbytný k ochraně článků a správnému fungování. Byl jsem schopen dokončit tento projekt za přibližně 20 USD. Navíc jsem to zvládl!

Pojďme tedy začít! Budou zahrnuty odkazy na materiály, které jsem použil.

Krok 1: Materiály, nástroje a bezpečnost

Lithium -iontové články jsou docela neškodné, ale musíte udělat nějaká opatření. Vyhněte se jejich zkratování a buďte opatrní s páječkou a nástroji.

K nástrojům potřebujete páječku s výkonem alespoň 30 wattů, digitální multimetr, odizolovací nůž nebo drát, boční řezačky nebo splachovací frézy.

Dále nějaká kvalitní pájka takto: https://www.ebay.com/itm/Kester-44-Rosin-Core-Sold… Toto je jedno z nejlepších, co můžete pro elektroniku získat.

Dalšími nezbytnými položkami jsou samozřejmě některé lithium-iontové baterie 18650, buď starý balíček notebooků, nebo podobné:

Čistě niklové proužky, jako jsou tyto:

Systém/deska pro správu baterie:

Konektory pro vyvážení 4S:

Deany konektory typu T (nebo konektory XT60):

Vyrovnávací nabíječka pro nabíjení baterie:

Dalšími různými položkami byly dráty 18 gauge (průměr 1,02 mm), 26 gauge (0,40 mm) až 24 gauge (0,51 mm), maskovací páska a nebo elektrická páska nebo teplem smrštitelná fólie.

Krok 2: Baterie

Nejprve budete potřebovat některé lithium-iontové baterie velikosti 18650. Protože to dělám levně, podíval jsem se po starých bateriích do notebooků a v depu za méně než 3 dolary jsem našel 9článkový balíček Dell. Tento balíček byl vytvořen z kvalitních červených buněk značky Sanyo. Zkontroloval jsem datový list a mají docela standardní kapacitu 2 200 mAh a jsou určeny pro vybíjecí proud 4 A. Není špatné. Ano, byli docela mrtví (pod 2 volty na každou buňku), ale dokázal jsem je oživit. Vytvářím další Instructable, který vám řekne, jak to udělat. Zcela nové buňky můžete koupit na eBay nebo Amazonu, ale pro dobré značky mohou být drahé. Držte se dál od těch, které inzerují kapacitu 5 000 nebo 1 900 mAh. Pravděpodobně se jedná o články značkových článků, které v továrně neprošly testy kontroly kvality a mohou mít kapacitu 1 000 nebo dokonce 900 mAh. Jsou přeznačeny a znovu prodány se slevou. Pokud jste použili starou baterii notebooku, musíte ze svorek odstranit staré konektory. K tomu použijte boční frézy.

Krok 3: Připojení buněk

Dále potřebujete způsob, jak slepit buňky dohromady. Můžete použít ocelové pájecí poutka nebo niklové pásy. Používám čistě niklové pásy, nikoli poniklovanou ocel, protože při vysokém odběru proudu má ocel vyšší odpor než nikl, což může způsobit hromadění tepla. Pájím je k článkům. Toto není doporučený způsob, protože pokud držíte páječku na článku příliš dlouho, poškodí to článek a způsobí to ztrátu kapacity. Nejlepší způsob je použít účelový bodový svářeč takto:

Pokud však nevyrobíte spoustu bateriových sad a nemůžete ospravedlnit útratu 200 $ nebo více za jednu, pájení je v pořádku. Jen buď opatrný.

Na páječku doporučuji alespoň 30 wattovou žehličku a dobrou pájku. Dobrá pájka je zásadní. Nepoužívejte k tomu bezolovnatou pájku, protože má vyšší teplotu tání. Slabší páječka se také nezahřeje natolik, aby správně spojila články s niklovými proužky.

Abychom mohli sestrojit baterii, vezmeme 4 články v sérii a přidáme paralelní článek, takže máme dvojnásobné napětí a kapacitu na článek. Jak postupovat při připojování buněk viz výše uvedený diagram. Jediným omezujícím faktorem je, že všechny buňky musí být identické. I u BMS by nestejné kapacity způsobily nerovnoměrné nabíjení a vybíjení jednoho článku, což by mohlo způsobit rychlejší selhání tohoto článku a ostatních článků. Proto je dobré používat baterie do notebooků, protože byly vždy používány společně.

Chcete -li články pájet, zdrsněte kladné a záporné póly článků a naneste malé množství pájky. Dále uspořádejte buňky do správného pořadí pro sériové/paralelní připojení, jak je znázorněno na schématech. Za tímto účelem jsem články přelepil maskovací páskou, ale můžete také použít vložky pro baterie.

Odřízněte niklové proužky na správnou délku a spojte články dohromady. Použil jsem k tomu nějaké boční řezačky, ale fungují i cínové nůžky nebo řezačky plechu. Na každý konec pásku naneste pájku a pásek připájejte ke svorkám baterie. Nedržte páječku příliš dlouho, jen tolik, aby se pájka roztavila. Buňky jsem před lepením konečných spojů slepil páskou, aby byly správně zarovnány.

Krok 4: Připojení desky BMS a vyvážení

Abyste z akumulátoru vytěžili maximum a zabránili jeho předčasnému selhání, je třeba přidat způsob, jak zajistit, aby byly správně chráněny a nabíjeny. Lithium -iontové nebo polymerové články je třeba chránit před vybitím nebo pod ním, což může být opravdu špatné. To se provádí pomocí systému/desky pro správu baterie nebo BMS. Je to zařízení, které kombinuje ochranu baterií pro vícečlánkové baterie, jaké stavíme. Říká se tomu systém správy baterie nebo zkráceně BMS. Jedná se o zařízení, které chrání články před nadměrným a pod vybitím, proudovými špičkami a zkraty. Existuje mnoho různých typů a konfigurací desek BMS pro různá uspořádání buněk a aplikace. Používám desku 4S BMS dimenzovanou na pracovní proud 10 A, což je pro mou aplikaci (100 wattová LED svítilna) v pořádku.

Připojení je snadné. Jakmile je naše baterie pájena dohromady, musíme změřit napětí napříč řadovými články multimetrem. Měli byste mít 14,8 voltů pro kladnou baterii, 3,7 V voltů, 7,4 V voltů a 11,1 voltů. K dispozici je 5 připojení pro zástrčku vyvážení 4S: jedno pro kladný pól baterie nebo článek č. 4, jedno pro záporný pól, článek č. 1, článek č. 2 a článek č. 3. Změřte je umístěním negativní sondy na negativní stranu balení a měřením přes spoje. Jakmile se všechny shodují, můžete pájet vyvažovací vodiče z každého připojení na správné podložky na BMS.

Pro připojení vyvážení jsem použil drát o průměru 26 (průměr 0,40 mm) a pro výstupy baterie +/- a zatížení 18 měřidlo (průměr 1,02 mm), protože budou zpracovávat téměř 10 ampérů proudu. Pro připojení váhy můžete použít menší vodič, protože nezachytávají téměř žádný proud, pouze příslušné napětí ze spojení. Za to bych nešel pod 26 gauge. Jakmile budete mít sadu připojenou, můžete připojit zástrčky vyvážení ke správným výstupům z baterie.

Krok 5: Nabíjení zůstatku

Nyní, když máme vše připojeno, můžeme připojit náš balíček k nabíječce a ujistit se, že se nabíjí. Podle toho poznáte, že jsou vaše připojení špatná, protože vaše nabíječka se nenabíjí a upozorní vás na nesprávné připojení napětí.

Pro začátek potřebujeme balanční nabíječku lithiových baterií. Žádná jiná nabíječka na to nebude fungovat, protože potřebuje mít vyvážený režim! Používám čínský klon SkyRC iMax B6. Ne, není to skutečná dohoda, ale zjistil jsem, že kopie funguje dobře. Připojte kladný a záporný kabel baterie k nabíječce. Moje nabíječka má banánkové zástrčky s konektorem typu Deans T, který se připojuje k různým konektorům. Aligátorové svorky nebo drát můžete použít v nabíjecí zástrčce jako Deans nebo XT60. Používám konektor Deans a připojil jej k výstupům na desce váhy. Ujistěte se, že sem připojujete nabíječku, protože BMS potřebuje k aktivaci signál 12,6 voltů. Pokud chcete, aby se jednalo o vyměnitelnou baterii, připojte výstup k jakémukoli konektoru, který vaše zařízení použije. Já zapojuji důl s rýčovými konektory a zástrčkou Deans, protože bude většinou trvale připojen k mému projektu.

Vaše nabíječka se může lišit, ale takto to funguje téměř u každého klonu nabíječky SkyRC iMax B6. Zapojte kabel váhy do zásuvky 4S na nabíječce. Jde pouze jedním způsobem a je označen pro kladné a záporné strany baterie. Připojte nabíjecí kabel a nastavte režim nabíjení na „Vyvážení“. Ujistěte se, že je nabíječka také nastavena na režim „4S“. Protože se jedná o sadu 4400 mAh, rád bych nabíjecí proud nastavil na 1/2 nebo méně z maximálního jmenovitého proudu, tedy 2 až 2,2 ampéru. Používám 1.5, protože toto je test. Tyto baterie jsou téměř plně nabité, takže napětí je vysoké. Když je spuštěn, měli byste vidět články řady 4, které se nabíjejí stejně, v rozmezí 0,1 až 0,2 voltů od sebe. Když nabíjení skončí, všechny články by měly být na stejném napětí, což je 4,2 voltů. Balíček by měl číst plné nabíjecí napětí 16,8 voltů. Když je na jmenovitém napětí, je to 14,8 voltů (3,7 voltů na článek). Pokud nabíjíte poprvé, začněte při prvním nabíjení s nízkým proudem a poté jej znovu nabijte.

Krok 6: Závěr

A je to! Vyrobili jste funkční a spolehlivou lithium -iontovou baterii podobnou 4S 5 000 mAh LiPo packu za zlomek ceny! Ano, potřebujete nabíječku, ale pokud máte položenou starou baterii notebooku, nějaký drát, nabíjecí zástrčku a pájecí jazýčky, pak vše, co potřebujete, je rozjezd BMS, který stojí kolem 10 USD nebo méně, pokud jej zakoupíte od Čína. To mě stálo asi 24 USD. Ještě levnější by bylo, kdybych to všechno dostal z Číny, ale nechtělo se mi měsíc čekat, až se díly dostanou až sem! Nabíječku, páječku, multimetr, pájku, nářadí a vodiče jsem již měl, takže jsem musel koupit jen:

Baterie notebooku

Deska BMS

Vyvažovací zátky

Niklové proužky

Bylo to levnější než nákup LiPo packu a bylo to praktičtější, protože jsem potřeboval něco, co se vejde do mého projektu. Navíc je to zábava a hodně jsem se toho naučil!

Doufám, že se vám tento průvodce líbí a hlavně doufám, že víte víc, než jste si jej přečetli. Je to můj první pokus, tak prosím okomentujte a dejte mi vědět, jak jsem si vedl, nebo může být do budoucna lepší! Děkuji za přečtení!