DIY 4S liitiumaku koos BMS -iga: 6 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Olen vaadanud ja lugenud rohkem kui ühte õpetust või juhiseid liitiumioonakude ja akupakettide kohta, kuid ma pole tõesti näinud seda, mis annaks teile palju üksikasju. Algajana oli mul probleeme heade vastuste leidmisega, nii et suur osa sellest oli katse -eksituse meetod (ja sädemed).

Kui otsustasin projekti jaoks 18650 liitiumioonakust akupaketi ehitada, võtsin oma vana sülearvuti aku lahti, võtsin patareid välja, jootsin need metallribadega kokku akupakiks. Siiski õppisin esimesel katsel, et see pole nii lihtne. Liitiumioonakud ei ole nikkelmetallhüdriid-, pliihappe- ega nikkel -kaadmiumakud. Nad on tundlikud ülelaadimise, ülelaadimise ja lühise suhtes ning vajavad erilist hoolt, et vältida nende ülekuumenemist, sulamist või plahvatamist.

Miks neid kasutada? Need on projektide jaoks tõesti suurepärased, kuna neil on kõrgem pinge kui teistel keemiatööstustel ja need sisaldavad palju energiat, mis tähendab, et saate neid vähem kasutada kui siis, kui kasutate nikkelmetallhüdriidi või nikkel -kaadmiumrakke (ainult 1,2 volti). Elektritööriistade ja elektrisõidukite akud on sel põhjusel valmistatud liitiumioonakudest. Neid on igasuguse kuju, suuruse ja võimsusega. Kvaliteetsed elemendid peavad vastu suurele tühjenemiskiirusele (üle 20 ampri) ja töötavad hästi mitme raku konfiguratsioonis. Neid saab ka odavalt või tasuta, kui vaatate ringi, sest peaaegu igal sülearvutil on liitiumioonaku, mille inimesed mõnikord ära viskavad, kuna see on „surnud”, kuid võib -olla on sellesse jäänud palju elu.

Ma ehitan 4S2P paketti, millel on 4 rakku järjestikku ja 2 paralleelselt 8 lahtri jaoks. See annab teile täislaadimispinge 16,8 volti, nominaalne 14,8 volti ja tühjenemisvõime 12 volti ning kahekordistab seeriaelementide võimsust. Sellel on ka akuhaldussüsteem, mis on vajalik elementide kaitsmiseks ja töökorras hoidmiseks. Ma suutsin selle projekti lõpetada umbes 20 USD eest. Lisaks sain hakkama!

Niisiis, alustame! Lisatakse lingid kasutatud materjalidele.

Samm: materjalid, tööriistad ja ohutus

Liitiumioonrakud on üsna kahjutud, kuid peate võtma ettevaatusabinõusid. Vältige nende lühistamist ning olge jootekolvi ja tööriistadega ettevaatlik.

Tööriistade jaoks vajate jootekolvi, mille võimsus on vähemalt 30 vatti, digitaalset multimeetrit, nuga või traadi eemaldajaid, külg- või loputuslõikureid.

Järgmisena mõni selline kvaliteetne jootetüüp: https://www.ebay.com/itm/Kester-44-Rosin-Core-Sold… See on üks parimaid, mida elektroonika jaoks saab.

Muud vajalikud esemed on muidugi mõned 18650 liitiumioonakud, kas vana sülearvutipakk või mõned sellised:

Sellised puhtad nikkelribad:

Akuhaldussüsteem/-plaat:

4S tasakaalupistiku pistikud:

Deans T-tüüpi pistikud (või XT60 pistikud):

Tasakaalu laadija aku laadimiseks:

Muud mitmesugused esemed olid 18 gabariidiga (1,02 mm läbimõõduga), 26 gabariidiga (0,40 mm läbimõõduga) kuni 24 gabariidiga (.51 mm) traat, maalriteip ja või elektrilint või termokahanev kile.

Samm: patareid

Esiteks vajate umbes 18650 suurust liitiumioonakut. Kuna teen seda odavalt, otsisin vanu sülearvutipatareisid ja leidsin kokkuhoiuvarust 9-rakulise Delli paketi hinnaga alla 3 dollari. See pakk koosnes mõnest kvaliteetsest punasest Sanyo kaubamärgi rakust. Vaatasin andmelehte ja need on üsna standardse 2200 mAh mahuga ning hinnatud 4 ampri tühjenemisvoolu jaoks. Pole paha. Jah, nad olid üsna surnud (alla 2 volti igas lahtris), kuid suutsin nad taaselustada. Teen veel ühe juhendatava, mis ütleb teile, kuidas seda teha. Saate osta eBayst või Amazonist uhiuusi rakke, kuid heade kaubamärkide jaoks võivad need olla kallid. Hoidke eemal neist, mis reklaamivad 5000 või 9800 mAh mahtu. Tõenäoliselt on tegemist nimega kaubamärgi elementidega, mis ei läbinud tehases kvaliteedikontrolli teste ja mille mahutavus võib olla 1000 või isegi 900 mAh. Need on uuesti kaubamärgiga ja müüakse allahindlusega. Kui kasutasite sülearvuti vana akut, peate klemmidelt eemaldama vanad pistikud. Selleks kasutage külgmisi lõikureid.

3. samm: rakkude ühendamine

Järgmisena vajate viisi, kuidas rakke kokku kleepida. Võite kasutada terasest jooteklappe või nikkelribasid. Ma kasutan puhtaid nikkelribasid, mitte nikeldatud terast, sest suure voolutugevuse korral on terasel suurem takistus kui nikkel, mis võib põhjustada kuumuse kogunemist. Ma jootan need rakkudesse. See ei ole soovitatav viis, sest kui hoiate jootekolvi liiga kaua elemendi peal, kahjustab see elementi ja kaotab selle võimsuse. Parim viis on kasutada spetsiaalselt selleks otstarbeks valmistatud kohapealset keevitajat:

Kuid kui te ei tee palju akusid ja ei saa põhjendada ühe või 200 dollari kulutamist ühele, on jootmine hea. Lihtsalt olge ettevaatlik.

Jootekolvi jaoks soovitan vähemalt 30 -vatist triikrauda ja head jootet. Hea jootmine on kriitiline. Ärge kasutage selleks pliivaba jootet, kuna sellel on kõrgem sulamistemperatuur. Samuti ei lähe nõrgem jootekolb piisavalt kuumaks, et rakke korralikult nikkelribadega siduda.

Aku ehitamiseks võtame järjestikku 4 elementi ja lisame paralleelse elemendi, nii et meil on kahekordne pinge ja võimsus elemendi kohta. Lahtrite ühendamise kohta vaadake ülaltoodud diagrammi. Ainus piirav tegur on see, et kõik rakud peavad olema identsed. Isegi BMS -i puhul põhjustab ebavõrdne võimsus ühe elemendi laadimise ja tühjenemise ebavõrdselt ning see võib põhjustada selle elemendi ja teiste ebaõnnestumise kiiremini. Seetõttu on hea kasutada sülearvuti akusid, kuna neid on alati koos kasutatud.

Rakkude jootmiseks töödelge rakkude positiivsed ja negatiivsed otsad ning kandke väike kogus jootet. Seejärel korraldage lahtrid jada/paralleelühenduse jaoks õigesse järjekorda, nagu on näidatud diagrammidel. Ma teipisin selle jaoks rakud kleeplindiga kokku, kuid võite kasutada ka akuvarusid.

Lahtrite ühendamiseks lõigake nikli ribad õige pikkusega. Kasutasin selleks mõnda külglõikurit, kuid töötavad ka plekilõiked või plekilõikurid. Kandke riba mõlemasse otsa jootet ja jootke riba aku klemmidele. Ärge hoidke jootekolvi liiga kaua peal, piisab sellest, et jootet sulatada. Enne lõpuühenduste jootmist teipisin rakud kokku, et need oleksid õigesti joondatud.

Samm 4: BMS -plaadi ja tasakaaluühendused

Akupaketi maksimaalseks ärakasutamiseks ja enneaegseks ebaõnnestumiseks tuleb lisada viis, kuidas tagada nende kaitse ja laadimine. Liitiumioon- või polümeerielemente tuleb kaitsta ala- või ülelaadimise eest, mis võib olla tõesti halb. Seda teeb akuhaldussüsteem/-plaat ehk BMS. See on seade, mis ühendab aku kaitse mitme elemendiga akudele, nagu me ehitame. Lühidalt nimetatakse seda akuhaldussüsteemiks või BMS -iks. See on seade, mis kaitseb rakke üle- ja allalaadimise, voolutugevuse ja lühise eest. Erinevate lahtrite paigutuse ja rakenduste jaoks on palju erinevaid BMS -plaatide tüüpe ja konfiguratsioone. Ma kasutan 4S BMS -plaati, mille võimsus on 10 amprit, mis sobib minu rakenduse jaoks (100 -vatine LED -taskulamp).

Selle ühendamine on lihtne. Kui meie aku on kokku joodetud, peame multimeetriga mõõtma pingeid seeriaelementides. Aku positiivseks peaks olema 14,8 volti, 3,7 V, 7,4 V ja 11,1 volti. 4S tasakaalu pistiku jaoks on 5 ühendust: üks aku positiivseks või elemendiks #4, üks negatiivseks, element #1, rakk #2 ja element #3. Mõõtke neid, asetades negatiivse sondi pakendi negatiivsele poolele ja mõõtes läbi ühenduste. Kui need kõik sobivad, saate jootma tasakaalustusjuhtmed igast ühendusest BMS -i õigetele padjakestele.

Kasutasin tasakaaluliitmike jaoks 26 gabariidi traati (läbimõõt 0,40 mm) ja aku +/- ja koormusväljundite jaoks 18 gabariiti (1,02 mm läbimõõduga), kuna need saavad hakkama peaaegu 10 amprit voolu. Tasakaaluliitmike jaoks võite kasutada väiksemat traati, kuna need ei käsitle peaaegu üldse voolu, vaid ainult ühenduste vastavat pinget. Kuid ma ei läheks alla 26 gabariidi. Kui olete komplekti ühendanud, saate tasakaalustuspistiku juhtmed ühendada õigete aku väljunditega.

Samm: tasakaalustage laadimine

Nüüd, kui meil on kõik ühendatud, saame oma paki laadijaga ühendada ja veenduda, et see laeb. Nii saate teada, kas teie ühendused on valed, sest laadija ei lae ja hoiatab teid valede pingeühenduste eest.

Alustuseks vajame liitiumakude jaoks tasakaalulaadijat. Ükski teine laadija ei tööta selle jaoks, sest sellel peab olema tasakaalurežiim! Ma kasutan SkyRC iMax B6 hiina klooni. Ei, see pole päris asi, kuid leidsin, et koopia töötab suurepäraselt. Ühendage aku positiivsed ja negatiivsed juhtmed laadijaga. Minu laadijal on banaanipistikud koos Deansi T-tüüpi pistikuga, mis ühendub erinevate pistikutega. Võite kasutada alligaatoriklambreid või juhtmeid laadimispistikus nagu Deans või XT60. Ma kasutan Deansi pistikut ja ühendasin selle tasakaaluplaadi väljunditega. Veenduge, et laadija ühendatakse siia, sest BMS vajab enda aktiveerimiseks 12,6 -voldist signaali. Kui kavatsete seda eemaldada, ühendage väljund mis tahes seadme pistikuga. Ma ühendan kaevanduse labidaühenduste ja Deansi pistikuga, kuna see paigaldatakse enamasti minu projektile püsivalt.

Teie laadija võib olla erinev, kuid see toimib peaaegu iga SkyRC iMax B6 laadija klooni puhul. Ühendage tasakaalustusjuhe laadija 4S -pistikupessa. See toimib ainult ühel viisil ja on märgitud aku positiivsetele ja negatiivsetele külgedele. Ühendage laadija juhe ja seadke laadimisrežiimiks "Tasakaal". Veenduge, et ka laadija on seatud režiimi "4S". Kuna see on 4400 mAh pakend, meeldib mulle seadistada laadimisvool 1/2 või vähem maksimaalsest voolutugevusest, seega 2 kuni 2,2 amprit. Ma kasutan 1.5, sest see on test. Need akud on peaaegu täis laetud, seega on pinged kõrged. Kui see töötab, peaksite nägema, et 4 seeria elementi laaditakse võrdselt, 0,1 kuni 0,2 volti piires. Laadimise lõppedes peaksid kõik elemendid olema sama pingega, mis on 4,2 volti. Komplekt peaks näitama täislaadimispinget 16,8 volti. Kui see on nimipingel, on see 14,8 volti (3,7 volti elemendi kohta). Kui laadite seda esimest korda, alustage esmakordsel laadimisel madala voolu seadistusest ja suurendage seda uuesti laadimisel.

6. samm: järeldus

See on kõik! Olete murdosa kuludest teinud funktsionaalse ja usaldusväärse liitiumioonaku, mis sarnaneb 4S 5000 mAh LiPo pakiga! Jah, teil on vaja laadijat, kuid kui teil on vana sülearvuti aku, mõned juhtmed, laadimispistik ja jootekaardid, siis on teil vaja ainult BMS -i, mis läheb käima ja mis maksab umbes 10 USD või vähem, kui ostate selle Hiina. See maksis mulle umbes 24 USD. Oleks veel odavam, kui ma selle kõik Hiinast saaksin, aga ma ei tahtnud kuu aega oodata, kuni osad siia jõuavad! Mul oli juba laadija, jootekolb, multimeeter, joodis, tööriistad ja juhtmed, nii et mul oli vaja ainult osta:

Sülearvuti aku

BMS -plaat

Tasakaalukorkid

Nikli ribad

See oli odavam kui LiPo paki ostmine ja praktilisem, kuna vajasin midagi, mis sobiks minu projektiga. Lisaks on see lõbus ja õppisin seda tehes palju!

Loodan, et teile meeldib see juhend ja ennekõike loodan, et teate rohkem kui enne selle lugemist. See on minu esimene katse, nii et palun kommenteerige ja andke mulle teada, kuidas mul läks, või võiks see tulevikus parem olla! Täname lugemise eest!