Dahili denge şarjlı bir 18650 pil paketi oluşturmanın bir yolu var mı? Yoksa dengeleme çok gerekli değil mi?


10

Bu benim ilk yazım.

Hata, ben özellikle elektronikte DIY meraklısıyım. Aslında bir IPS ekranlı taşınabilir bir Playstation 2 Slim oluşturuyorum, böylece Wii U denetleyicisi gibi görünecek. Bu benim ilk büyük elektronik çabam.

Ancak, taşınabilir olmak için, şarj edilebilir pillerle güçlendirilmesi gerekir. Bu projenin güç kısmına nasıl yaklaşacağım konusunda çok kafam karıştı. Mümkün olduğunca ayrıntılı olmak için elimden geleni yapacağım! Cevaplarını dört gözle bekliyorum!


Küçük Detaylar

Etrafa baktığımda, 18650'lerin (3S) bir pil takımının iyi bir iş çıkaracağı sonucuna vardım, çok da ileriye benziyordu. Bunların üçünü seri bağlamak maksimum 12,6V üretecektir. Aynı zamanda biraz yaygındır, bu nedenle piller hakkında birçok bilgi bulunabilir ve hatta dizüstü bilgisayar pil paketlerinden kurtarılabilir.

Şu ana kadar projede bulunan elektronikler hakkında bazı ayrıntılar var:

Sony Playstation 2 Slim (Model 75003)

  • Çalışma Gerilimi: 8.5V
  • Güç Tüketimi: Maksimum 6 A

Innolux N070IDG (Evet, güzel ekranları seviyorum: D)

  • Tür: IPS LCD
  • Çözüm: 1280x800
  • Boyut: 7 Inch Diagonal
  • Çalışma Gerilimi: 9-12V ( 12V'de en iyisi)
  • Tüketim: 190-210mA (tam parlaklık) (Tezgah güç kaynağından gösterilir)
  • Ekran Arabirimi: HDMI, VGA, 2 x AV Arayüz kartını içerir.

PAM8403 Ses Yükseltici

  • 2 Kanal
  • Çıkış: 4 Ohm'da kanal başına 3W çıkış.
  • Gerilim: 5V

Bataryalar

Eski bir dizüstü bilgisayardan 6 x 18650 pil almayı başardım. Bazı aramalardan sonra, Sony SF US18650GR 2400mAH Li-Ion piller gibi görünüyor . Bu yüzden bunun bir başlangıç ​​olarak yeterince iyi göründüğü sonucuna vardım, üçü.

resim açıklamasını buraya girin


Sorun

Bu 3S pil takımını BMS ile kullanmak istedim. BMS'yi aldıktan sonra, paketi bir araya getirmek üzereyken, biraz daha araştırdım.

BMS en emin görünüyor DEĞİL hücreleri dengelemek. Düşük ve aşırı şarj korumasına sahip olduğundan, hücre dolu olduğunda ancak diğerleri dolu olmadığında hücreleri her biri 4.2V'da şarj edeceğini düşündüm, bu belirli hücre için şarj etmeyi durduracak ve t dolu. Ama yanılmışım gibi görünüyor ve hala dengesiz olabilir.

Merak ediyordum .. Kullandığımız çoğu tüketici cihazı, dizüstü bilgisayarlar veya taşınabilir hoparlörler gibi cihazları yeniden şarj etmek için bir DC güç şarj cihazı / kaynağı kullanın. Elbette, pil takımının içinde bir dengeleme devresi tasarlamış olmalılar veya veya şarj dengesi de değil mi?

Çoğu öğretici, bir denge konnektörü ile bir denge şarj cihazının kullanılmasının performansını korumanın tek yolu olduğunu belirtmektedir. Bir denge şarj cihazının etrafında taşımayı ve yeniden şarj etmek için pil takımını cihazdan çıkarmayı oldukça zor buluyorum.

Sorum şu: Düşük / aşırı gerilim ve aşırı akım koruması gibi gerekli koruma özelliklerine sahip bir pil takımı tasarlamak ve basit bir DC varil şarj cihazı ile şarj edilecek şekilde tasarlamak mümkün mü?

resim açıklamasını buraya girin

Yoksa denge şarjı .. tamamen gerekli olmayan bir şey mi?

Lityum piller kullanmaktan gerçekten korkuyorum. Kendimi ya da kimseyi zarar vermek istemiyorum.


Olası Çözümlerim

Lityum piller hakkında çok tecrübeli olmadığım ve benim için dengeleme çok kritik görünüyor. Yapabileceğimi umuyorum birkaç çözüm düşündüm, onlara geri besleme hoş geldiniz!

Çözüm A - Bunun yerine yalnızca 1S3P (veya daha fazla paralel) Paketi kullanın ve TP4056 tabanlı bir USB 5V Şarj Cihazı kullanın . 1S BMS İLE LCD, PS2 ve diğer elektroniği kendi voltajlarında çalıştırmak için 3 BOOST dönüştürücü ile eşleştirme. (Endişem, pilimin mevcut çekişi yapamayacağıdır.)

resim açıklamasını buraya girin

Pillerden doğru bir akım çekimi elde etmek için takviye dönüştürücülerin verimliliğine dayalı hesaplamalar yapmak zorunda olduğumun farkındayım.

Çözüm B - Başlangıçta karar verdiğim yöntem, diyagramın kendi kendini açıklayıcı olduğunu düşünüyorum. Ama keşfettiğim için bu yöntemi kullanmakta tereddüt ediyorum, hücreleri dengelemiyor (ve hayatını mahvediyor) ve tehlikeli olabilir.

resim açıklamasını buraya girin

Çözüm C - Her Hücreyi 1S BMS ile Ayrı Olarak Koruyun ve birlikte 3S BMS kullanın. Sanırım saçma geliyor. Ama bir şekilde işe yarayacağını düşünüyorum, ama o kadar büyük değil ya da tavsiye edilmez.

resim açıklamasını buraya girin

Çözüm D - Hacimli balans şarj cihazının kullanılması ve şarj sırasında cihazın kullanılamaması gereken (şarj edilmesi gereken paketin çıkarılması) Uygun Dengeli Yöntem. Bence gerçekten rahatsız edici.

resim açıklamasını buraya girin


Okuduğunuz için teşekkürler, umarım bu çok uzun değildi. Umarım bundan bir kez ve herkes için bir cevap alırım. Çünkü genellikle sormuyorum, sadece araştırıyorum. Şimdi gerçekten yardıma ihtiyacım var, çünkü bu yanlış giderse tehlikeli olabilir.

Lütfen ne düşündüğünüzü ve hangi çözümün en iyi olduğunu bana bildirin! Elimden gelenin en iyisini yaparak cevap vermeye çalışacağım.

'Olası çözümlerimde ne gibi hatalar olabileceğini de bilmek istiyorum! Gelecekte onlardan kaçınabilmem veya düzeltebilmem için.

Bir kez daha, çok teşekkür ederim.


"Görünüşe göre BMS hücreleri dengelemek DEĞİL" iyi, ürüne bağlı
PlazmaHH


Ayrıca, güç kaynağınızın piller için 12.6v ve 1C'ye ayarlanmış bir CC / CV devresini dahili olarak beslemesi gerektiğini belirtmek gerekir. EBay'de önceden yapılmış buck-boost CC / CV modüllerini 3-5 $ karşılığında bulabilir ve bir potansiyometre ile ayarlayabilirsiniz.
Bryan Boettcher

1
Üçüncü yorum: iyi ilk yazı
Bryan Boettcher

Başka bir olasılık: 3 pil yuvasına sahip olun ve ayrı şarj etmek için pilleri çıkarın. Hala düşük voltaj için bunları ayrı ayrı izlemeniz gerekir (ancak bunu yine de yapmanız gerekir)
pjc50

Yanıtlar:


2

Eski bir dizüstü bilgisayardan 6 x 18650 pil almayı başardım.

Bu senin ilk sorunun. Bu eski piller muhtemelen yorgun ve gerekli akımı sağlamakta zorlanacak. Bireysel hücreler farklı iç dirençlere ve kapasitelere sahip olabilir, bu nedenle dengeleme tavsiye edilir.

Çözüm A - Bunun yerine yalnızca 1S3P (veya daha fazla paralel) Paketi kullanın ve TP4056 tabanlı bir USB 5V Şarj Cihazı kullanın.

Kötü bir fikir. Pil çok yavaş şarj olur ve güçlendirici gücü boşa harcar. Paket ve kablolama 14A + deşarj akımını işlemek zorunda kalacaktır.

Çözüm B (BMS ve '12 .6V 'şarj cihazı)

BMS dengeleme içeriyorsa , '12 .6V 'şarj cihazının 3.7V Lityum hücreler için tasarlanmış olması koşuluyla çalışmalıdır. Dengeleme olmadan , bazı hücreler diğerlerinden önce tepe voltajına ulaşabilir ve daha sonra BMS şarjı erken sonlandırarak kısmen şarj edilmiş, bataryanın bitmesine neden olur.

BMS, en az bir hücre tehlikeli derecede düşük bir voltaja düşene kadar deşarjı kesmez. Birkaç döngüden sonra hücreler ölmeye başlar. Pili korumak için, herhangi bir hücrenin 3.2V'un altına düşmesine izin vermeyen bir alarm veya şalter takmalısınız.

Çözüm C - Her Hücreyi 1S BMS ile Ayrı Olarak Koruyun VE 3S BMS Kullanın

Aşırı, ama belki (dengeleyicilere bağlı olarak) yeterli değil! Birçok dengeleyici, hücre pik gerilime (4.2V) ulaştığında şarj akımını atlama prensibi ile çalışır. Bu yöntemin sorunu, dengeleyici tüm akımı atlayamazsa, hücrenin aşırı şarj edilmeye devam edeceğidir (koruma devresi devreye girene kadar).

Çözüm D - Hacimli denge şarj cihazının kullanılması gereken Doğru Dengeli Yöntem

Yine, bunun ne kadar iyi çalışacağı, belirli şarj cihazına bağlıdır. Bazılarında her bir hücreyi ayrı ayrı şarj eden 3 izole devre bulunur. Bu, denge şarjının en güvenilir yöntemidir, ancak kontrol paneli, izolasyonu korurken 3 şarj cihazının tümü ile iletişim kurmalıdır, bu nedenle çoğunlukla güvenilmez olabilecek basit düşük uçlu şarj cihazlarında kullanılır.

Daha sofistike balans şarj cihazlarında LCD ekran bulunur ve tamamen programlanabilir. Dengeleyicileri genellikle şarj döngüsü boyunca çalışır, bu nedenle hücreler pik gerilime ulaşmadan önce dengelenmeye başlar , ancak çoğu nispeten zayıf dengeleyicilere sahiptir. Ana avantaj, LCD ekranın hücre voltajlarını göstermesidir, böylece gerekirse paketi dengelemeye yardımcı olmak için şarj oranını azaltabilirsiniz. Ekran ayrıca ne kadar şarj olduğunu gösterir, böylece paketin sağlığını ölçebilirsiniz.

İyi bir denge şarj cihazı daha hantal olabilir, ancak daha güçlü olacaktır ve size daha fazla kontrol ve esneklik sağlar. Birçoğu Nicad / NiMH, LiFPO4 ve Kurşun asit aküler de yapabilir. Birçok farklı cihazı şarj etmek için ihtiyacınız olan tek şey bir şarj cihazı olabilir.


1
Evet, Turnigy 12v 2-3S Temel Denge Şarj Cihazını bu şekilde bağlayabilirsiniz. Bununla birlikte, tüm hücreleri seri olarak bir kerede şarj eden ve şarj sırasında eşitlemeye çalışan (daha çok C çözeltisi gibi) bir denge şarj cihazıdır. Hücreler zaten oldukça dengeli ise (aralarında <0.05V fark), o zaman Tamam olmalıdır.
Bruce Abbott

1
BMS aşırı akım ve önleyecektir derin (hiç hiçbir koruma olmamasından daha iyi ama) onun faydası sınırlıdır böylece - ancak şarj tarafından, yükün aşırı deşarj. BTW şarj cihazına güç verilmediğinde bataryadan biraz akım çeker. Her küçük ve önemsiz olabilir veya sonunda pili düzleştirecek kadar büyük olabilir. Şarj cihazını aldığınızda, şarj cihazının kalıcı olarak aküye bağlanmasının güvenli olup olmadığını belirlemek için bu kaçak akımı ölçmelisiniz.
Bruce Abbott

1
Multimetrenizi mA olarak ayarlayın ve şarj cihazından aküye her kablo (sırayla) ile seri olarak yerleştirin. Kaçak akım 100uA'dan düşükse endişelenecek bir şeyiniz yok. Bağlantı şemanız iyi görünüyor.
Bruce Abbott

1
Hücre ara bağlantıları ve akü kablolarının yük akımını kaldıracak kadar kalın olması gerekir. Denge kabloları sadece dengeleme akımı almalıdır (genellikle <200mA). 3S2P ile paralel olarak bağlanmış, etkili bir şekilde tek bir büyük hücre olan hücre çiftlerine sahipsiniz.
Bruce Abbott

1
Li-ion ve Lipo temel olarak aynı kimyadır, sadece farklı bir durumda. 3.7V Lipo için tasarlanmış bir şarj cihazı, akım pilin nominal şarj akımını aşmadığı sürece 3.7V Li-ion ile iyi çalışmalıdır. cdn.sparkfun.com/datasheets/Prototyping/…
Bruce Abbott

4

Şarj sırasında BMS'nizin hücreleri nasıl dengelediğini yanlış yorumladığınızı düşünüyorum.

3 hücreli bir BMS için, her hücre boyunca tipik olarak FET'ler vardır. Bir hücre tam olarak şarj olmaya yaklaştığında, FET şarj akımının bir kısmını atlamak için kullanılır (genellikle tek tek hücreye şarjı kapatmaz). Denge akımı baypas tipik olarak şarj akımının çok küçük bir kısmıdır ... belki paket şarj akımının 1 / 10'u kadar düşüktür, ancak bu hücrelerdeki nispeten küçük farkları dengelemek için yeterlidir. BMS, belirli bir hücrenin çevresindeki bir miktar akımı atlayabilmenin yanı sıra, tüm paketin şarj akımını kapatabilir.

Şarj akımının yüksek olduğu BMS uygulamaları için (birçok Amper), gücü aşırı şarjlı bir hücreden düşük şarjlı bir hücreye veya tekrar besleme kapasitörüne aktarmak için bir şarj pompası teknolojisi kullanırlar. Linear'dan böyle . Bu, güç verimliliğini artırır, ancak bu, basit şarj saptırma ile Ebay'den satın aldığınız tipik BMS değildir.

BMS yöntemlerine giriş için bunu okuyun .

Gösterdiğiniz BMS basit bir voltaj eşik birimidir. 2S, 3S, 4s ve 5S paketlerini dengeleyen diğerleri de (aynı derecede basit) var. İşte 3S için bir örnek:

resim açıklamasını buraya girin

Bu adam (Ebay'de) çok sayıda panele sahiptir (kalitesi bilinmemektedir), ancak panellerin hangi varyasyonlarının hem aşırı şarj (denge aşırı gerilim) hem de düşük voltaj yöntemleri veya çok hücreli için kısa devre koruması uyguladığını görmek için tahta detaylarına bakmaya değer. paketleri.

3 Hücreli BMS'nizin aşırı şarjı kontrol edebildiğini varsayarsak, B) yönteminiz pil takımınız için oldukça uygun görünüyor.


2

Lityum pilleri seri olarak şarj edecekseniz, evet, onları dengelemeniz gerekir.

İnternette satışa hazır denge şarj devrelerini kolayca bulabilirsiniz. Örneğin bir dizüstü bilgisayar pil paketinden bir tane kurtarmak da mümkündür. Bu çözümlerin hiçbiri özellikle hantal olmak zorunda değildir.

Kendi tasarımınızı yapmak kesinlikle mümkündür, ancak bu kendi başına bir projedir. Yani çözümlerinize:

  • Çözüm A kolay, güvenlidir (paralel olarak yeterli piliniz olması şartıyla) ve çalıştırılabilir, ancak etli bir yükseltme dönüştürücüsüne ihtiyacınız vardır ve en fazla güç tasarrufu sağlamaz.

  • B çözeltisi hücreleri dengelemezse, bana iyi gelmiyor.

  • C çözümü tıknaz görünüyor, ama ne işe yarıyorsa işe yarıyor. Ortaya çıkan bir soru, 1S BMS'den biri aşırı gerilim tespit ettiğinde ne yapar? Genel devrede nasıl davranacak? Açık devreye girerse, bu, diğer iki pilin de şarj etmeyi durduracağı anlamına gelir.

  • Çözüm D, IMO'yu yapmanın doğru yoludur. Bir devre kartındaki özel bir denge şarj cihazı mutlaka tıkanmaz, Çözüm C'den kolayca daha küçük olabilir.


Cevabın için teşekkürler. Kuşkuluyum. İçin Çözüm A - hücrelerinden biri 10A güvenli maksimum sürekli deşarj oranı söz ve paralel bağlamak ise yaptığı maksimum akım yığın ? 3P 30A (her biri 10A) verecek mi? Yoksa sadece seriler halinde mi? Yoksa hiç istiflenmiyor mu? Çözüm C - Bu çok iyi bir soru. Bunu düşünmedim. Buna bakacağım .. Çözüm D - Kompakt bir şarj cihazı satın alabileceğimi veya yapabileceğimi düşünmedim. Ne resim: link Bu yüzden hantal olduğuna inanıyorum.
Paolo

Bir denge şarj cihazını cihazın muhafazasının içine entegre etmenin mümkün olduğunu mu ima ediyorsunuz ? Gerçekten ilginç olurdu!
Paolo

Evet, bunu ima ediyorum. Sorunuzu okuduktan sonra ebay'e gitmeye ve kendim için denge şarj işlevine sahip bir 3S BMS sipariş etmek için ilham aldım. Sadece birkaç dolara mal oldu. Bunun iyi olup olmadığını bilmiyorum, ama göreceğiz. Ebay'de 3S denge PCB'sini arayarak bulabilirsiniz. İlk soruya gelince: Aynı pilleri paralel olarak koyduğunuzda, aralarındaki akım bölünür, böylece 3P'deki 10A piller 30A verebilir. Piller aynı değilse, eşit olmayan iç dirençler ve şarj seviyeleri nedeniyle dağıtımın da dengesiz olacağını unutmayın.
Dampmaskin

Kullanılmış pilleri kullanırken, yine de bazı iyi güvenlik marjları isteyeceksiniz. Pillerden herhangi birinde herhangi bir bozulma belirtisi varsa, kişisel olarak 10A dereceli bir hücreden 5A'dan fazla çekmemeye çalışırım.
Dampmaskin

Doğru, bu şık küçük 3S şarj cihazını eBay'de buldum. 3S Şarj Cihazı ... Daha ileriye baktığımda, DC Port ile ilginç bir 4S PCM buldum Uygun voltajları düzenlemek için kova güçlendirici dönüştürücüler kullanacağım için 4S'ye gitmekten sakıncası yok. Şarj cihazı çözümü en kolay şekilde uygulanabildiği sürece.
Paolo
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.