4S 18650 Ngarkuesi i qelizave të baterive Li-ion Mundësuar nga Dielli: 7 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:27

Motivimi për të ndërmarrë këtë projekt ishte krijimi i stacionit tim të karikimit të qelizave të baterisë 18650, i cili do të jetë një pjesë vitale në projektet e mia të ardhshme pa tel. Zgjodha marrjen e një rruge pa tel sepse i bën projektet elektronike të lëvizshme, më pak të rënda dhe kam një grumbull 18650 qelish baterie të shpëtuara të vendosura përreth.

Për projektin tim zgjodha të ngarkoj katër bateri 18650 li-jon menjëherë dhe të lidhen në seri, gjë që e bën këtë një aranzhim të baterisë 4S. Vetëm për argëtim, vendosa të montoj katër panele diellore në krye të pajisjes sime, e cila mezi mbush edhe qelizat e baterive … por duket mirë. Ky projekt mundësohet nga një karikues rezervë për laptop, por çdo burim tjetër energjie mbi +16.8 volt do të funksionojë gjithashtu. Karakteristika të tjera shtesë përfshijnë treguesin e ngarkimit të baterisë li-ion për të ndjekur procesin e karikimit dhe portën USB 2.0 të përdorur për të karikuar një smartphone.

Hapi 1: Burimet

Elektronikë:

• 4S BMS;
• Mbajtës i qelizave të baterisë 4S 18650;
• Treguesi i ngarkimit të baterisë 4S 18650;
• 4 copë qeliza baterie lion-jon 18650;
• 4 copë 80x55 mm Panele diellore;
• Fole për femra USB 2.0;
• Karikues laptop për laptop;
• Konvertuesi Buck me veçorinë aktuale kufizuese;
• Konvertues i vogël dollar në +5 volt;
• Butoni prekës për treguesin e ngarkimit të baterisë;
• 4 copë diodë BAT45 Schottky;
• 1N5822 diodë Schottky ose diçka të ngjashme;
• 2 copë çelsin SPDT;

Ndërtimi:

• Fletë qelqi organike;
• Bulona dhe arra;
• Kllapa këndore prej 9 copë;
• 2 copë varet;
• Zam i nxehtë;
• Sharrë dore;
• Stërvitje;
• Shirit ngjitës (opsional);

Hapi 2: BMS

Para se të filloja këtë projekt, nuk dija shumë për karikimin e baterisë li-jon dhe për atë që gjeta mund të them se BMS (i njohur edhe si sistemi i menaxhimit të baterisë) është zgjidhja kryesore për këtë problem (nuk po them se Theshtë më e mira dhe e vetmja). Shtë një tabelë që siguron që 18560 qeliza baterie li-jon të funksionojnë në kushte të sigurta dhe të qëndrueshme. Ajo ka karakteristikat e mëposhtme të mbrojtjes:

• Mbrojtje nga ngarkesa e tepërt;

  • tensioni nuk do të jetë më i lartë se +4,195 V për qelizë baterie;
  • karikimi i qelizave të baterisë tuaj me tension më të lartë se tensioni maksimal i funksionimit (zakonisht +4.2 V) do t'i dëmtojë ato;
  • nëse qeliza e baterisë li-jon është e ngarkuar në maksimum +4.1 V, jetëgjatësia e saj do të jetë më e gjatë në krahasim me baterinë e ngarkuar në +4.2 V;

• Mbrojtje nën tension;

  • tensioni i qelizës së baterisë nuk do të marrë më pak se +2,55 V;
  • nëse qelia e baterisë lejohet të shkarkojë më pak se tensioni minimal i funksionimit, ajo do të dëmtohet, do të humbasë një pjesë të kapacitetit të saj dhe shkalla e saj e vetë-shkarkimit do të rritet;
  • Ndërsa ngarkon një qelizë li-jon e cila tension është nën tensionin e saj minimal të funksionimit, ajo mund të zhvillojë një qark të shkurtër dhe të rrezikojë rrethinën e tij;

• Mbrojtje nga qarku i shkurtër;

  Qeliza juaj e baterisë nuk do të dëmtohet nëse ka një qark të shkurtër në sistemin tuaj;

• Mbrojtje nga rryma e tepërt;

  BMS nuk do të lejojë që rryma të marrë mbi vlerën e vlerësuar;

• Balancimi i baterisë;

  • Nëse sistemi përmban më shumë se një qelizë baterie të lidhur në seri, kjo tabelë do të sigurohet që të gjitha qelizat e baterisë të kenë të njëjtën ngarkesë;
  • Nëse për ish. ne kemi një qelizë baterie li-jon e cila ka më shumë ngarkesë se të tjerat që do të shkarkojë në qelizat e tjera që është shumë e pashëndetshme për ta;

Ekzistojnë shumëllojshmëri të qarqeve BMS të dizajnuara për qëllime të ndryshme. Ata kanë qarqe të ndryshme mbrojtëse në to dhe janë ndërtuar për konfigurime të ndryshme të baterisë. Në rastin tim, kam përdorur konfigurimin 4S që do të thotë se katër qeliza baterie janë të lidhura në seri (4S). Kjo do të prodhojë përafërsisht tension total prej +16, 8 volt dhe 2 Ah në varësi të cilësisë së qelizave të baterisë. Gjithashtu, mund të lidhni pothuajse aq seri të qelizave të baterisë paralelisht sa dëshironi për këtë tabelë. Kjo do të rrisë kapacitetin e baterisë. Për të ngarkuar këtë bateri do t'ju duhet të furnizoni BMS me +16, 8 volt. Qarku i lidhjes së BMS është në fotografi.

Merrni parasysh se për të ngarkuar një bateri lidhni tensionin e nevojshëm të furnizimit me kunjat P+ dhe P. Për të përdorur baterinë e ngarkuar lidhni përbërësit tuaj me kunjat B+ dhe B.

Hapi 3: Furnizimi me bateri 18650

Furnizimi me energji për baterinë time 18650 është HP +19 volt dhe ngarkues laptopi 4, 74 amper që kisha vendosur pranë. Meqenëse prodhimi i tensionit të tij është pak më i lartë, shtova një konvertues për të ulur tensionin në +16, 8 volt. Kur gjithçka ishte ndërtuar tashmë, unë testova këtë pajisje për të parë se si funksionon. E lashë në prag të dritares për ta ngarkuar duke përdorur energjinë diellore. Kur u ktheva në shtëpi vura re se qelizat e mia të baterisë nuk ishin aspak të ngarkuara. Në fakt, ata u shkarkuan plotësisht dhe kur u përpoqa t'i ngarkoja duke përdorur ngarkuesin e laptopit, çipi i konvertuesit buck filloi të bënte tinguj të çuditshëm fërshëllimë dhe u bë vërtet nxehtë. Kur mata rrymën që shkon në BMS kam lexuar më shumë se 3.8 amper! Kjo ishte shumë më e lartë se vlerësimet maksimale të konvertuesit tim. BMS po tërhiqte shumë rrymë sepse bateritë ishin plotësisht të vdekura.

Së pari, i ribëva të gjitha lidhjet midis BMS dhe përbërësve të jashtëm, pastaj shkova pas problemit të shkarkimit që ndodhi gjatë karikimit me energji diellore. Unë mendoj se ky problem po ndodhte sepse nuk kishte dritë të mjaftueshme të diellit për të ndezur konverterin. Kur kjo ndodhi, unë mendoj se karikuesi filloi të shkonte në drejtim të kundërt - nga konverteri i baterisë në valvul (drita e konvertuesit të valës ishte ndezur). E gjithë kjo u zgjidh duke shtuar një diodë Schottky midis BMS dhe konvertuesit të dollarit. Në këtë mënyrë rryma definitivisht nuk do të kthehet në konvertuesin. Kjo diodë ka tension maksimal bllokues DC prej 40 volt dhe rrymë maksimale përpara 3 amper.

Për të zgjidhur problemin e ngarkesës së madhe aktuale, vendosa të zëvendësoj konvertuesin tim të dollarit me atë që kishte veçori kufizuese aktuale. Ky konvertues i dollarit është dy herë më i madh, por për fat kam pasur hapësirë të mjaftueshme në rrethimin tim për ta përshtatur atë. Ajo garantoi që rryma e ngarkesës nuk do të kalojë kurrë mbi 2 amper.

Hapi 4: Furnizimi me energji diellore

Për këtë projekt vendosa të përfshijë panelin diellor në përzierje. Duke vepruar kështu, doja të kuptoja më mirë se si funksionojnë dhe si t'i përdorin ato. Zgjodha të lidhja katër panele diellore 6 volt dhe 100 mA në seri, e cila nga ana ime më siguron 24 volt dhe 100 mA në total në kushtet më të mira të dritës së diellit. Kjo shton deri në jo më shumë se 2.4 vat fuqi, e cila nuk është shumë. Nga pikëpamja utilitare kjo shtesë është mjaft e padobishme dhe mezi mund të ngarkojë 18650 qeliza baterie, kështu që është më shumë si një dekoratë sesa një veçori. Gjatë provave të mia të kësaj pjese zbulova se kjo grup panelesh diellore ngarkon vetëm 18650 qeliza baterie në kushte perfekte. Në një ditë me re, nuk mund të ndizet as një konvertues i monedhës që vjen pas grupit të panelit diellor.

Në mënyrë tipike, ju do të lidhni një diodë bllokuese pas panelit PV4 (shikoni në skemën). Kjo do të parandalonte që rryma të kthehej në panelet diellore kur nuk ka dritë dielli dhe panelet nuk do të prodhojnë asnjë energji. Pastaj një paketë baterish do të fillonte të shkarkohej në grupin e panelit diellor i cili potencialisht mund t'i dëmtonte ata. Meqenëse unë tashmë shtova një diodë D5 midis konvertuesit dhe paketës së baterisë 18650 për të parandaluar që rryma të rrjedhë prapa, nuk kisha nevojë të shtoja një tjetër. Rekomandohet të përdorni një diodë Schottky për këtë qëllim, sepse ato kanë një rënie të tensionit më të ulët se një diodë e zakonshme.

Një linjë tjetër paraprake për panelet diellore janë diodat by-pass. Ato janë të nevojshme kur panelet diellore janë të lidhura në një konfigurim serik. Ato ndihmojnë në rastet kur një ose më shumë panele diellore të lidhura janë nën hije. Kur kjo të ndodhë, paneli diellor me hije nuk do të prodhojë asnjë fuqi dhe rezistenca e tij do të bëhet e lartë, duke bllokuar rrjedhën e rrymës nga panelet diellore të panjohura. Këtu hyn dioda by-pass. Kur për shembull paneli diellor PV2 është nën hije, rryma e prodhuar nga paneli diellor PV1 do të marrë rrugën e rezistencës më të vogël, që do të thotë se do të rrjedhë përmes diodës D2. Kjo do të rezultojë në fuqi më të ulët në total (për shkak të panelit me hije), por të paktën rryma nuk do të bllokohet të gjitha së bashku. Kur asnjë nga panelet diellore nuk është i bllokuar, rryma do të injorojë diodat dhe do të rrjedhë përmes paneleve diellore sepse është rruga e rezistencës më të vogël. Në projektin tim kam përdorur diodat BAT45 Schottky të lidhura paralelisht me secilin panel diellor. Diodat Schottky rekomandohen sepse kanë rënie më të ulët të tensionit e cila nga ana tjetër do ta bëjë të gjithë grupin e panelit diellor më efikas (në situatat kur disa nga panelet diellorë janë të errësuar).

Në disa raste, diodat anashkaluese dhe bllokuese janë integruar tashmë në panelin diellor, gjë që e bën dizajnin e pajisjes tuaj shumë më të lehtë.

I gjithë grupi i panelit diellor është i lidhur me konvertuesin A1 buck (ulja e tensionit në +16.8 volt) përmes ndërprerësit SPDT. Në këtë mënyrë përdoruesi mund të zgjedhë se si duhet të mundësohen 18650 qeliza baterie.

Hapi 5: Karakteristika shtesë

Për lehtësi, kam shtuar një tregues të ngarkimit të baterisë 4S të lidhur përmes ndërprerësit prekës për të treguar nëse paketa e baterisë 18650 ishte akoma e ngarkuar. Një veçori tjetër që shtova është porta USB 2.0 e përdorur për karikimin e pajisjes. Kjo mund të jetë e dobishme kur të marr ngarkuesin tim të baterisë 18650 jashtë. Meqenëse telefonat inteligjentë kanë nevojë për +5 volt për karikim, shtova një konvertues për uljen e tensionit nga +16.8 volt në +5 volt. Gjithashtu, kam shtuar një çelës SPDT kështu që asnjë energji shtesë nuk do të humbasë nga konvertuesi A2 buck kur porti USB nuk po përdoret.

Hapi 6: Ndërtimi i Strehimit

Si bazë e rrethimit të strehimit kam përdorur fletë qelqi organike transparente që i kam prerë me sharrë dore. Relativelyshtë material relativisht i lirë dhe i lehtë për t’u përdorur. Për të fiksuar gjithçka në një vend, unë përdor kllapa me kënd metalik në kombinim me bulona dhe arra. Në atë mënyrë ju mund të montoni dhe çmontoni shpejt mbylljen nëse është e nevojshme. Nga ana tjetër, kjo qasje i shton peshë të panevojshme pajisjes sepse përdor metal. Për të bërë vrimat e nevojshme për arra kam përdorur një stërvitje elektrike. Panelet diellore u ngjitën në xhamin organik duke përdorur zam të nxehtë. Kur gjithçka u vendos së bashku, kuptova se pamja e kësaj pajisjeje nuk ishte perfekte, sepse ju mund të shihni të gjithë rrëmujën elektronike përmes xhamit transparent. Për ta zgjidhur atë, unë mbulova xhamin organik me ngjyra të ndryshme të shiritit.

Hapi 7: Fjalët e fundit

Edhe pse ky ishte një projekt relativisht i lehtë, unë kisha një shans për të fituar përvojë në elektronikë, duke ndërtuar rrethime për pajisjet e mia elektronike dhe u njoha me komponentët e rinj elektronikë (për mua).

Shpresoj se ky udhëzues ishte interesant dhe informues për ju. Nëse keni ndonjë pyetje ose sugjerim, ju lutem mos ngurroni të komentoni?

Për të marrë azhurnimet më të fundit në projektet e mia elektronike dhe të tjera, shkoni përpara dhe më ndiqni në facebook:

facebook.com/eRadvilla