Czy istnieje sposób na zbudowanie zestawu akumulatorów 18650 z wbudowanym ładowaniem wagi? Czy też równoważenie nie jest zbyt potrzebne?

To mój pierwszy post tutaj.

Err, jestem entuzjastą majsterkowania, szczególnie w dziedzinie elektroniki. Właściwie buduję przenośny Playstation 2 Slim z wyświetlaczem IPS, aby wyglądał jak kontroler Wii U. To moje pierwsze duże przedsięwzięcie elektroniczne.

Będąc przenośnym, potrzebowałbym go do zasilania z akumulatorów. Jestem bardzo zdezorientowany, jak podejść do części mocy tego projektu. Postaram się jak najlepiej przedstawić szczegóły! Czekam na twoje odpowiedzi!

Małe szczegóły

Rozglądając się, doszedłem do wniosku, że akumulator 18650s (3S) wykonałby dobrą robotę, również wydawał się prosty. Połączenie trzech z nich w szeregu da maksymalnie 12,6 V. Jest to również dość powszechne, dlatego można znaleźć wiele informacji o bateriach, a nawet uratować je z zestawów baterii do laptopów.

Do tej pory mam kilka szczegółów na temat elektroniki zawartej w projekcie:

Sony Playstation 2 Slim (model 75003)

• Napięcie robocze : 8,5 V.
• Pobór mocy: maksymalnie 6 A.

Innolux N070IDG (Yeh, uwielbiam ładne ekrany: D)

• Typ: IPS LCD
• Rozdzielczość: 1280 x 800
• Rozmiar: 7 cali przekątnej
• Napięcie robocze : 9-12 V (najlepiej przy 12V)
• Zużycie: 190-210mA (pełna jasność) ( wskazane z zasilacza stołowego )
• Interfejs wyświetlacza: Obejmuje płytę interfejsu HDMI, VGA, 2 x AV.

Wzmacniacz audio PAM8403

• 2 kanały
• Moc wyjściowa: 3 W na kanał przy 4 omach.
• Napięcie: 5 V.

Baterie

Udało mi się uzyskać 6 x 18650 baterii ze starego laptopa. Po kilku poszukiwaniach wydaje się, że są to akumulatory litowo-jonowe Sony SF US18650GR 2400 mAH . Doszedłem więc do wniosku, że wydaje się to wystarczające na początek, trzy z nich.

Problem

Chciałem użyć tego zestawu akumulatorów 3S z BMS. Po tym, jak dostałem BMS, gdy miałem właśnie złożyć paczkę, szukałem trochę więcej.

Wydaje się, że BMS NIE równoważy komórek. Pomyślałem, że ponieważ ma ochronę przed niedopełnieniem i przeładowaniem, wszystkie będą ładować ogniwa przy napięciu 4,2 V każde, gdy ogniwo będzie pełne, ale inne nie, przestaną ładować dla tego konkretnego ogniwa i będą kontynuować ładowanie ogniw, które nie są t pełny. Ale wydaje mi się, że się mylę i wciąż może być niezrównoważona.

Zastanawiałem się ... większość urządzeń konsumenckich, których używamy, po prostu używają ładowarki / zasilacza prądu stałego do ładowania urządzeń, takich jak laptopy lub przenośne głośniki itp. Na pewno musieli zaprojektować obwód równoważący wewnątrz zestawu akumulatorów lub w urządzeniu - czy też nie są ładowane bilansowo?

Większość samouczków wspomina, że ​​użycie ładowarki wagi ze złączem wagi jest jedynym sposobem na utrzymanie jej wydajności. Uważam, że raczej niewygodne jest noszenie ładowarki i wyjęcie zestawu akumulatorów z urządzenia, aby je naładować.

Moje pytanie brzmi ... czy można zaprojektować zestaw akumulatorów, który ma niezbędne funkcje zabezpieczające, takie jak zabezpieczenie przed zbyt wysokim napięciem i przed przepięciem, i zaprojektować go w taki sposób, aby ładował się za pomocą prostej ładowarki z beczką prądu stałego?

A może ładowanie salda .. coś nie jest całkowicie konieczne?

Po prostu bardzo się boję używania baterii litowych. Nie chcę narażać siebie ani nikogo na krzywdę.

Moje możliwe rozwiązania

Ponieważ nie mam zbyt dużego doświadczenia z bateriami litowymi i wydaje mi się, że balansowanie jest bardzo ważne. Pomyślałem o kilku rozwiązaniach, które, mam nadzieję, będą w porządku, dlatego witam je z powrotem!

Rozwiązanie A - Zamiast tego używaj tylko pakietu 1S3P (lub więcej równolegle) i używaj ładowarki USB 5 V opartej na TP4056 . Parowanie z 3 konwerterami BOOST w celu zasilania LCD, PS2 i innych urządzeń elektronicznych przy ich własnych napięciach, z 1S BMS. (Martwię się, że moja bateria może nie być w stanie obsłużyć bieżącego pobierania).

Zdaję sobie sprawę, że będę musiał wykonać obliczenia również na podstawie wydajności przetwornic podwyższających, aby uzyskać dokładny pobór prądu z akumulatorów.

Rozwiązanie B - Moja początkowo wybrana metoda, myślę, że schemat jest oczywisty. Ale waham się przed użyciem tej metody, ponieważ odkryłem, że nie równoważy komórek (i rujnuje jej życie) i może być niebezpieczny.

Rozwiązanie C - Indywidualnie chroń każdą komórkę za pomocą 1S BMS ORAZ używaj razem 3S BMS. To chyba śmieszne. Ale jakoś myślę, że to zadziała, ale nie tak świetne lub nie byłoby polecane.

Rozwiązanie D - Właściwa zrównoważona metoda, która wymagałaby użycia nieporęcznej ładowarki do balansu i niemożności korzystania z urządzenia podczas ładowania (usunięcie pakietu wymaganego do naładowania). Moim zdaniem jest to naprawdę niewygodne.

Dzięki za przeczytanie, mam nadzieję, że nie było to zbyt długie. Naprawdę mam nadzieję, że otrzymam z tego odpowiedź raz na zawsze. Ponieważ zwykle nie pytam, po prostu badam. Teraz naprawdę potrzebuję pomocy, ponieważ może to być niebezpieczne, jeśli coś pójdzie nie tak.

Daj mi znać, co myślisz i jakie rozwiązanie jest najlepsze! Postaram się odpowiedzieć najlepiej jak potrafię.

Chętnie też wiem, jakie błędy mogą wystąpić w moich „możliwych rozwiązaniach”! Aby móc ich uniknąć lub poprawić w przyszłości.

Jeszcze raz bardzo dziękuję.

Udało mi się uzyskać 6 x 18650 baterii ze starego laptopa.

To twój pierwszy problem. Te stare baterie są prawdopodobnie zmęczone i będą miały trudności z dostarczeniem wymaganego prądu. Poszczególne ogniwa mogą mieć różne rezystancje wewnętrzne i pojemności, dlatego zaleca się wyważanie.

Rozwiązanie A - Zamiast tego używaj tylko pakietu 1S3P (lub więcej równolegle) i używaj ładowarki USB 5 V opartej na TP4056.

Kiepski pomysł. Akumulator ładuje się bardzo powoli, a wzmacniacz marnuje energię. Pakiet i okablowanie będą musiały obsłużyć prąd rozładowania 14A +.

Rozwiązanie B (BMS i ładowarka „12,6 V”)

Jeśli BMS obejmuje wyważanie , powinien on działać, pod warunkiem, że ładowarka „12,6 V” jest zaprojektowana dla ogniw litowych 3,7 V. Bez równoważenia niektóre ogniwa mogłyby osiągnąć napięcie szczytowe przed innymi, a następnie BMS przerwałby ładowanie wcześniej, powodując częściowo naładowany, niezrównoważony akumulator.

BMS nie odcina się przy rozładowaniu, dopóki co najmniej jedno ogniwo nie spadnie do niebezpiecznie niskiego napięcia. Po kilku cyklach komórki zaczną umierać. Aby chronić baterię, należy zainstalować alarm lub odcięcie, które nie pozwoli, aby ogniwo spadło poniżej 3,2 V.

Rozwiązanie C - Zabezpiecz indywidualnie każdą komórkę za pomocą BMS 1S ORAZ użyj BMS 3S

Przesada, ale może (w zależności od wyważaczy) za mało! Wiele wyważarek działa na zasadzie obejścia prądu ładowania, gdy ogniwo osiągnie szczytowe napięcie (4,2 V). Problem z tą metodą polega na tym, że jeśli balanser nie może ominąć całego prądu, wówczas ogniwo będzie nadal przeładowywane (dopóki nie zadziała obwód ochronny).

Rozwiązanie D - Właściwa zrównoważona metoda, która wymagałaby użycia dużej wagi ładowarki

Ponownie, jak dobrze to będzie działać, zależy od konkretnej ładowarki. Niektóre zawierają 3 izolowane obwody, które ładują każde ogniwo osobno. Jest to najbardziej niezawodna metoda ładowania bilansowego, ale panel sterowania musi komunikować się ze wszystkimi 3 ładowarkami, zachowując izolację, dlatego najczęściej stosuje się go w prostych ładowarkach niskiej klasy, które mogą być zawodne.

Bardziej zaawansowane ładowarki do balansowania mają ekran LCD i są w pełni programowalne. Ich równoważniki zwykle pracują przez cały cykl ładowania, więc ogniwa zaczynają się równoważyć przed osiągnięciem szczytowego napięcia, ale większość z nich ma stosunkowo słabe równoważniki. Główną zaletą jest to, że ekran LCD pokazuje napięcia ogniw, dzięki czemu można obniżyć szybkość ładowania, aby w razie potrzeby zrównoważyć paczkę. Wyświetlacz pokazuje również, ile włożono ładunku, dzięki czemu można ocenić kondycję paczki.

Ładowarka o dobrym wyważeniu może być nieporęczna, ale będzie mocniejsza i zapewni znacznie większą kontrolę i elastyczność. Wiele osób może także stosować akumulatory niklowo-niklowo-wodorkowe, LiFPO4 i ołowiowe. Jedna ładowarka może być wszystkim, czego potrzebujesz do ładowania wielu różnych urządzeń.

Myślę, że źle interpretujesz, jak twój BMS równoważy ogniwa podczas ładowania.

W przypadku 3-komorowego BMS zazwyczaj w każdej komórce występują FET. Kiedy ogniwo zbliża się do pełnego naładowania, FET służy do ominięcia części prądu ładowania (zwykle nie wyłącza ładowania poszczególnych ogniw). Obejście prądu bilansującego jest zwykle bardzo małą częścią prądu ładowania ... być może tak niskim jak 1/10 prądu ładowania pakietu, ale to wystarcza, aby zrównoważyć stosunkowo małe różnice w ogniwach. Oprócz możliwości obejścia pewnego prądu wokół danej komórki, BMS może wyłączyć prąd ładowania dla całej paczki.

W implementacjach BMS, w których prąd ładowania staje się wysoki (wiele amperów), wykorzystują technologię pompy ładującej do przekierowania mocy z ogniwa doładowania do ogniwa doładowania lub z powrotem do kondensatora zasilającego. Podoba ten z liniowych. Poprawia to efektywność energetyczną, ale nie jest to typowy BMS kupowany w serwisie Ebay z prostym przekierowaniem ładowania.

Przeczytaj to wprowadzenie do metod BMS.

Pokazany BMS jest prostą jednostką progową napięcia. Są inne (równie proste), które równoważą pakiety 2S, 3S, 4s i 5S. Oto przykład dla 3S:

Ten facet (w serwisie eBay) ma dużą liczbę płyt (jakość nieznana oczywiście), ale warto przyjrzeć się szczegółom płytki, aby zobaczyć, jakie odmiany płytek realizują zarówno metody przeładowania (równowagi nadnapięciowej), jak i podnapięciowej lub zabezpieczenia przeciwzwarciowego dla wielu ogniw paczki

Zakładając, że twój 3-ogniwowy BMS jest w stanie kontrolować przeładowanie, twoja metoda B) wydaje się całkiem odpowiednia dla twojego akumulatora.

Jeśli zamierzasz ładować akumulatory litowo szeregowo, to tak, musisz je wyważyć.

W Internecie można łatwo znaleźć gotowe obwody ładowania bilansu. Możliwe jest również uratowanie jednego, na przykład z zestawu baterii laptopa. Żadne z tych rozwiązań nie musi być szczególnie nieporęczne.

Zaprojektowanie własnego jest z pewnością możliwe, ale jest to projekt sam w sobie. Więc do twoich rozwiązań:

• Rozwiązanie A jest łatwe, bezpieczne (pod warunkiem, że masz wystarczająco dużo akumulatorów równolegle) i wykonalne, ale potrzebujesz mocnego konwertera doładowania i nie będzie on najbardziej energooszczędny.

• Jeśli roztwór B nie równoważy komórek, nie wydaje mi się to dobre.

• Rozwiązanie C wydaje się niezgrabne, ale cokolwiek działa, działa. Powstaje jedno pytanie: kiedy jeden z BMS 1S wykryje przepięcie, co robi? Jak będzie się zachowywał w całym obwodzie? Jeśli nastąpi przerwa w obwodzie, oznacza to, że dwa pozostałe akumulatory również przestaną ładować.

• Rozwiązanie D to właściwy sposób, aby to zrobić IMO. Dedykowana ładowarka równoważąca na płytce drukowanej niekoniecznie jest niezgrabna, może być z łatwością mniejsza niż rozwiązanie C.