Чи можна побудувати акумуляторну батарею 18650 із вбудованою балансовою зарядкою? Або врівноваження не дуже потрібне?


10

Це моя перша публікація тут.

Помилка, я любитель майстра, особливо в галузі електроніки. Я фактично будую портативний Playstation 2 Slim з дисплеєм IPS, щоб він виглядав як контролер Wii U. Це моє перше велике електронне починання.

Однак, будучи портативним, мені потрібно, щоб він живився від акумуляторів. Я дуже розгублений, як підійти до сильної частини цього проекту. Я постараюся зробити все можливе, щоб бути детальніше! Я з нетерпінням чекаю ваших відповідей!


Маленькі деталі

Озирнувшись, я зробив висновок, що акумуляторна батарея 18650 (3S) зробить гарну роботу, здалося, що прямо вперед. Підключення трьох з них послідовно дасть максимум 12,6 В. Це також небагато поширене, тому багато інформації про батареї можна знайти і навіть врятувати від акумуляторних батарей ноутбуків.

У мене є деякі деталі щодо електроніки, включеної в проект поки що:

Sony Playstation 2 Slim (модель 75003)

  • Робоча напруга: 8,5 В
  • Споживання енергії: 6 А Максимум

Innolux N070IDG (Так, я люблю приємні екрани: D)

  • Тип: IPS LCD
  • Дозвіл: 1280х800
  • Розмір: діагональ 7 дюймів
  • Робоча напруга: 9-12 В (найкраще при 12 В)
  • Витрата: 190-210mA (повна яскравість) (Зазначено від живлення від лавки)
  • Інтерфейс дисплея: включає плату інтерфейсу HDMI, VGA, 2 x AV.

PAM8403 Аудіо підсилювач

  • 2 канал
  • Вихід: 3 Вт на канал на 4 Ом.
  • Напруга:

Батареї

Мені вдалося отримати 6 x 18650 батарей зі старого ноутбука. Після деяких пошуків здається, що це літій-іонні акумулятори Sony SF US18650GR 2400mAH . Тож я зробив висновок, що це здається досить добрим для початку, їх три.

введіть тут опис зображення


Проблема

Я хотів використати цю батарею 3S з BMS. Після того як я отримав BMS, так само, як я збирався зібрати пакет, я дослідив ще кілька.

Здається, що BMS НЕ врівноважують клітини. Я подумав, оскільки у нього є захист з низькою і надмірною зарядкою, він заряджатиме клітини в 4,2 В кожна, коли стільниця повна, а інші - ні, вона припинить зарядку для цієї конкретної комірки і продовжить на клітинах, які не є ' t повний. Але я, здається, помиляюся, і це все одно може бути поза балансом.

Мені було цікаво .. Більшість споживчих пристроїв, якими ми користуємось, просто використовують зарядний пристрій / джерело живлення постійного струму для перезарядки пристроїв, таких як ноутбуки або портативні динаміки тощо. Напевно, вони повинні створити схему балансування всередині акумуляторної батареї або в пристрої - або вони не врівноважують ні зарядку?

Більшість навчальних посібників зазначають, що використання зарядного пристрою з роз'ємом для балансу є єдиним способом підтримати його працездатність. Мені здається досить незручно переносити балансовий зарядний пристрій і виймати акумуляторну батарею з пристрою, щоб повторно зарядити її.

Моє запитання: чи можна розробити акумуляторну батарею, яка має необхідні захисні функції, такі як захист від перенапруги і над струмом, і спроектувати її таким чином, щоб він заряджався за допомогою простого зарядного пристрою постійного струму?

введіть тут опис зображення

Або балансова зарядка .. щось не зовсім необхідне?

Мені просто дуже страшно використовувати літієві батареї. Я не хочу заподіювати собі чи когось шкоди.


Мої можливі рішення

Оскільки я не дуже досвідчений щодо літієвих батарей, і мені здається, що балансування є настільки критичним. Я придумав декілька рішень, які, сподіваюся, буде добре робити, я вітаю вас із ними!

Рішення A - Замість цього використовуйте лише пакет 1S3P (або паралельно більше) та використовуйте зарядний пристрій 5В на базі TP4056 . Об'єднання з 3 BOOST-перетворювачами для живлення РК, PS2 та іншої електроніки на власні напруги, з 1S BMS. (Я хвилююся, що мій акумулятор може не впоратися з поточним малюнком.)

введіть тут опис зображення

Я знаю, що мені доведеться робити розрахунки, що базуються на ефективності перетворювачів підсилювача, щоб отримати акуратний струм від акумуляторів.

Рішення B - Мій спочатку вирішений метод, я вважаю, що схема сама пояснює. Але я вагаюся використовувати цей метод, оскільки я виявив, що він не врівноважує клітини (і руйнує її життя) і може бути небезпечним.

введіть тут опис зображення

Рішення C - Захистіть індивідуально CELL за допомогою 1S BMS та використовуйте разом 3S BMS. Думаю, це звучить смішно. Але я якось думаю, що це спрацює, але не настільки чудово або не рекомендується.

введіть тут опис зображення

Рішення D - належним чином збалансований метод, який потребує використання об'ємного балансового зарядного пристрою та неможливості використання пристрою під час зарядки (вилучення пакета, необхідного для зарядки). На мою думку це справді незручно.

введіть тут опис зображення


Ну, дякую за прочитане, я сподіваюся, що це було не надто довго. Я дуже сподіваюся, що я отримаю відповідь на це раз і назавжди. Оскільки я зазвичай не прошу, я просто досліджую. Зараз мені дуже потрібна допомога, оскільки це може бути небезпечно, якщо це піде не так.

Будь ласка, дайте мені знати, що ви думаєте, і яке рішення найкраще! Я спробую відповісти найкращим чином.

Мені також хочеться дізнатися, які помилки можуть бути в моїх "можливих рішеннях"! Щоб я міг їх уникнути чи виправити в майбутньому.

Ще раз, дуже дякую


"Схоже, що BMS не балансують клітини" добре, це залежить від продукту
PlasmaHH

З'єднайте BMS, який ви знайшли з цим: ebay.com/itm/…
Bryan Boettcher

Також варто відзначити, що ваш джерело живлення повинен живити ланцюг CC / CV внутрішньо, встановлений на 12,6 В і 1 С для батарей. Ви можете знайти заздалегідь підготовлені модулі CC / CV для підсилення доларів на eBay за 3-5 доларів, і ви налаштуєте їх за допомогою потенціометра.
Брайан Боттчер

1
Прокоментуйте третє: хороший перший пост
Брайан Боттчер

Ще одна можливість: мати 3 тримачі акумуляторів і виймати акумулятори для зарядки окремо. Ще потрібно стежити за ними окремо щодо низької напруги (але це потрібно робити все одно)
pjc50

Відповіді:


2

Мені вдалося отримати 6 x 18650 батарей зі старого ноутбука.

Це ваша перша проблема. Ці старі батареї, ймовірно, втомилися і будуть боротися з подачею необхідного струму. Окремі клітини можуть мати різний внутрішній опір і ємність, тому рекомендується врівноважувати.

Рішення A - Замість цього використовуйте лише пакет 1S3P (або паралельно більше) та використовуйте зарядний пристрій 5В на базі TP4056.

Погана ідея. Акумулятор заряджатиметься дуже повільно, а бустер витрачає енергію. Упаковка та проводка повинні мати випуск 14А + розрядний струм.

Рішення B (зарядний пристрій BMS та '12 .6V ')

Якщо BMS включає в себе балансування, воно повинно працювати, за умови, що зарядний пристрій '12 .6V 'призначений для літієвих осередків 3.7V. Без врівноваження деякі клітини можуть досягти пікової напруги до інших, і тоді BMS припинить зарядку достроково, в результаті чого акумулятор буде частково заряджений.

BMS не припиняється при розряді, поки щонайменше одна комірка не впаде до небезпечно низької напруги. Через кілька циклів клітини почнуть відмирати. Щоб захистити акумулятор, слід встановити сигнал тривоги або відключення, яке не дозволяє опуститись нижче 3,2 В.

Рішення C - Індивідуально захищайте кожен CELL за допомогою 1S BMS та використовуйте 3S BMS

Перевищення, але можливо (залежно від балансирів) недостатньо! Багато балансирів працюють за принципом обходу струму зарядки, коли комірка досягає пікової напруги (4,2 В). Проблема цього методу полягає в тому, що якщо балансир не зможе обійти весь струм, то комірка буде продовжувати перезаряджатись (поки не запуститься ланцюг захисту).

Рішення D - правильний збалансований метод, який потребує використання об'ємного зарядного пристрою

Знову, наскільки добре це буде працювати, залежить від конкретного зарядного пристрою. Деякі містять 3 ізольованих мікросхеми, які заряджають кожну клітинку окремо. Це найнадійніший метод зарядки балансу, але пульт управління повинен зв’язуватися з усіма 3 зарядними пристроями, зберігаючи ізоляцію, тому він здебільшого застосовується у простих зарядних пристроях низького класу, які можуть бути ненадійними.

Більш складні балансуючі зарядні пристрої мають РК-екран і повністю програмовані. Їх балансири зазвичай працюють протягом усього циклу заряду, тому клітини починають врівноважуватися до досягнення пікової напруги, але більшість з них мають відносно слабкі балансири. Основна перевага полягає в тому, що на РК-екрані відображаються напруги в комірці, тому ви можете знизити швидкість заряду, щоб допомогти збалансувати пакет при необхідності. На дисплеї також видно, скільки заряду заряджається, щоб ви могли оцінити стан здоров'я.

Хороший балансовий зарядний пристрій може бути об'ємнішим, але він буде більш потужним та дає вам набагато більше контролю та гнучкості. Багато хто також може робити батареї Nicad / NiMH, LiFPO4 та свинцеві кислоти. Для зарядки багатьох різних пристроїв може бути одне зарядне обладнання.


1
Так, ви можете таким чином підключити зарядний пристрій базового балансу Turnigy 12v 2-3S. Однак це балансовий зарядний пристрій, який заряджає всі осередки одночасно послідовно і намагається вирівняти їх під час зарядки (більше схоже на рішення С). Якщо комірки вже досить добре збалансовані (<0,05 В різниця між ними), то це повинно бути нормально.
Брюс Абботт

1
BMS запобігає надмірному струму та глибокому перевантаженню навантаженням, але не зарядним пристроєм - тому його корисність обмежена (але краще, ніж взагалі немає захисту). BTW, коли зарядний пристрій не працює, воно виведе деякий струм з акумулятора. Це може бути кожен маленький і незначний, або він може бути досить великим, щоб врешті згладити акумулятор. Отримавши зарядний пристрій, слід виміряти цей струм витоку, щоб визначити, чи безпечно зарядний пристрій постійно підключений до акумулятора.
Брюс Абботт

1
Встановіть свій мультиметр на mA і покладіть його послідовно з кожним дротом (по черзі) від зарядного пристрою до акумулятора. Якщо струм витоку менше 100uA, то вам нема про що турбуватися. Ваша схема підключення виглядає добре.
Брюс Абботт

1
Мережеві з'єднання стільникових батарей та виводи акумуляторів повинні бути досить товстими, щоб обробляти струм навантаження. Балансові дроти повинні приймати тільки балансуючий струм (зазвичай <200 мА). За допомогою 3S2P у вас є пара осередків, з'єднаних паралельно, які фактично стають єдиною більшою коміркою.
Брюс Абботт

1
Li-ion та Lipo - це в основному одна і та ж хімія, лише в іншому випадку. Таким чином, зарядний пристрій, призначений для 3,7 В Lipo, повинен справно працювати з 3,7 В Li-ion, якщо струм не перевищує номінальний струм зарядки акумулятора. cdn.sparkfun.com/datasheets/Prototyping/…
Брюс Абботт

4

Я думаю, ви неправильно трактуєте, як ваш BMS врівноважує клітини під час зарядки.

Для 3-клітинних BMS зазвичай є FET по кожній клітині. Коли осередок наближається до повністю зарядженого, FET використовується для обходу частини струму заряду (він зазвичай не вимикає зарядку до окремої комірки). Байпас струмового балансу, як правило, є дуже невеликою часткою струму заряду ... можливо, становить лише 1/10 струму заряду, але цього достатньо, щоб збалансувати порівняно невеликі відмінності в осередках. На додаток до можливості обійти деякий струм навколо даної комірки, BMS може відключити струм заряду для всієї упаковки.

Для реалізацій BMS, де струм заряду стає високим (багато Ампер), вони використовують технологію зарядного насоса для перенаправлення енергії від осередку перезарядки до зарядженої комірки або назад до конденсатора живлення. Як це від Linear. Це підвищує ефективність енергоспоживання, але це не типовий BMS, який ви купуєте у Ebay з простим відводом заряду.

Прочитайте це для ознайомлення з методами BMS.

Показаний BMS - простий поріг напруги. Є й інші (так само просто), які врівноважують пакети 2S, 3S, 4s та 5S. Ось приклад для 3S:

введіть тут опис зображення

У цього хлопця (на Ebay) є велика кількість плат (якість, звичайно, невідома), але варто переглянути деталі плати, щоб побачити, які варіанти плати реалізують як перезарядку (балансова перенапруга), так і способи перенапруги або захист від короткого замикання для багатоклітинних пачки.

Якщо припустити, що ваш 3 Cell BMS здатний контролювати перезарядку, ваш метод B) виглядає цілком відповідним для вашого акумуляторного блоку.


2

Якщо ви збираєтеся заряджати літієві батареї послідовно, то так, вам потрібно збалансувати їх.

Ви можете легко знайти в Інтернеті готові схеми зарядки балансу. Також можна врятувати його, наприклад, від акумуляторної батареї ноутбука. Жодне з цих рішень не повинно бути особливо громіздким.

Сконструювати свій власний, безумовно, можливо, але це проект сам по собі. Отже, до ваших рішень:

  • Рішення A - це легко, безпечно (за умови, що у вас паралельно достатньо батарей) та працездатний, але вам потрібен потужний перетворювач посилення, і він буде не найефективнішим.

  • Якщо розчин B не врівноважує клітини, мені це не здається гарним.

  • Рішення C здається незграбним, але все, що працює, працює. Одне питання, що виникає, це коли один з 1S BMS виявляє перенапругу, що це робить? Як він поведе себе в загальній схемі? Якщо це буде відкритим ланцюгом, це означає, що і два інших акумулятора перестануть заряджатися.

  • Рішення D - це правильний спосіб зробити ІМО. Виділений балансовий зарядний пристрій на друкованій платі зовсім не обов'язково незграбний, він може бути менше, ніж рішення Solution C.


Дякуємо за Ваш відповідь. У мене є сумніви. Для рішення A - Якщо одна з комірок згадує безпечну максимальну швидкість безперервного розряду 10А, і я паралельно їх підключаю, чи накопичується максимальний струм ? Як 3P дасть 30A (10A кожен)? Або це лише стеки в серії? Або він взагалі не складається? Рішення С - це дуже хороше питання. Я про це не думав. Я розберуся в цьому .. Рішення D - я не думав, що зможу придбати або побудувати компактний балансир. Що я малюю: посилання Тому я вважаю, що це об'ємно.
Паоло

Ви маєте на увазі, що можна вбудувати балансовий зарядний пристрій у сам корпус пристрою? Це було б справді цікаво!
Паоло

Так, саме це я маю на увазі. Прочитавши ваше запитання, я надихнувся перейти на ebay і замовити 3S BMS з функцією зарядки балансу для себе. Це коштувало лише декілька доларів. Не знаю, чи це добре, але ми побачимо. Ви можете знайти його на Ebay, пошукаючи плату 3S для балансу. Що стосується вашого першого питання: Коли ви ставите однакові батареї паралельно, струм розділяється між ними, тому батареї 10А в 3P можуть видавати 30А. Зауважте, що якщо батареї не однакові, розподіл також буде дещо нерівномірним через нерівномірність внутрішнього опору та рівня заряду.
Дампмаскін

Коли ви користуєтесь використаними батареями, у будь-якому випадку вам потрібні хороші запаси безпеки. Якщо будь-яка з батарей має будь-які ознаки деторації, я особисто спробую не витягнути набагато більше 5А з осередку 10А.
Дампмаскін

Правильно, я знайшов цей чудовий маленький 3S зарядний пристрій на eBay. 3S зарядний пристрій ... Дивлячись далі, я знайшов цікавий один 4S PCM з DC Порт Я не заперечую збирається 4S , як я буду використовувати перетворювачі стирчать підштовхування для регулювання відповідних напружень. Поки рішення зарядного пристрою можна реалізувати найпростіше.
Паоло
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.