DIY 4S -litiumakku BMS: 6 askelta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Olen katsonut ja lukenut useamman kuin yhden opetusohjelman tai litiumioniakkujen ja -akkujen oppaan, mutta en ole nähnyt sellaista, joka antaisi sinulle paljon yksityiskohtia. Aloittelijana minulla oli vaikeuksia löytää hyviä vastauksia, joten suuri osa tästä oli yritystä ja erehdystä (ja kipinöitä).

Kun päätin rakentaa akun 18650 litiumionikennosta projektia varten, purin vanhan kannettavan tietokoneen akun, otin paristot pois ja juotin ne yhdessä metallinauhojen kanssa akkuun. Kuitenkin ensimmäisellä yrityksellä opin, että se ei ollut niin helppoa. Litiumioniakut eivät ole kuin nikkelimetallihydridi-, lyijyhappo- tai nikkeli -kadmiumakut. Ne ovat herkkiä ylilataukselle, ylilataukselle ja oikosululle ja tarvitsevat erityistä varovaisuutta, jotta ne eivät ylikuumene, sulaa tai räjähdä.

Miksi käyttää niitä? Ne ovat todella hyviä projekteihin, koska niillä on korkeampi jännite kuin muilla kemioilla ja niissä on paljon energiaa, mikä tarkoittaa, että voit käyttää niitä vähemmän kuin jos käytät nikkelimetallihydridiä tai nikkeli -kadmium -kennoja (vain 1,2 volttia). Tästä syystä sähkötyökalujen akut ja sähköajoneuvojen akut on valmistettu litiumionikennoista. Niitä on kaikissa muodoissa ja kokoissa ja kapasiteetissa. Korkealaatuiset kennot kestävät yli 20 ampeerin purkausnopeuden ja toimivat hyvin useissa solukokoonpanoissa. Voit myös saada ne halvalla tai ilmaiseksi, jos katsot ympärillesi, koska melkein jokaisessa kannettavassa tietokoneessa on litiumioniakku, jonka ihmiset joskus heittävät pois, koska se on "kuollut", mutta siinä voi olla paljon elämää.

Rakennan 4S2P -pakettia, jossa on 4 solua sarjassa ja 2 rinnakkain 8 solua varten. Tämä antaa sinulle täyden latausjännitteen 16,8 volttia, nimellis 14,8 volttia ja purkautumisarvon 12 volttia ja kaksinkertaistaa sarjan kennojen kapasiteetin. Siinä on myös akunhallintajärjestelmä, joka on välttämätön kennojen suojaamiseksi ja toimimiseksi oikein. Pystyin saattamaan tämän projektin päätökseen noin 20 dollarilla. Lisäksi onnistuin!

Joten, aloitetaan! Linkit käyttämiisi materiaaleihin lisätään.

Vaihe 1: Materiaalit, työkalut ja turvallisuus

Litiumionikennot ovat melko vaarattomia, mutta sinun on ryhdyttävä varotoimiin. Vältä oikosulkua ja ole varovainen juotosraudan ja työkalujen kanssa.

Tarvitset työkaluihin vähintään 30 watin juotosraudan, digitaalisen yleismittarin, veitsen tai langanpuhdistimet, sivuleikkurit tai huuhteluleikkurit.

Seuraavaksi laadukas juotos, kuten tämä:

Muut tarvittavat tavarat ovat tietysti noin 18650 litiumioniakkua, joko vanha kannettava tietokonepaketti tai jotakin tällaista:

Tällaisia puhtaita nikkeliliuskoja:

Akunhallintajärjestelmä/-kortti:

4S-tasapainopistokeliittimet:

Deansin T-tyypin liittimet (tai XT60-liittimet):

Tasauslaturi akun lataamiseen:

Muita sekalaisia kohteita olivat 18 gaugen (halkaisija 1,02 mm), 26 gaugen (halkaisija 0,40 mm) - 24 gaugen (.51 mm) lanka, maalarinteippi ja tai sähköteippi tai kutistekalvo.

Vaihe 2: Akut

Ensinnäkin tarvitset noin 18650-kokoisia litiumioniakkuja. Koska teen tämän halvalla, etsin vanhoja kannettavien tietokoneiden akkuja ja löysin 9-kennoisen Dell-paketin säästöpisteestä alle 3 dollarilla. Tämä paketti koostui laadukkaista punaisista Sanyo -merkkisistä soluista. Tarkistin tietolomakkeen ja niiden kapasiteetti on melko vakio 2200 mAh ja mitoitettu 4 ampeerin purkausvirralle. Ei paha. Kyllä, ne olivat melko kuolleita (alle 2 volttia kussakin kennossa), mutta pystyin elvyttämään ne. Teen toisen ohjeen, joka kertoo kuinka tämä tehdään. Voit ostaa upouusia soluja eBayssa tai Amazonissa, mutta ne voivat olla kalliita hyville tuotemerkeille. Pysy kaukana niistä, jotka mainostavat 5000 tai 9800 mAh: n kapasiteettia. Ne ovat luultavasti nimimerkkisoluja, jotka eivät läpäisseet laadunvalvontatestejä tehtaalla ja joiden kapasiteetti voi olla 1000 tai jopa 900 mAh. Ne merkitään uudelleen ja myydään uudelleen alennuksella. Jos käytit vanhaa kannettavan tietokoneen akkua, sinun on poistettava vanhat liittimet liittimistä. Käytä tätä sivuleikkureilla.

Vaihe 3: Solujen yhdistäminen

Seuraavaksi tarvitset tavan kiinnittää solut yhteen. Voit käyttää teräksisiä juotoskielekkeitä tai nikkelinauhoja. Käytän puhtaita nikkelinauhoja, ei nikkelipinnoitettua terästä, koska suurilla virtauksilla teräksellä on suurempi vastus kuin nikkelillä, mikä voi aiheuttaa lämmön kertymistä. Tämä ei ole suositeltava tapa, koska jos pidät juotosrautaa kennossa liian kauan, se vahingoittaa kennoa ja aiheuttaa sen kapasiteetin menetyksen. Paras tapa on käyttää tällaista erikoishitsausta:

Kuitenkin, ellet tee paljon akkuja ja voit perustella 200 dollarin tai useamman kulutuksen yhdelle, juottaminen on hyvä. Ole vain varovainen.

Juotosraudalle suosittelen vähintään 30 watin rautaa ja hyvää juotetta. Hyvä juotos on kriittinen. Älä käytä lyijytöntä juotetta tähän, koska sen sulamislämpötila on korkeampi. Myös heikompi juotosrauta ei kuumene tarpeeksi, jotta solut kiinnittyvät kunnolla nikkeliliuskoihin.

Akun rakentamiseksi otamme 4 kennoa sarjaan ja lisäämme rinnakkaisen kennon, joten meillä on kaksinkertainen jännite ja kapasiteetti kennoa kohden. Katso yllä olevasta kaaviosta, miten solut yhdistetään. Ainoa rajoittava tekijä on, että kaikkien solujen on oltava identtisiä. Jopa BMS -järjestelmässä epätasaiset kapasiteetit saisivat yhden solun lataamaan ja purkautumaan epätasaisesti, mikä voi aiheuttaa sen, että kenno ja muut epäonnistuvat nopeammin. Siksi kannettavan tietokoneen akkuja on hyvä käyttää, koska niitä on aina käytetty yhdessä.

Solujen juottamiseksi karhenna solujen positiiviset ja negatiiviset päät ja levitä pieni määrä juotetta. Järjestä seuraavaksi solut sarja-/rinnakkaisliitännän oikeaan järjestykseen kaavioiden mukaisesti. Teipasin solut yhteen peiteteipillä tätä varten, mutta voit käyttää myös paristovälilevyjä.

Leikkaa nikkeliliuskat oikean pituisiksi solujen yhdistämiseksi toisiinsa. Käytin tähän joitakin sivuleikkureita, mutta myös tinaleikkeet tai peltileikkurit toimivat. Levitä juote nauhan kumpaankin päähän ja juota nauha akun napoihin. Älä pidä juotosrautaa liian pitkään, vain tarpeeksi sulattaaksesi juotteen. Teipasin solut yhteen ennen lopullisten liitosten juottamista, jotta ne pysyisivät oikein.

Vaihe 4: BMS -kortti ja tasapainoyhteydet

Jotta saat parhaan hyödyn akusta ja pidät akun ennenaikaisesti epäonnistuneen, meidän on lisättävä tapa varmistaa, että akut on suojattu ja ladattu oikein. Litiumioni- tai polymeerikennot on suojattava ali- tai ylipurkautumiselta, mikä voi olla todella huonoa. Tämän tekee akunhallintajärjestelmä/-levy tai BMS. Se on laite, joka yhdistää akun suojan useille paristoille, kuten rakennamme. Sitä kutsutaan lyhyesti akunhallintajärjestelmäksi tai BMS: ksi. Se on laite, joka suojaa soluja yli- ja alipurkauksilta, virtapiikeiltä ja oikosululta. BMS -kortteja on paljon erilaisia ja eri kokoonpanoja eri solujärjestelyihin ja sovelluksiin. Käytän 4S BMS -levyä, joka on mitoitettu 10 ampeerin käyttövirralle, mikä sopii sovellukselleni (100 watin LED -taskulamppu).

Sen yhdistäminen on helppoa. Kun akku on juotettu yhteen, meidän on mitattava sarjan kennojen jännitteet yleismittarilla. Sinulla pitäisi olla 14,8 volttia akun positiiviselle, 3,7 V, 7,4 V ja 11,1 volttia. 4S -vaakapistokkeessa on 5 liitäntää: yksi akun positiiviselle tai kennolle #4, yksi negatiiviselle, kenno #1, kenno #2 ja kenno #3. Mittaa nämä asettamalla negatiivinen anturi pakkauksen negatiiviselle puolelle ja mittaamalla liitännät. Kun ne kaikki sopivat yhteen, voit juottaa tasausjohdot kustakin liitännästä BMS: n oikeisiin tyynyihin.

Käytin 26-mittaista johtoa (halkaisija.40 mm) tasapainotusliitäntöihin ja 18 gaugen (halkaisija 1,02 mm) akun +/- ja kuormanlähtöihin, koska ne käsittelevät lähes 10 ampeeria virtaa. Voit käyttää pienempiä johtoja tasapainoliitäntöihin, koska ne eivät käsittele juuri mitään virtaa, vain vastaavaa jännitettä liitännöistä. En kuitenkaan menisi alle 26 mittarin tähän. Kun olet kytkenyt pakkauksen, voit kytkeä tasapainotuspistokkeen johdot oikeisiin akun lähtöihin.

Vaihe 5: Tasauslataus

Nyt kun kaikki on yhdistetty, voimme yhdistää pakkauksemme laturiin ja varmistaa, että se latautuu. Näin tiedät, ovatko liitännät väärässä, koska laturi ei lataudu ja varoittaa vääristä jänniteliitännöistä.

Aluksi tarvitsemme tasapainolaturin litiumparistoille. Mikään muu laturi ei toimi tähän, koska sillä on oltava tasapainotila! Käytän SkyRC iMax B6: n kiinalaista kloonia. Ei, se ei ole todellinen kauppa, mutta huomasin, että kopio toimii hienosti. Liitä akun plus- ja miinusjohdot laturiin. Laturissani on banaaniliittimiä, joissa on Deansin T-tyypin liitin, joka yhdistää eri liittimiin. Voit käyttää alligaattoripidikkeitä tai johtoa latauspistokkeessa, kuten Deans tai XT60. Käytän Deans -liitintä ja liitin sen tasapainokortin lähtöihin. Varmista, että kytket laturin tähän, koska BMS tarvitsee 12,6 voltin signaalin aktivoituakseen. Jos aiot käyttää tätä akkua irrotettavana, kytke lähtö mihin tahansa laitteen käyttämään liittimeen. Johdotan omani lapio -liittimillä ja Deans -pistokkeella, koska se asennetaan enimmäkseen pysyvästi projektiini.

Laturi saattaa olla erilainen, mutta näin se toimii melkein jokaisessa SkyRC iMax B6 -laturin kloonissa. Liitä vaakajohto laturin 4S -liitäntään. Se toimii vain yhdellä tavalla, ja se on merkitty akun positiivisille ja negatiivisille puolille. Liitä laturin johto ja aseta lataustilaksi "Balance". Varmista, että laturi on myös asetettu "4S" -tilaan. Koska tämä on 4400 mAh: n pakkaus, haluan asettaa latausvirran 1/2 tai alle maksimivirran, joten 2 - 2,2 ampeeria. Käytän 1.5: tä, koska tämä on testi. Nämä akut ovat melko latautuneita, joten jännitteet ovat korkeat. Kun se on käynnissä, sinun pitäisi nähdä 4 -sarjan kennot latautuvan tasaisesti 0,1 - 0,2 voltin sisällä toisistaan. Kun lataus on valmis, kaikkien kennojen tulee olla samalla jännitteellä, joka on 4,2 volttia. Paketin pitäisi lukea täyden latausjännitteen 16,8 volttia. Kun se on nimellisjännitteellä, se on 14,8 volttia (3,7 volttia kennoa kohti). Jos lataat sitä ensimmäistä kertaa, aloita ensimmäisellä latauksella pienellä virta -asetuksella ja nosta se sitten, kun lataat sen uudelleen.

Vaihe 6: Johtopäätös

Se siitä! Olet tehnyt toimivan ja luotettavan litiumioniakun, joka on samanlainen kuin 4S 5000 mAh LiPo -paketti, murto -osalla kustannuksista! Kyllä, tarvitset laturin, mutta jos sinulla on vanha kannettavan tietokoneen akku, johto, latauspistoke ja juotoskielekkeet, tarvitset vain BMS -järjestelmän, joka maksaa noin 10 dollaria tai vähemmän, jos ostat sen Kiina. Tämä maksoi minulle noin 24 dollaria. Olisi vielä halvempaa, jos saisin kaiken Kiinasta, mutta en halunnut odottaa kuukautta, ennen kuin osat saapuvat tänne! Minulla oli jo laturi, juotin, yleismittari, juote, työkalut ja johdot, joten minun piti ostaa vain:

Kannettavan tietokoneen akku

BMS -kortti

Tasapainotulpat

Nikkelin nauhat

Se oli halvempaa kuin LiPo -paketin ostaminen ja käytännöllisempää, koska tarvitsin jotain sopivaa projektiini. Kaiken lisäksi se on hauskaa ja opin paljon sen tekemisestä!

Toivottavasti pidät tästä oppaasta ja ennen kaikkea toivon, että tiedät enemmän kuin ennen kuin luit sen. Tämä on ensimmäinen yritykseni, joten kommentoikaa ja kertokaa minulle, miten tein, tai voisin olla parempi tulevaisuudessa! Kiitos lukemisesta!