Có cách nào để xây dựng một bộ pin 18650 với tính năng sạc cân bằng tích hợp không? Hoặc là cân bằng không rất cần thiết?

Đây là bài viết đầu tiên của tôi ở đây.

Err, tôi là một người đam mê DIY đặc biệt là trong điện tử. Tôi thực sự đang xây dựng một Playstation 2 Slim di động với màn hình IPS, để nó trông giống như một bộ điều khiển Wii U. Đó là nỗ lực điện tử lớn đầu tiên của tôi.

Tuy nhiên, là hàng xách tay, tôi cần nó được cung cấp năng lượng bằng pin sạc. Tôi rất bối rối về cách tiếp cận phần sức mạnh của dự án này. Tôi sẽ cố gắng hết sức để được chi tiết nhất có thể! Tôi mong chờ câu trả lời của bạn!

Các chi tiết nhỏ

Nhìn xung quanh, tôi kết luận rằng một bộ pin 18650 (3S) sẽ làm tốt công việc, nó dường như cũng thẳng tiến. Kết nối ba trong số chúng sẽ tạo ra tối đa 12,6V. Nó cũng hơi phổ biến, do đó, rất nhiều thông tin về pin có thể được tìm thấy, và thậm chí được trục vớt từ các bộ pin máy tính xách tay.

Tôi có một số chi tiết về các thiết bị điện tử trong dự án cho đến nay:

Sony Playstation 2 Slim (Model 75003)

• Điện áp hoạt động: 8,5V
• Công suất tiêu thụ: 6 A Tối đa

Innolux N070IDG (Yeh, tôi thích màn hình đẹp: D)

• Loại: IPS LCD
• Độ phân giải: 1280x800
• Kích thước: Đường chéo 7 inch
• Điện áp hoạt động: 9-12V (Tốt nhất ở mức 12 V)
• Tiêu thụ: 190-210mA (độ sáng đầy đủ) (Được biểu thị từ nguồn điện chuẩn)
• Giao diện hiển thị: Bao gồm bảng giao diện HDMI, VGA, 2 x AV.

Bộ khuếch đại âm thanh PAM8403

• 2 kênh
• Đầu ra: Công suất 3W trên mỗi kênh ở 4 Ohms.
• Điện áp: 5V

Pin

Tôi quản lý để có được 6 x 18650 Pin từ một máy tính xách tay cũ. Sau một số tìm kiếm, có vẻ như đó là pin Li-Ion Sony SF US18650GR 2400mAH . Vì vậy, tôi đã kết luận rằng điều này có vẻ đủ tốt khi bắt đầu, ba trong số họ.

Vấn đề

Tôi muốn sử dụng gói pin 3S này với BMS. Sau khi tôi nhận được BMS, ngay khi tôi chuẩn bị lắp ráp gói, tôi đã nghiên cứu thêm.

Có vẻ như BMS KHÔNG cân bằng các tế bào. Tôi nghĩ, vì nó có bảo vệ dưới và quá tải, tất cả sẽ sạc các tế bào ở mức 4.2V, khi tế bào đầy nhưng các tế bào khác thì không, nó sẽ ngừng sạc cho tế bào cụ thể đó và tiếp tục trên các tế bào phát sinh ' t đầy đủ. Nhưng tôi dường như đã sai, và nó vẫn có thể mất cân bằng.

Tôi đã tự hỏi .. hầu hết các thiết bị tiêu dùng chúng ta sử dụng, chỉ cần sử dụng bộ sạc / nguồn DC để sạc lại các thiết bị, chẳng hạn như máy tính xách tay hoặc loa di động, v.v ... Chắc chắn, họ phải thiết kế một mạch cân bằng bên trong bộ pin hoặc trong thiết bị - hoặc chúng không cân bằng sạc cả?

Hầu hết các hướng dẫn đều đề cập rằng việc sử dụng bộ sạc cân bằng với đầu nối cân bằng là cách duy nhất để duy trì hiệu suất của nó. Tôi thấy khá bất tiện khi mang theo bộ sạc cân bằng và tháo bộ pin ra khỏi thiết bị để sạc lại.

Câu hỏi của tôi là .. có thể thiết kế một bộ pin, có các tính năng bảo vệ cần thiết như dưới / quá điện áp và bảo vệ quá dòng, và thiết kế nó theo cách mà nó sạc qua bộ sạc thùng DC đơn giản?

Hoặc là sạc cân bằng .. một cái gì đó không hoàn toàn cần thiết?

Tôi thực sự sợ về việc sử dụng pin lithium. Tôi không muốn làm hại bản thân hoặc bất cứ ai.

Giải pháp khả thi của tôi

Vì tôi không có nhiều kinh nghiệm về pin lithium, và đối với tôi, có vẻ như việc cân bằng là rất quan trọng. Tôi nghĩ về một vài giải pháp mà tôi hy vọng sẽ ổn để làm, tôi hoan nghênh phản hồi của bạn về chúng!

Giải pháp A - Thay vào đó chỉ sử dụng Gói 1S3P (hoặc nhiều hơn) và sử dụng Bộ sạc USB 5V dựa trên TP4056 . Ghép nối với 3 bộ chuyển đổi BOOST để cung cấp năng lượng cho LCD, PS2 và các thiết bị điện tử khác ở điện áp riêng, VỚI BMS 1S. (Lo lắng của tôi là pin của tôi có thể không xử lý được mức rút hiện tại.)

Tôi biết rằng tôi cũng sẽ phải thực hiện các tính toán dựa trên hiệu quả của bộ chuyển đổi tăng tốc, để có được mức rút chính xác từ pin.

Giải pháp B - Phương pháp quyết định ban đầu của tôi, tôi nghĩ sơ đồ là tự giải thích. Nhưng tôi ngần ngại sử dụng phương pháp này vì tôi phát hiện ra là không cân bằng các tế bào (và hủy hoại cuộc sống của nó) và có thể nguy hiểm.

Giải pháp C - Bảo vệ cá nhân Mỗi CELL với BMS 1S và sử dụng BMS 3S cùng nhau. Nghe có vẻ vô lý, tôi đoán. Nhưng bằng cách nào đó tôi nghĩ rằng nó sẽ hoạt động, nhưng không tuyệt vời hoặc sẽ không được khuyến khích.

Giải pháp D - Phương pháp cân bằng hợp lý, sẽ cần sử dụng bộ sạc cân bằng cồng kềnh và không thể sử dụng thiết bị trong khi sạc (loại bỏ gói cần sạc). Nó thực sự bất tiện, theo ý kiến ​​của tôi.

Vâng, cảm ơn vì đã đọc, tôi hy vọng điều đó không quá dài. Tôi thực sự hy vọng tôi nhận được câu trả lời về điều này một lần và mãi mãi. Bởi vì tôi thường không hỏi, tôi chỉ nghiên cứu. Bây giờ tôi thực sự cần sự giúp đỡ vì nó có thể nguy hiểm nếu điều này xảy ra.

Xin vui lòng cho tôi biết những gì bạn nghĩ và giải pháp nào là tốt nhất! Tôi sẽ cố gắng trả lời lại với khả năng tốt nhất của mình.

Tôi cũng háo hức muốn biết, về những sai lầm có thể có trong 'giải pháp khả thi' của tôi! Để tôi có thể tránh hoặc sửa chúng trong tương lai.

Một lần nữa, cảm ơn bạn rất nhiều.

Tôi quản lý để có được 6 x 18650 Pin từ một máy tính xách tay cũ.

Đây là vấn đề đầu tiên của bạn. Những pin cũ có lẽ đã mệt mỏi và sẽ phải vật lộn để cung cấp dòng điện cần thiết. Các tế bào riêng lẻ có thể có điện trở và dung lượng bên trong khác nhau, vì vậy nên cân bằng.

Giải pháp A - Thay vào đó chỉ sử dụng Gói 1S3P (hoặc nhiều hơn) và sử dụng Bộ sạc USB 5V dựa trên TP4056.

Ý kiến ​​tồi. Pin sẽ sạc rất chậm, và booster sẽ lãng phí năng lượng. Các gói và hệ thống dây điện sẽ phải xử lý dòng xả 14A +.

Giải pháp B (bộ sạc BMS và '12 .6V ')

Nếu BMS bao gồm cân bằng thì nó sẽ hoạt động, miễn là bộ sạc '12 .6V 'được thiết kế cho các pin Lithium 3.7V. Nếu không cân bằng, một số tế bào có thể đạt điện áp cực đại trước các tế bào khác và sau đó BMS sẽ chấm dứt quá trình sạc sớm, dẫn đến việc sạc pin một phần, mất cân bằng.

BMS sẽ không cắt khi phóng điện cho đến khi ít nhất một tế bào giảm xuống mức điện áp thấp nguy hiểm. Sau một vài chu kỳ các tế bào sẽ bắt đầu chết. Để bảo vệ pin, bạn nên cài đặt báo thức hoặc cắt mà không để bất kỳ tế bào nào xuống dưới 3,2V.

Giải pháp C - Bảo vệ cá nhân Mỗi CELL với BMS 1S và sử dụng BMS 3S

Quá mức cần thiết, nhưng có lẽ (tùy thuộc vào các cân bằng) không đủ! Nhiều bộ cân bằng hoạt động theo nguyên tắc bỏ qua dòng sạc khi tế bào đạt điện áp cực đại (4.2V). Vấn đề với phương pháp này là nếu bộ cân bằng không thể bỏ qua tất cả dòng điện thì tế bào sẽ tiếp tục bị sạc quá mức (cho đến khi mạch bảo vệ khởi động).

Giải pháp D - Phương pháp cân bằng hợp lý, cần sử dụng bộ sạc cân bằng cồng kềnh

Một lần nữa, điều này sẽ hoạt động tốt như thế nào phụ thuộc vào bộ sạc cụ thể. Một số chứa 3 mạch riêng biệt sạc từng ô riêng lẻ. Đây là phương pháp sạc cân bằng đáng tin cậy nhất, nhưng bảng điều khiển phải giao tiếp với cả 3 bộ sạc trong khi duy trì sự cách ly, do đó, nó chủ yếu được sử dụng trong các bộ sạc cấp thấp đơn giản có thể không đáng tin cậy.

Bộ sạc cân bằng tinh vi hơn có màn hình LCD và hoàn toàn có thể lập trình. Bộ cân bằng của chúng thường hoạt động trong suốt chu kỳ sạc nên các tế bào bắt đầu trở nên cân bằng trước khi đạt điện áp cực đại, nhưng hầu hết chúng có bộ cân bằng tương đối yếu. Ưu điểm chính là màn hình LCD hiển thị cho bạn các điện áp di động, vì vậy bạn có thể giảm tốc độ sạc xuống để giúp cân bằng gói nếu cần thiết. Màn hình cũng hiển thị mức phí được đặt vào, do đó bạn có thể đánh giá sức khỏe của gói hàng.

Một bộ sạc cân bằng tốt có thể cồng kềnh hơn, nhưng sẽ mạnh mẽ hơn và cho phép bạn kiểm soát và linh hoạt hơn nhiều. Nhiều người cũng có thể sử dụng pin Nicad / NiMH, LiFPO4 và axit chì. Một bộ sạc có thể là tất cả những gì bạn cần để sạc nhiều thiết bị khác nhau.

Tôi nghĩ bạn hiểu sai về cách BMS của bạn cân bằng các tế bào trong khi sạc.

Đối với BMS 3 ô, thường có các FET trên mỗi ô. Khi một tế bào sắp được sạc đầy, FET được sử dụng để bỏ qua một số dòng sạc (nó không tắt sạc cho từng ô riêng lẻ). Bỏ qua dòng điện cân bằng thường là một phần rất nhỏ của dòng điện tích ... có thể thấp bằng 1/10 dòng sạc gói, nhưng điều này đủ để cân bằng sự khác biệt tương đối nhỏ trong các tế bào. Ngoài việc có thể bỏ qua một số dòng điện xung quanh một ô đã cho, BMS có thể tắt dòng sạc cho toàn bộ gói.

Đối với việc triển khai BMS khi dòng điện tích cao (nhiều Ampe), họ sử dụng công nghệ bơm sạc để chuyển nguồn điện từ một tế bào quá tải sang một tế bào bị sạc quá mức hoặc trở lại tụ điện cung cấp. Như thế này từ tuyến tính. Điều này giúp cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng, nhưng đây không phải là BMS điển hình mà bạn mua từ Ebay với việc chuyển đổi điện tích đơn giản.

Đọc phần này để giới thiệu về các phương pháp BMS.

BMS bạn hiển thị là một đơn vị ngưỡng điện áp đơn giản. Có những thứ khác (đơn giản như vậy) cân bằng các gói 2S, 3S, 4s và 5S. Đây là một ví dụ cho 3S:

Anh chàng này (trên Ebay) có một số lượng lớn các bảng (dĩ nhiên không rõ chất lượng), nhưng đáng để xem chi tiết về bảng để xem các biến thể của bảng thực hiện cả quá áp (quá áp cân bằng) và phương pháp giảm áp hoặc bảo vệ ngắn mạch cho đa cell gói.

Giả sử 3 Cell BMS của bạn có thể kiểm soát quá mức, phương pháp B) của bạn trông khá phù hợp với bộ pin của bạn.

Nếu bạn sẽ sạc pin lithium theo loạt, thì có, bạn cần phải cân bằng chúng.

Bạn có thể dễ dàng tìm thấy các mạch sạc cân bằng làm sẵn để bán trên Internet. Cũng có thể trục vớt một chiếc, ví dụ từ bộ pin máy tính xách tay. Cả hai giải pháp này đều phải đặc biệt cồng kềnh.

Thiết kế của riêng bạn chắc chắn là có thể, nhưng đó là một dự án theo đúng nghĩa của nó. Vì vậy, để giải pháp của bạn:

• Giải pháp A rất dễ dàng, an toàn (miễn là bạn có đủ pin song song) và hoàn toàn khả thi, nhưng bạn cần một bộ chuyển đổi tăng cường mạnh mẽ và nó sẽ không hiệu quả nhất về năng lượng.

• Nếu giải pháp B không cân bằng các tế bào, nó có vẻ không tốt cho tôi.

• Giải pháp C có vẻ lộn xộn, nhưng bất cứ điều gì hoạt động, hoạt động. Một câu hỏi được đặt ra là khi một trong những BMS 1S phát hiện quá điện áp, nó sẽ làm gì? Làm thế nào nó sẽ hành xử trong mạch tổng thể? Nếu nó bị hở mạch, điều đó có nghĩa là hai pin khác cũng sẽ ngừng sạc.

• Giải pháp D là cách thích hợp để thực hiện IMO. Một bộ sạc cân bằng chuyên dụng trên bảng mạch không nhất thiết phải cồng kềnh, nó có thể dễ dàng nhỏ hơn Giải pháp C.