Esiste un modo per costruire un pacco batteria 18650 con ricarica del bilanciamento integrata? O il bilanciamento non è molto necessario?

Questo è il mio primo post qui.

Err, sono un appassionato di fai-da-te, specialmente nell'elettronica. In realtà sto costruendo una Playstation 2 Slim portatile con un display IPS, in modo che sembrerebbe un controller Wii U. È il mio primo grande sforzo elettronico.

Tuttavia, essendo portatile, avrei bisogno che fosse alimentato da batterie ricaricabili. Sono molto confuso su come affrontare la parte di potere di questo progetto. Farò del mio meglio per essere il più dettagliato possibile! Attendo con ansia le tue risposte!

I piccoli dettagli

Guardandomi in giro, ho concluso che un pacco batteria da 18650 (3S) avrebbe fatto un buon lavoro, sembrava anche semplice. Collegandone tre in serie produrrà un massimo di 12,6 V. È anche un po 'comune, quindi è possibile trovare molte informazioni sulle batterie e persino recuperarle dai pacchi batterie per laptop.

Finora ho alcuni dettagli sull'elettronica inclusa nel progetto:

Sony Playstation 2 Slim (modello 75003)

• Tensione operativa: 8,5 V.
• Consumo di energia: 6 A massimo

Innolux N070IDG (Sì, adoro i bei schermi: D)

• Tipo: IPS LCD
• Risoluzione: 1280x800
• Dimensioni: 7 pollici di diagonale
• Tensione di funzionamento: 9-12 V (migliore a 12V)
• Consumo: 190-210 mA (piena luminosità) (indicato dall'alimentazione da banco)
• Interfaccia display: include scheda di interfaccia HDMI, VGA, 2 x AV.

PAM8403 Amplificatore audio

• 2 canali
• Uscita: uscita 3W per canale a 4 ohm.
• Voltaggio: 5 V.

Le batterie

Sono riuscito a ottenere 6 batterie 18650 da un vecchio laptop. Dopo alcune ricerche, sembrano essere le batterie agli ioni di litio Sony SF US18650GR 2400mAH . Quindi ho concluso che questo sembra abbastanza buono come inizio, tre di loro.

Il problema

Volevo usare questo pacco batteria 3S con un BMS. Dopo aver ottenuto il BMS, proprio mentre stavo per assemblare il pacchetto, ho fatto qualche ricerca in più.

Sembra che i BMS NON bilancino le cellule. Ho pensato, dal momento che ha una protezione di sotto e sovraccarico, caricherà tutte le celle a 4,2 V ciascuna, quando la cella è piena ma le altre no, smetterà di caricarsi per quella particolare cella e continua sulle celle che non sono ' t pieno. Ma mi sembra di sbagliarmi e può ancora essere sbilanciato.

Mi chiedevo ... la maggior parte dei dispositivi di consumo che utilizziamo, è sufficiente utilizzare un caricabatterie / alimentatore CC per ricaricare dispositivi, come laptop o altoparlanti portatili, ecc. Di sicuro, devono aver progettato un circuito di bilanciamento all'interno del pacco batteria o nel dispositivo - o non stanno caricando in equilibrio neanche?

La maggior parte dei tutorial menziona che l'uso di un caricabatterie per bilanciamento con un connettore per bilanciamento è l'unico modo per mantenerne le prestazioni. Trovo piuttosto scomodo portare in giro un caricabatterie per bilance e rimuovere il pacco batteria dal dispositivo per ricaricarlo.

La mia domanda è ... è possibile progettare un pacco batteria, che abbia le necessarie caratteristiche di protezione come sotto / sovratensione e protezione da sovracorrente, e progettarlo in modo che si carichi attraverso un semplice caricabatterie a barilotto DC?

Oppure la ricarica dell'equilibrio ... non è assolutamente necessaria?

Ho davvero paura di usare batterie al litio. Non voglio mettere in pericolo me stesso o nessuno.

Le mie possibili soluzioni

Dal momento che non ho molta esperienza con le batterie al litio, e per me, sembra che il bilanciamento sia così critico. Ho pensato ad alcune soluzioni che spero possano andare bene, accolgo con favore il tuo feed su di esse!

Soluzione A : utilizzare solo un pacchetto 1S3P (o più in parallelo) e utilizzare un caricabatterie 5V USB basato su TP4056 . Accoppiamento con 3 convertitori BOOST per alimentare LCD, PS2 e altri dispositivi elettronici alle proprie tensioni, CON 1S BMS. (La mia preoccupazione è che la mia batteria potrebbe non essere in grado di gestire l'assorbimento corrente.)

Sono consapevole che dovrò fare calcoli basati anche sull'efficienza dei convertitori boost, per ottenere un assorbimento di corrente accurato dalle batterie.

Soluzione B - Il mio metodo inizialmente deciso, penso che il diagramma sia autoesplicativo. Ma sono titubante nell'utilizzare questo metodo poiché ho scoperto che non equilibra le cellule (e ne rovina la vita) e può essere pericoloso.

Soluzione C - Proteggi individualmente ogni CELLA con un BMS 1S E usa insieme un BMS 3S. Sembra ridicolo, immagino. Ma in qualche modo penso che funzionerà, ma non così grande o non sarebbe raccomandato.

Soluzione D - Il metodo corretto bilanciato, che richiederebbe l'uso di un caricatore per bilance voluminoso e l'impossibilità di utilizzare il dispositivo durante la ricarica (rimozione della confezione necessaria per la ricarica). È davvero scomodo, secondo me.

Bene, grazie per la lettura, spero che non sia stato troppo lungo. Spero davvero di ricevere una risposta una volta per tutte. Perché di solito non chiedo, faccio solo ricerche. Ora ho davvero bisogno di aiuto in quanto può essere pericoloso se questo va storto.

Per favore fatemi sapere cosa ne pensate e quale soluzione è la migliore! Proverò a rispondere con il meglio delle mie capacità.

Sono anche desideroso di sapere quali errori potrebbero esserci nelle mie "possibili soluzioni"! In modo da poterli evitare o correggere in futuro.

Ancora una volta, grazie mille.

Sono riuscito a ottenere 6 batterie 18650 da un vecchio laptop.

Questo è il tuo primo problema Quelle vecchie batterie sono probabilmente stanche e faranno fatica a fornire la corrente richiesta. Le singole celle possono avere resistenze e capacità interne diverse, quindi si consiglia il bilanciamento.

Soluzione A: utilizzare solo un pacchetto 1S3P (o più in parallelo) e utilizzare un caricabatterie 5V USB basato su TP4056.

Cattiva idea. La batteria si caricherà molto lentamente e il booster sprecherà energia. Il pacco e il cablaggio dovranno gestire 14 A + corrente di scarica.

Soluzione B (caricabatterie BMS e '12 .6V ')

Se il BMS include il bilanciamento, allora dovrebbe funzionare, a condizione che il caricabatterie '12 .6V 'sia progettato per celle al litio da 3,7 V. Senza bilanciamento, alcune celle potrebbero raggiungere la tensione di picco prima di altre e quindi il BMS interromperà la carica in anticipo, causando una batteria parzialmente carica e fuori equilibrio.

Il BMS non interromperà lo scarico fino a quando almeno una cella è scesa a una tensione pericolosamente bassa. Dopo alcuni cicli le cellule inizieranno a morire. Per proteggere la batteria è necessario installare un allarme o un cut-off che non lasci alcuna cella scendere al di sotto di 3,2 V.

Soluzione C - Proteggi individualmente ogni CELLA con un BMS 1S E usa un BMS 3S

Overkill, ma forse (a seconda dei bilanciatori) non abbastanza! Molti bilanciatori lavorano sul principio di bypassare la corrente di carica quando la cella raggiunge la tensione di picco (4,2 V). Il problema con questo metodo è che se il bilanciatore non può bypassare tutta la corrente, la cella continuerà a essere sovraccaricata (fino a quando il circuito di protezione non interviene).

Soluzione D - Il metodo corretto bilanciato, che avrebbe bisogno di un caricatore per bilance voluminoso

Ancora una volta, quanto bene funzionerà dipende dal caricatore particolare. Alcuni contengono 3 circuiti isolati che caricano ogni cella singolarmente. Questo è il metodo più affidabile per caricare la bilancia, ma il pannello di controllo deve comunicare con tutti e 3 i caricabatterie mantenendo l'isolamento, quindi viene utilizzato principalmente in caricabatterie di fascia bassa che potrebbero non essere affidabili.

Caricabatterie di bilanciamento più sofisticati hanno uno schermo LCD e sono completamente programmabili. I loro bilanciatori di solito funzionano durante il ciclo di carica, quindi le celle iniziano a bilanciarsi prima di raggiungere la tensione di picco, ma la maggior parte di essi ha bilanciatori relativamente deboli. Il vantaggio principale è che lo schermo LCD mostra le tensioni delle celle, quindi è possibile ridurre la velocità di carica per aiutare a bilanciare il pacchetto, se necessario. Il display mostra anche la quantità di carica inserita, in modo da poter valutare lo stato del pacco.

Un buon caricatore dell'equilibrio può essere più voluminoso, ma sarà più potente e ti darà molto più controllo e flessibilità. Molti possono anche fare batterie Nicad / NiMH, LiFPO4 e piombo acido. Un caricabatterie può essere tutto ciò che serve per caricare molti dispositivi diversi.

Penso che tu abbia interpretato erroneamente il modo in cui il tuo BMS bilancia le celle durante la ricarica.

Per un BMS a 3 celle, in genere ci sono FET in ogni cella. Quando una cella si sta avvicinando completamente alla carica, il FET viene utilizzato per bypassare parte della corrente di carica (di solito non disattiva la carica alla singola cella). Il bypass della corrente di bilanciamento è in genere una frazione molto piccola della corrente di carica ... forse fino a 1/10 della corrente di carica del pacchetto, ma questo è sufficiente per compensare differenze relativamente piccole nelle celle. Oltre a poter bypassare un po 'di corrente attorno a una determinata cella, il BMS può disattivare la corrente di carica per l'intero pacchetto.

Per le implementazioni BMS in cui la corrente di carica si alza (molti ampere) usano una tecnologia di pompa di carica per deviare l'energia da una cella di sovraccarico a una cella non caricata o di nuovo al condensatore di alimentazione. In questo modo da Linear. Ciò migliora l'efficienza energetica, ma questo non è il tipico BMS che acquisti da Ebay con una semplice deviazione della carica.

Leggi questo per un'introduzione ai metodi BMS.

Il BMS che mostri è una semplice unità di soglia di tensione. Ce ne sono altri (altrettanto semplici) che bilanciano i pacchetti 2S, 3S, 4s e 5S. Ecco un esempio per 3S:

Questo ragazzo (su Ebay) ha un gran numero di schede (qualità sconosciuta ovviamente), ma vale la pena guardare i dettagli della scheda per vedere quali variazioni delle schede implementano sia i metodi di sovraccarico (sovratensione di bilanciamento) e sottotensione o la protezione da corto circuito per multi-cella confezioni.

Supponendo che il tuo 3 celle BMS sia in grado di controllare il sovraccarico, il tuo metodo B) sembra abbastanza appropriato per il tuo pacco batteria.

Se hai intenzione di caricare le batterie al litio in serie, quindi sì, devi bilanciarle.

È possibile trovare facilmente circuiti di ricarica del saldo pronti in vendita su Internet. È anche possibile recuperarne uno, ad esempio da un pacco batteria per laptop. Nessuna di queste soluzioni deve essere particolarmente ingombrante.

Progettare il tuo è certamente possibile, ma questo è un progetto a sé stante. Quindi alle tue soluzioni:

• La soluzione A è facile, sicura (a condizione che tu abbia abbastanza batterie in parallelo) e funzionante, ma hai bisogno di un convertitore boost boost e non sarà il più efficiente dal punto di vista energetico.

• Se la soluzione B non equilibra le cellule, non mi sembra buono.

• La soluzione C sembra goffa, ma qualunque cosa funzioni, funziona. Una domanda che si pone è quando uno dei 1S BMS rileva una sovratensione, che cosa fa? Come si comporterà nel circuito complessivo? Se va in circuito aperto, significa che anche le altre due batterie smetteranno di caricarsi.

• La soluzione D è il modo corretto di farlo IMO. Un caricatore di bilanciamento dedicato su un circuito non è necessariamente ingombrante, può essere facilmente più piccolo della soluzione C.