DIY 4S litiumbatteri med BMS: 6 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Jeg har set og læst mere end én vejledning eller vejledning i lithium-ion-batterier og batteripakker, men jeg har ikke rigtig set en, der giver dig mange detaljer. Som nybegynder havde jeg problemer med at finde gode svar, så meget af dette var trial and error (og gnister).

Da jeg besluttede at bygge en batteripakke ud af 18650 lithiumionceller til et projekt, tog jeg mit gamle laptopbatteri fra hinanden, fik batterierne ud, loddet dem sammen med metalstrimler til en batteripakke. Jeg lærte dog ved mit første forsøg, at det ikke var så let. Litiumionbatterier ligner ikke nikkelmetalhydrid-, blysyre- eller nikkelcadmiumbatterier. De er følsomme over for overladning, overopladning og kortslutninger og har brug for særlig pleje for at forhindre dem i at blive overophedet, smelte eller eksplodere.

Hvorfor bruge dem? De er virkelig gode til projekter, fordi de har en højere spænding end andre kemikalier og holder meget energi, hvilket betyder, at du kan bruge færre af dem, end hvis du brugte nikkelmetalhydrid eller nikkelcadmiumceller (kun 1,2 volt). El -værktøjsbatterier og elektriske bilbatterier er af denne grund fremstillet af lithiumionceller. De findes i alle former og størrelser og kapaciteter. Højkvalitetsceller kan modstå høje udladningshastigheder på over 20 ampere og fungerer godt i flere cellekonfigurationer. Du kan også få dem billigt eller gratis, hvis du ser dig omkring, fordi stort set alle bærbare computere har et litiumionbatteri i det, som folk nogle gange smider, fordi det er "dødt", men der kan have masser af liv tilbage i det.

Jeg bygger en 4S2P -pakke, der har 4 celler i serie og 2 parallelt til 8 celler. Dette giver dig en fuld opladningsspænding på 16,8 volt, en nominel 14,8 volt og en afladet effekt på 12 volt og fordobler kapaciteten af seriecellerne. Det har også et batteristyringssystem, der er nødvendigt for at beskytte cellerne og holde det til at fungere korrekt. Jeg var i stand til at afslutte dette projekt for omkring $ 20 USD. Plus, jeg klarede det!

Så lad os komme i gang! Links til de materialer, jeg brugte, vil blive inkluderet.

Trin 1: Materialer, værktøjer og sikkerhed

Litiumionceller er temmelig ufarlige, men du skal tage nogle forholdsregler. Undgå at kortslutte dem, og vær forsigtig med loddejernet og værktøjerne.

Til værktøjerne har du brug for et loddejern på mindst 30 watt, et digitalt multimeter, kniv- eller trådstrippere, sideskærere eller skylleskærere.

Dernæst et lod af god kvalitet som dette: https://www.ebay.com/itm/Kester-44-Rosin-Core-Sold… Dette er noget af det bedste, du kan få til elektronik.

De andre nødvendige ting er naturligvis nogle 18650 litiumionbatterier, enten en gammel bærbar pakke eller nogle lignende:

Rene nikkelstrimler som disse:

Et batteristyringssystem/-kort:

4S balance plug-stik:

Dekaner T-type stik (eller XT60-stik):

Balancelader til opladning af batteripakken:

Andre diverse varer var 18 gauge (1,02 mm diameter), 26 gauge (.40 mm diameter) til 24 gauge (.51 mm) tråd, malertape og eller elektrisk tape eller varmekrympefilm.

Trin 2: Batterierne

Først skal du bruge nogle lithium-ion-batterier i størrelse 18650. Fordi jeg gør det billigt, ledte jeg efter gamle bærbare batterier og fandt en 9-cellet Dell-pakke på genbrugsdepotet for mindre end $ 3. Denne pakke består af nogle røde kvalitetsceller fra Sanyo. Jeg kontrollerede databladet, og de er temmelig standard 2200 mAh kapacitet og vurderet til 4 ampere afladningsstrøm. Ikke dårligt. Ja, de var stort set døde (under 2 volt hver celle), men jeg var i stand til at genoplive dem. Jeg laver en anden instruerbar, der fortæller dig, hvordan du gør dette. Du kan købe helt nye celler på eBay eller Amazon, men de kan være dyre for de gode mærker. Hold dig væk fra dem, der annoncerer en kapacitet på 5000 eller 9800 mAh. De er sandsynligvis navnemærke -celler, der mislykkedes kvalitetskontroltest på fabrikken og kan have 1000 eller endda 900 mAh kapacitet. De genmærkes og sælges igen med rabat. Hvis du brugte et gammelt laptopbatteri, skal du fjerne de gamle stik fra terminalerne. Brug sideskærerne til dette.

Trin 3: Tilslutning af cellerne

Dernæst har du brug for en måde at holde cellerne sammen. Du kan bruge stål loddetapper eller nikkel strimler. Jeg bruger rene nikkelstrimler, ikke forniklet stål, fordi stål ved højere strømtræk har højere modstand end nikkel, hvilket kan forårsage varmeopbygning. Jeg lodder dem til cellerne. Dette er ikke den anbefalede måde, for hvis du holder loddejernet på cellen for længe, vil det beskadige cellen og få den til at miste kapacitet. Den bedste måde er at bruge en specialfremstillet spot svejser som denne:

Medmindre du laver masser af batteripakker og kan retfærdiggøre at bruge $ 200 eller mere for en, er lodning fint. Bare vær forsigtig.

Til loddejernet anbefaler jeg mindst et 30 watt jern og godt lodde. God lodning er kritisk. Brug ikke blyfrit loddemiddel til dette, fordi det har en højere smeltetemperatur. Et svagere loddejern bliver heller ikke varmt nok til korrekt at binde cellerne til nikkelstrimlerne.

For at bygge batteripakken tager vi 4 celler i serie og tilføjer en parallel celle, så vi har dobbelt spænding og kapacitet pr. Celle. Se diagrammet ovenfor for, hvordan du forbinder cellerne. Den eneste begrænsende faktor er, at alle cellerne skal være identiske. Selv med BMS ville ulige kapaciteter få en celle til at oplade og aflade ulige, og dette kunne få den celle og de andre til at mislykkes hurtigere. Derfor er det godt at bruge bærbare batterier, da de altid har været brugt sammen.

For at lodde cellerne skal du opgrave cellernes positive og negative terminaler og anvende en lille mængde lodde. Arranger derefter cellerne i den rigtige rækkefølge for serie/parallelforbindelsen som vist i diagrammerne. Jeg tapede cellerne sammen med malertape til dette, men du kan også bruge batteriafstandsstykker.

Skær nikkelstrimlerne i den korrekte længde for at forbinde cellerne. Jeg brugte nogle sideskærere til dette, men blikskår eller pladeskærere fungerer også. Påfør lodning i hver ende af strimlen, og lod strimlen til batteripolerne. Hold ikke loddejernet for længe, bare nok til at smelte loddet. Jeg tapede cellerne sammen, før jeg lodde de sidste forbindelser for at holde dem justeret korrekt.

Trin 4: BMS Board og balanceforbindelser

For at få mest muligt ud af batteripakken og undgå, at den fejler for tidligt, skal vi tilføje en måde at sikre, at de er beskyttet og opladet korrekt. Litiumion- eller polymerceller skal beskyttes mod under- eller overudladning, hvilket kan være virkelig dårligt. Dette gøres af et batteristyringssystem/-kort eller BMS. Det er en enhed, der kombinerer batteribeskyttelse til flere cellebatterier, som vi bygger. Det kaldes for et batteristyringssystem eller BMS for kort. Det er en enhed, der beskytter cellerne mod over- og underudladning, nuværende pigge og kortslutninger. Der er mange forskellige typer og konfigurationer af BMS -kort til forskellige cellearrangementer og applikationer. Jeg bruger et 4S BMS -kort, der er klassificeret til en 10 amp arbejdsstrøm, hvilket er fint til min applikation (100 watt LED lommelygte).

Tilslutning er let. Når vores batteri er loddet sammen, skal vi måle spændingerne over seriecellerne med et multimeter. Du skal have 14,8 volt for batteripositiv, 3,7 V volt, 7,4 V volt og 11,1 volt. Der er 5 forbindelser til et 4S balance stik: en til batteripositiv eller celle #4, en til negativ, celle #1, celle #2 og celle #3. Mål disse ved at sætte den negative sonde på pakningens negative side og måle på tværs af forbindelserne. Når de alle matcher, kan du lodde balancetrådene fra hver forbindelse til de korrekte elektroder på BMS.

Jeg brugte 26 gauge wire (.40 mm diameter) til balanceforbindelserne og 18 gauge (1.02 mm diameter) til batteriet +/- og belastningsudgange, da de vil håndtere næsten 10 ampere strøm. Du kan bruge mindre ledning til balanceforbindelserne, da de næsten ikke håndterer nogen strøm, kun den respektive spænding fra forbindelserne. Jeg ville dog ikke gå under 26 gauge for dette. Når du har tilsluttet pakken, kan du tilslutte balancestikledningerne til de korrekte batteriudgange.

Trin 5: Saldopladning

Nu hvor vi har alt tilsluttet, kan vi slutte vores pakke til opladeren og sikre, at den oplades. Sådan ved du, om dine forbindelser er forkerte, fordi din oplader ikke oplader og advarer dig om forkerte spændingsforbindelser.

For at starte har vi brug for en balanceoplader til litiumbatterier. Ingen anden oplader fungerer til dette, fordi den skal have en balancetilstand! Jeg bruger en kinesisk klon af SkyRC iMax B6. Nej, det er ikke real-deal, men jeg fandt kopien til at fungere fint. Tilslut batteriets positive og negative ledninger til opladeren. Min oplader har bananstik med et Deans T-stik, der kan tilsluttes forskellige stik. Du kan bruge krokodilleklip eller ledninger i et opladerstik som en Deans eller XT60. Jeg bruger et Deans -stik, og tilsluttede det til output på balancebordet. Sørg for, at det er her, du tilslutter opladeren, fordi BMS har brug for et 12,6 volt signal for at aktivere sig selv. Hvis du har tænkt dig at dette er et aftageligt batteri, skal du tilslutte udgangen til det stik, din enhed vil bruge. Jeg tilslutter min med spade -stik og et Deans -stik, fordi den for det meste vil blive permanent monteret på mit projekt.

Din oplader kan være anderledes, men sådan fungerer den for stort set alle kloner af SkyRC iMax B6 -opladeren. Sæt balancekablet i 4S -stikket på opladeren. Det går kun på en måde og er markeret med de positive og negative sider af batteriet. Tilslut opladerledningen, og indstil opladningstilstanden til "Balance". Sørg for, at opladeren også er indstillet til "4S" -tilstand. Fordi dette er en 4400 mAh pakke, kan jeg godt lide at indstille ladestrømmen til 1/2 eller mindre af den maksimale strømværdi, så 2 til 2,2 ampere. Jeg bruger 1.5, fordi dette er en test. Disse batterier er stort set fuldt opladede, så spændingerne er høje. Når den kører, skal du se de 4 serieceller oplade ens inden for 0,1 til 0,2 volt fra hinanden. Når opladningen er færdig, skal alle celler have samme spænding, hvilket er 4,2 volt. Pakken skal aflæse en fuld opladningsspænding på 16,8 volt. Når den er ved den nominelle spænding, er den 14,8 volt (3,7 volt pr. Celle). Hvis du oplader den for første gang, skal du starte med en lav strømindstilling for den første opladning og derefter stige den op, når du oplader den igen.

Trin 6: Konklusion

Det er det! Du har lavet et funktionelt og pålideligt litiumionbatteri svarende til en 4S 5000 mAh LiPo -pakke til en brøkdel af omkostningerne! Ja, du har brug for en oplader, men hvis du har et gammelt bærbart batteri liggende, nogle ledninger, opladningsstik og loddetapper, så er alt, hvad du behøver, BMS for at komme i gang, hvilket koster omkring $ 10 USD eller mindre, hvis du køber det fra Kina. Dette kostede mig omkring $ 24 USD. Det ville være endnu billigere, hvis jeg fik det hele fra Kina, men jeg ville ikke vente en måned på, at delene kom hertil! Jeg havde opladeren, loddejernet, multimeteret, loddetøjet, værktøj og ledninger allerede, så alt jeg skulle købe var:

Laptop -batteri

BMS bord

Balance stik

Nickle strimler

Det var billigere end at købe en LiPo -pakke og var mere praktisk, fordi jeg havde brug for noget, der kunne passe ind i mit projekt. Oven i det er det sjovt, og jeg lærte meget at gøre det!

Jeg håber, at du kan lide denne guide og mest af alt, jeg håber, at du ved mere, end du gjorde, før du læste den. Det er mit første forsøg, så kommenter og lad mig vide, hvordan jeg gjorde, eller kunne være bedre for fremtiden! Tak fordi du læste!