DIY 4S Lithium Battery Pack Na May BMS: 6 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Napanood at nabasa ko ang higit sa isang tutorial o kung paano gagabay sa mga baterya ng lithium ion at mga pack ng baterya, ngunit hindi ko talaga nakita ang isa na nagbibigay sa iyo ng maraming mga detalye. Bilang isang newbie, nagkaproblema ako sa paghanap ng magagandang sagot, kaya marami sa mga ito ang trial and error (at spark).

Nang magpasya akong magtayo ng isang pack ng baterya mula sa 18650 na mga cell ng lithium ion para sa isang proyekto, kinuha ko ang aking dating laptop na baterya, inilabas ang mga baterya, na-solder ang mga ito kasama ang mga metal na piraso sa isang pack ng baterya. Gayunpaman, natutunan ko sa aking unang pagtatangka na hindi ganoon kadali. Ang mga baterya ng lithium ion ay hindi tulad ng nickle metal hydride, lead acid, o mga baterya ng nickle cadmium. Sensitibo sila sa labis na pagdiskarga, higit sa pagsingil, at mga maikling circuit, at kailangan ng espesyal na pangangalaga upang hindi sila maiinit, matunaw, o sumabog.

Bakit ginagamit ang mga ito? Ang mga ito ay talagang mahusay para sa mga proyekto dahil mayroon silang mas mataas na boltahe kaysa sa iba pang mga chemistries at nagtataglay ng maraming enerhiya, na nangangahulugang maaari mong gamitin ang mas kaunti sa mga ito kaysa sa kung gumagamit ka ng nickle metal hydride o nickle cadmium cells (1.2 volts lamang). Ang mga baterya ng tool ng kuryente at mga baterya ng de-koryenteng sasakyan ay gawa sa mga cell ng lithium ion para sa kadahilanang iyon. Dumating ang mga ito sa lahat ng mga hugis at sukat at kakayahan. Ang mga de-kalidad na mga cell ay makatiis ng mataas na mga rate ng paglabas ng higit sa 20 amps, at gumagana nang maayos sa maraming mga pagsasaayos ng cell. Maaari mo ring makuha ang mga ito para sa murang o libre kung tumingin ka sa paligid dahil halos lahat ng laptop ay mayroong baterya ng lithium ion na minsan itinatapon ng mga tao dahil "patay na," ngunit maaaring may maraming natitirang buhay dito.

Bumubuo ako ng isang 4S2P pack na may 4 na mga cell sa serye, at 2 sa parallel para sa 8 cells. Bibigyan ka nito ng isang buong boltahe ng singil na 16.8 volts, isang nominal na 14.8 volts, at isang pinalabas na rating na 12 volts, at doble ang kapasidad ng mga cell ng serye. Mayroon din itong system ng pamamahala ng baterya, kinakailangan iyon upang maprotektahan ang mga cell at panatilihing gumana ito ng tama. Natapos ko ang proyektong ito sa halos $ 20 USD. Dagdag pa, nakagawa ako!

Kaya, magsimula na tayo! Ang mga link sa mga ginamit kong materyales ay isasama.

Hakbang 1: Mga Kagamitan, Kasangkapan, at Kaligtasan

Ang mga cell ng lithium ion ay medyo hindi nakakasama, ngunit kailangan mong mag-ingat. Iwasan ang pagpapaikli sa kanila, at mag-ingat sa paghihinang na bakal at mga tool.

Para sa mga tool, kailangan mo ng isang soldering iron na hindi bababa sa 30 watts, isang digital multimeter, kutsilyo o wire striper, mga cutter sa gilid o flush cutter.

Susunod, ilang mahusay na kalidad ng panghinang tulad nito: https://www.ebay.com/itm/Kester-44-Rosin-Core-Sold… Ito ang ilan sa mga pinakamahusay na makukuha mo para sa electronics.

Ang iba pang mga kinakailangang item ay, siyempre, ilang 18650 na baterya ng lithium ion, alinman sa isang lumang laptop pack, o ilang tulad nito:

Purong mga nickle strip tulad nito:

Isang system / board ng pamamahala ng baterya:

4S mga konektor ng plug ng balanse:

Mga konektor ng T-type na deans (o mga konektor ng XT60):

Balanse ang charger upang singilin ang baterya pack:

Ang iba pang mga sari-sari na item ay 18 gauge (1.02 mm diameter), 26 gauge (.40 mm diameter) hanggang 24 gauge (.51 mm) wire, masking tape, at o electrical tape, o heat shrink film.

Hakbang 2: Ang Mga Baterya

Una, kakailanganin mo ng ilang 18650-laki na mga baterya ng lithium ion. Dahil ginagawa ko itong murang ito, naghanap ako ng mga lumang baterya ng laptop, at natagpuan ang isang 9-cell na Dell pack sa thrift depot na mas mababa sa $ 3. Ang pack na ito ay binubuo ng ilang mahusay na kalidad ng mga pulang cell ng tatak ng Sanyo. Sinuri ko ang sheet ng data at ang mga ito ay karaniwang pamantayan ng 2200 mAh na kapasidad at na-rate para sa kasalukuyang 4 na amps ng paglabas. Hindi masama. Oo, medyo patay na sila (sa ilalim ng 2 volts bawat cell), ngunit nabuhay ko sila muli. Gumagawa ako ng isa pang Tagubilin na nagsasabi sa iyo kung paano ito gawin. Maaari kang bumili ng mga bagong cell sa eBay o Amazon, ngunit maaaring mahal ito para sa magagandang tatak. Manatiling malayo sa mga nag-a-advertise ng 5000 o 9800 mAh na kapasidad. Marahil ang mga ito ay mga cell ng tatak na nabigo sa mga pagsubok sa kontrol sa kalidad sa pabrika at maaaring may 1000 o kahit 900 mAh na kapasidad. Ang mga ito ay muling tatak at muling nabili sa isang diskwento. Kung gumamit ka ng isang lumang laptop na baterya, kailangan mong alisin ang mga lumang konektor mula sa mga terminal. Gamitin ang mga cutter sa gilid upang gawin ito.

Hakbang 3: Pagkonekta sa Mga Cell

Susunod na kailangan mo ng isang paraan upang idikit ang mga cell. Maaari kang gumamit ng mga tab na solder ng bakal o mga nickle strip. Gumagamit ako ng purong mga nickle strips, hindi nickle tubog na bakal dahil sa mataas na kasalukuyang pagguhit, ang bakal ay may mas mataas na paglaban kaysa sa nickle, na maaaring maging sanhi ng pag-iipon ng init. Pinagsasama ko ang mga ito sa mga cell. Hindi ito ang inirekumendang paraan dahil kung matagal mong hinahawakan ang soldering iron sa cell, makakasira ito sa cell at magwawalan ito ng kapasidad. Ang pinakamahusay na paraan ay ang paggamit ng isang hinahangad na spot welder tulad nito:

Gayunpaman, maliban kung gumawa ka ng maraming mga pack ng baterya at maaaring bigyang-katwiran ang paggastos ng $ 200 o higit pa para sa isa, ayos lang ang paghihinang. Ingat ka lang.

Para sa soldering iron, inirerekumenda ko ang hindi bababa sa isang 30 wat wat na bakal at mahusay na panghinang. Mahusay ang mahusay na maghinang. Huwag gumamit ng lead-free solder para dito sapagkat mayroon itong mas mataas na temperatura ng pagkatunaw. Gayundin, ang isang mas mahina na bakal na panghinang ay hindi makakakuha ng sapat na mainit upang maayos na maiugnay ang mga cell sa mga nickle strips.

Upang maitayo ang pack ng baterya, kumukuha kami ng 4 na mga cell sa serye at pagdaragdag ng isang parallel cell, kaya doble ang boltahe at kapasidad namin bawat cell. Tingnan ang diagram sa itaas kung paano pumunta tungkol sa pagkonekta sa mga cell. Ang nalilimitahan lamang na kadahilanan ay ang lahat ng mga cell ay kailangang magkapareho. Kahit na sa BMS, ang hindi pantay na mga kapasidad ay magdudulot sa isang cell na singilin at maalis ang hindi pantay at ito ay maaaring maging sanhi ng mabilis na pagkabigo ng cell at sa iba pa. Ito ang dahilan kung bakit magandang gamitin ang mga baterya ng laptop, dahil palagi silang ginagamit na magkasama.

Upang maghinang ng mga cell, magaspang ang positibo at negatibong mga terminal ng mga cell at maglapat ng isang maliit na halaga ng panghinang. Susunod, ayusin ang mga cell sa tamang pagkakasunud-sunod para sa serye / parallel na koneksyon tulad ng ipinakita sa mga diagram. Na-tape ko ang mga cell kasama ang masking tape para dito, ngunit maaari mo ring gamitin ang mga spacer ng baterya.

Gupitin ang mga nickle strips sa tamang haba upang ikonekta ang mga cell nang magkasama. Gumamit ako ng ilang mga cutter sa gilid para dito, ngunit gumagana rin ang mga sniper ng lata o mga sheet metal cutter. Mag-apply ng solder sa bawat dulo ng strip, at solder ang strip sa mga terminal ng baterya. Huwag hawakan ang haba ng bakal na panghinang, sapat lamang upang matunaw ang panghinang. Pinagsama ko ang mga cell bago maghinang ng pangwakas na mga koneksyon upang mapanatiling nakahanay ang mga ito.

Hakbang 4: Mga Koneksyon sa Linya ng BMS at Balanse

Upang masulit ang pack ng baterya at maiwasang mabigo nang maaga, kailangang magdagdag ng isang paraan upang matiyak na sila ay protektado at nasingil nang maayos. Ang mga lithium ion o polymer cell ay kailangang protektahan mula sa ilalim o sa paglabas, na maaaring talagang masama. Ginagawa ito ng isang system / board ng pamamahala ng baterya, o BMS. Ito ay isang aparato na pinagsasama ang proteksyon ng baterya para sa maraming mga baterya ng cell tulad ng ginagawa namin. Tinawag itong isang sistema ng pamamahala ng baterya o BMS para sa maikli. Ito ay isang aparato na pinoprotektahan ang mga cell mula sa paulit-ulit na pagpapalabas, kasalukuyang mga spike, at mga maikling circuit. Mayroong maraming iba't ibang uri at pagsasaayos ng mga board ng BMS para sa iba't ibang mga kaayusan at aplikasyon ng cell. Gumagamit ako ng isang 4S BMS board na na-rate para sa isang kasalukuyang kasalukuyang nagtatrabaho na 10 amp, na kung saan ay mabuti para sa aking aplikasyon (100 watt LED flashlight).

Madali ang pagkonekta nito. Kapag ang aming baterya ay na-solder na magkasama, kailangan naming sukatin ang mga voltages sa mga cell ng serye na may isang multimeter. Dapat ay mayroon kang 14.8 volts para sa positibo sa baterya, 3.7V volts, 7.4V volts, at 11.1 volts. Mayroong 5 mga koneksyon para sa isang plug ng balanse ng 4S: isa para sa positibo sa baterya o cell # 4, isa para sa negatibo, cell # 1, cell # 2, at cell # 3. Sukatin ang mga ito sa pamamagitan ng paglalagay ng negatibong pagsisiyasat sa negatibong bahagi ng pack, at pagsukat sa mga koneksyon. Kapag nagtugma ang lahat, maaari mong solder ang mga wires ng balanse mula sa bawat koneksyon sa mga tamang pad sa BMS.

Gumamit ako ng 26 gauge wire (.40 mm diameter) para sa mga koneksyon sa balanse, at 18 gauge (1.02 mm diameter) para sa baterya +/- at mga output ng pag-load dahil hawakan nila ang halos 10 amps ng kasalukuyang. Maaari mong gamitin ang mas maliit na kawad para sa mga koneksyon sa balanse dahil hindi nila hinahawakan ang anumang kasalukuyang, ang kani-kanilang boltahe lamang mula sa mga koneksyon. Hindi ako pupunta sa ilalim ng 26 gauge para dito. Kapag nakakonekta mo ang pack, maaari mong ikonekta ang mga plug ng balanse na humahantong sa tamang mga output ng baterya.

Hakbang 5: Pagsingil sa Balanse

Ngayon na nakakonekta na namin ang lahat, maaari naming ikonekta ang aming pack sa charger at matiyak na naniningil ito. Ganito mo malalaman kung ang iyong mga koneksyon ay mali, dahil hindi sisingilin at babalaan ka ng iyong charger para sa mga maling koneksyon ng boltahe.

Upang magsimula, kailangan namin ng isang charger ng balanse para sa mga baterya ng lithium. Walang ibang charger na gagana para dito dahil kailangan nitong magkaroon ng isang balanse mode! Gumagamit ako ng isang clone ng Tsino ng SkyRC iMax B6. Hindi, hindi ito ang real-deal, ngunit nahanap ko ang kopya upang gumana nang maayos. Ikonekta ang baterya na positibo at negatibong mga lead sa charger. Ang aking charger ay mayroong mga plugs ng saging na may isang konektor na uri ng Deans na kumokonekta sa iba't ibang mga konektor. Maaari mong gamitin ang mga clip ng buaya o kawad sa isang charger plug tulad ng isang Deans o XT60. Gumagamit ako ng isang konektor ng Deans, at ikinonekta ito sa mga output sa balanse board. Siguraduhin na dito mo ikonekta ang charger dahil ang BMS ay nangangailangan ng 12.6 volt signal upang maisaaktibo ang sarili nito. Kung balak mong maging isang naaalis na baterya, pagkatapos ay i-wire ang output sa anumang konektor na gagamitin ng iyong aparato. Nagmina ako ng mga kable na may mga konektor ng pala at isang plug ng Deans dahil ito ay halos permanenteng mai-mount sa aking proyekto.

Ang iyong charger ay maaaring magkakaiba, ngunit ito ay kung paano ito gumagana para sa halos bawat clone ng SkyRC iMax B6 charger. I-plug ang lead ng balanse sa socket ng 4S sa charger. Pumupunta lamang ito sa isang paraan, at minarkahan para sa positibo at negatibong mga bahagi ng baterya. Ikonekta ang lead ng charger, at itakda ang mode ng pagsingil sa "Balanse." Tiyaking ang charger ay naka-set din sa "4S" mode. Dahil ito ay isang 4400 mAh pack, nais kong itakda ang kasalukuyang singil sa 1/2 o mas mababa sa max kasalukuyang rating, kaya 2 hanggang 2.2 amps. Gumagamit ako ng 1.5 dahil ito ay isang pagsubok. Ang mga baterya na ito ay halos ganap na nasingil, kaya't ang mga voltages ay mataas. Kapag tumatakbo ito, dapat mong makita ang 4 na mga cell ng serye na pantay na singilin, sa loob ng 0.1 hanggang 0.2 volts ng bawat isa. Kapag natapos ang singilin, ang lahat ng mga cell ay dapat na nasa parehong boltahe, na 4.2 volts. Dapat basahin ng pack ang isang buong boltahe ng singil ng 16.8 volts. Kapag nasa nominal boltahe ito, 14.8 volts (3.7 volts bawat cell). Kung sisingilin mo ito sa kauna-unahang pagkakataon, magsimula sa isang mababang kasalukuyang setting para sa unang pagsingil, pagkatapos ay i-ramp ito kapag singilin mo ulit ito.

Hakbang 6: Konklusyon

Ayan yun! Gumawa ka ng isang functional at maaasahang baterya ng lithium ion na katulad ng isang 4S 5000 mAh LiPo pack para sa isang maliit na bahagi ng gastos! Oo, kailangan mo ng isang charger, ngunit kung mayroon kang isang lumang laptop na baterya ng laptop, ilang kawad, singil na plug, at mga solder tab, kung gayon ang kailangan mo lang ay ang BMS upang makapunta na nagkakahalaga ng humigit-kumulang na $ 10 USD o mas kaunti kung binili mo ito mula sa Tsina Nagkakahalaga ito sa akin ng halos $ 24 USD. Ito ay magiging mas mura kung nakuha ko ang lahat mula sa China, ngunit hindi ko nais na maghintay ng isang buwan para makarating ang mga piyesa! Mayroon na akong charger, bakal na panghinang, multimeter, panghinang, mga tool, at mga wire, kaya ang kailangan ko lang bumili ay:

Baterya ng laptop

Board ng BMS

Mga balanse na plugs

Mga piraso ng Nickle

Ito ay mas mura kaysa sa pagbili ng isang LiPo pack at mas praktikal dahil kailangan ko ng isang bagay upang magkasya sa aking proyekto. Bukod dito, nakakatuwa at maraming natutunan ako sa paggawa nito!

Inaasahan kong nagustuhan mo ang gabay na ito at higit sa lahat, sana marami kang nalalaman kaysa sa iyong ginawa bago ito basahin. Ito ang aking unang pagtatangka, kaya mangyaring magkomento at ipaalam sa akin kung paano ko ginawa, o maaaring maging mas mahusay para sa hinaharap! Salamat sa pagbabasa!