Gibt es eine Möglichkeit, einen 18650-Akku mit integrierter Balance-Aufladung zu konstruieren? Oder ist ein Ausgleich nicht sehr notwendig?

Dies ist mein erster Beitrag hier.

Ähm, ich bin ein DIY-Enthusiast, besonders in der Elektronik. Ich baue gerade eine tragbare Playstation 2 Slim mit einem IPS-Display, damit sie wie ein Wii U-Controller aussieht. Es ist mein erstes großes elektronisches Unterfangen.

Da es jedoch tragbar ist, muss es mit wiederaufladbaren Batterien betrieben werden. Ich bin sehr verwirrt darüber, wie ich mich dem Power-Teil dieses Projekts nähern soll. Ich werde mein Bestes geben, um so detailliert wie möglich zu sein! Ich freue mich auf Ihre Antworten!

Die kleinen Details

Als ich mich umsah, kam ich zu dem Schluss, dass ein Akku mit 18650 (3S) gute Arbeit leisten würde. Es schien auch einfach zu sein. Wenn drei davon in Reihe geschaltet werden, werden maximal 12,6 V erzeugt. Es ist auch ein bisschen üblich, daher können viele Informationen über die Batterien gefunden und sogar aus Laptop-Akkus geborgen werden.

Ich habe einige Details zur Elektronik, die bisher im Projekt enthalten war:

Sony Playstation 2 Slim (Modell 75003)

• Betriebsspannung: 8,5V
• Stromverbrauch: 6 A Maximum

Innolux N070IDG ( Ja , ich liebe schöne Bildschirme: D)

• Typ: IPS LCD
• Auflösung: 1280 x 800
• Größe: 7 Zoll Diagonale
• Betriebsspannung: 9-12 V (am besten bei 12 V)
• Verbrauch: 190-210 mA (volle Helligkeit) ( Wird vom Tischnetzteil angezeigt )
• Display-Schnittstelle: Enthält eine Schnittstellenkarte mit HDMI, VGA und 2 x AV.

PAM8403 Audioverstärker

• 2 Kanal
• Ausgang: 3 W Ausgang pro Kanal bei 4 Ohm.
• Spannung: 5V

Die Batterien

Ich habe es geschafft, 6 x 18650 Batterien von einem alten Laptop zu bekommen. Nach einiger Suche scheint es sich um Sony SF US18650GR 2400mAH Li-Ion-Akkus zu handeln. Also kam ich zu dem Schluss, dass dies zunächst gut genug scheint, drei davon.

Das Problem

Ich wollte diesen 3S-Akku mit einem BMS verwenden. Nachdem ich das BMS erhalten hatte, als ich gerade dabei war, das Paket zusammenzubauen, recherchierte ich noch etwas mehr.

Es scheint, dass BMS Zellen NICHT ausgleichen. Ich dachte, da es einen Unter- und Überladeschutz hat, werden alle Zellen mit jeweils 4,2 V aufgeladen. Wenn die Zelle voll ist, die anderen jedoch nicht, wird die Aufladung für diese bestimmte Zelle gestoppt und die Zellen, die nicht vorhanden sind, werden fortgesetzt. t voll. Aber ich scheine falsch zu liegen und es kann immer noch aus dem Gleichgewicht geraten.

Ich habe mich gefragt. Die meisten Verbrauchergeräte, die wir verwenden, verwenden einfach ein Gleichstromladegerät, um Geräte wie Laptops oder tragbare Lautsprecher usw. wieder aufzuladen. Natürlich müssen sie einen Ausgleichskreis im Akkupack oder im Akkupack entworfen haben im Gerät - oder sind sie auch nicht ausgeglichen?

In den meisten Tutorials wird erwähnt, dass die Verwendung eines Waagenladegeräts mit Waagenanschluss die einzige Möglichkeit ist, die Leistung aufrechtzuerhalten. Ich finde es ziemlich unpraktisch, ein Ladegerät mitzunehmen und den Akku aus dem Gerät zu entfernen, um es wieder aufzuladen.

Meine Frage ist ... ist es möglich, einen Akku zu entwerfen, der über die erforderlichen Schutzfunktionen wie Unter- / Überspannungs- und Überstromschutz verfügt, und ihn so zu gestalten, dass er über ein einfaches Gleichstrom-Ladegerät aufgeladen wird?

Oder ist das Aufladen des Guthabens etwas nicht unbedingt notwendig?

Ich habe nur große Angst vor der Verwendung von Lithiumbatterien. Ich möchte mich oder jemanden nicht in Gefahr bringen.

Meine möglichen Lösungen

Da ich mit Lithiumbatterien nicht sehr erfahren bin und für mich, scheint das Ausbalancieren so wichtig zu sein. Ich habe mir ein paar Lösungen überlegt, von denen ich hoffe, dass sie in Ordnung sind. Ich freue mich über Ihr Feedback!

Lösung A - Verwenden Sie stattdessen nur ein 1S3P-Paket (oder mehr parallel) und ein TP4056-basiertes USB 5V-Ladegerät . In Kombination mit 3 BOOST-Wandlern können LCD, PS2 und andere Elektronik mit einem 1S-BMS mit eigenen Spannungen betrieben werden. (Ich mache mir Sorgen, dass mein Akku die Stromaufnahme möglicherweise nicht verarbeiten kann.)

Ich bin mir bewusst, dass ich auch Berechnungen basierend auf der Effizienz der Aufwärtswandler durchführen muss, um eine genaue Stromaufnahme aus den Batterien zu erhalten.

Lösung B - Meine ursprünglich festgelegte Methode, ich denke, das Diagramm ist selbsterklärend. Aber ich zögere, diese Methode anzuwenden, da ich herausgefunden habe, dass sie die Zellen nicht ausbalanciert (und ihr Leben ruiniert) und gefährlich sein kann.

Lösung C - Schützen Sie jede Zelle einzeln mit einem 1S-BMS und verwenden Sie ein 3S-BMS zusammen. Es klingt lächerlich, denke ich. Aber irgendwie denke ich, dass es funktionieren wird, aber nicht so gut oder nicht zu empfehlen.

Lösung D - Die richtige ausgeglichene Methode, bei der ein sperriges Ladegerät verwendet werden muss und das Gerät nicht während des Ladevorgangs verwendet werden kann (Entfernen der zum Laden erforderlichen Packung). Es ist meiner Meinung nach wirklich unpraktisch.

Nun, danke fürs Lesen, ich hoffe das war nicht zu lang. Ich hoffe wirklich, dass ich ein für alle Mal eine Antwort darauf bekomme. Weil ich normalerweise nicht frage, recherchiere ich nur. Jetzt brauche ich wirklich Hilfe, da es gefährlich sein kann, wenn dies schief geht.

Bitte lassen Sie mich wissen, was Sie denken und welche Lösung am besten ist! Ich werde versuchen, nach besten Kräften zu antworten.

Ich bin auch gespannt, welche Fehler meine "möglichen Lösungen" enthalten könnten! Damit ich sie in Zukunft vermeiden oder korrigieren kann.

Noch ein Mal vielen Dank.

Ich habe es geschafft, 6 x 18650 Batterien von einem alten Laptop zu bekommen.

Dies ist Ihr erstes Problem. Diese alten Batterien sind wahrscheinlich müde und werden Schwierigkeiten haben, den erforderlichen Strom zu liefern. Einzelne Zellen können unterschiedliche Innenwiderstände und Kapazitäten aufweisen, daher wird ein Ausgleich empfohlen.

Lösung A - Verwenden Sie stattdessen nur ein 1S3P-Paket (oder mehr parallel) und ein TP4056-basiertes USB 5V-Ladegerät.

Schlechte Idee. Der Akku wird sehr langsam aufgeladen und der Booster verschwendet Strom. Das Pack und die Verkabelung müssen einen Entladestrom von 14A + verarbeiten.

Lösung B (BMS- und 12,6-V-Ladegerät)

Wenn das BMS einen Ausgleich enthält, sollte es funktionieren, vorausgesetzt, das 12,6-V-Ladegerät ist für 3,7-V-Lithiumzellen ausgelegt. Ohne Ausgleich könnten einige Zellen vor anderen die Spitzenspannung erreichen, und dann würde das BMS die Ladung vorzeitig beenden, was zu einer teilweise geladenen, aus dem Gleichgewicht geratenen Batterie führen würde.

Das BMS schneidet bei der Entladung erst ab, wenn mindestens eine Zelle auf eine gefährlich niedrige Spannung gefallen ist. Nach einigen Zyklen beginnen die Zellen zu sterben. Um die Batterie zu schützen, sollten Sie einen Alarm oder eine Abschaltung installieren, die keine Zelle unter 3,2 V fallen lässt.

Lösung C - Schützen Sie jede Zelle einzeln mit einem 1S-BMS und verwenden Sie ein 3S-BMS

Overkill, aber vielleicht (abhängig von den Balancern) nicht genug! Viele Balancer arbeiten nach dem Prinzip, den Ladestrom zu umgehen, wenn die Zelle die Spitzenspannung (4,2 V) erreicht. Das Problem bei dieser Methode ist, dass, wenn der Balancer nicht den gesamten Strom umgehen kann, die Zelle weiterhin überladen ist (bis die Schutzschaltung einschaltet).

Lösung D - Die richtige ausgeglichene Methode, für die ein sperriges Ladegerät erforderlich wäre

Wie gut dies funktioniert, hängt wiederum vom jeweiligen Ladegerät ab. Einige enthalten 3 isolierte Schaltkreise, die jede Zelle einzeln aufladen. Dies ist die zuverlässigste Methode zum Ausgleichsladen. Das Bedienfeld muss jedoch mit allen drei Ladegeräten kommunizieren und dabei die Isolation beibehalten. Daher wird es hauptsächlich in einfachen Low-End-Ladegeräten verwendet, die möglicherweise unzuverlässig sind.

Anspruchsvollere Ausgleichsladegeräte verfügen über einen LCD-Bildschirm und sind voll programmierbar. Ihre Balancer arbeiten normalerweise während des gesamten Ladezyklus, sodass die Zellen vor Erreichen der Spitzenspannung ausgeglichen werden. Die meisten von ihnen haben jedoch relativ schwache Balancer. Der Hauptvorteil besteht darin, dass auf dem LCD-Bildschirm die Zellenspannungen angezeigt werden, sodass Sie die Laderate verringern können, um das Pack bei Bedarf auszugleichen. Das Display zeigt auch an, wie viel Ladung eingelegt ist, damit Sie den Zustand der Packung beurteilen können.

Ein gutes Ladegerät ist zwar sperriger, aber leistungsstärker und bietet Ihnen viel mehr Kontrolle und Flexibilität. Viele können auch Nicad / NiMH-, LiFPO4- und Blei-Säure-Batterien verwenden. Möglicherweise ist nur ein Ladegerät erforderlich, um viele verschiedene Geräte aufzuladen.

Ich denke, Sie interpretieren falsch, wie Ihr BMS die Zellen während des Ladevorgangs ausgleicht.

Für ein 3-Zellen-BMS gibt es typischerweise FETs über jede Zelle. Wenn sich eine Zelle der vollständigen Ladung nähert, wird der FET verwendet, um einen Teil des Ladestroms zu umgehen (das Ausschalten der einzelnen Zelle wird normalerweise nicht ausgeschaltet). Der Bypass des Ausgleichsstroms macht normalerweise einen sehr kleinen Teil des Ladestroms aus ... vielleicht nur 1/10 des Ladestroms des Packs, aber dies reicht aus, um relativ kleine Unterschiede in den Zellen auszugleichen. Das BMS kann nicht nur einen Strom um eine bestimmte Zelle umgehen, sondern auch den Ladestrom für das gesamte Paket ausschalten.

Bei BMS-Implementierungen, bei denen der Ladestrom hoch wird (viele Ampere), verwenden sie eine Ladungspumpentechnologie, um die Leistung von einer Überladezelle zu einer Unterladezelle oder zurück zum Versorgungskondensator umzuleiten. Wie dies von Linear. Dies verbessert die Energieeffizienz, ist jedoch nicht das typische BMS, das Sie bei Ebay mit einfacher Ladungsumleitung kaufen.

Lesen Sie hier eine Einführung in die BMS-Methoden.

Das von Ihnen angezeigte BMS ist eine einfache Spannungsschwelleneinheit. Es gibt andere (genauso einfache), die 2S-, 3S-, 4s- und 5S-Packs ausbalancieren. Hier ist ein Beispiel für 3S:

Dieser Typ (bei Ebay) hat eine große Anzahl von Platinen (Qualität natürlich unbekannt), aber es lohnt sich, die Details der Platine zu betrachten, um zu sehen, welche Variationen der Platinen sowohl Überladungs- (Ausgleichsüberspannung) als auch Unterspannungsmethoden oder Kurzschlussschutz für Mehrzellenzellen implementieren Packungen.

Angenommen, Ihr 3-Zellen-BMS kann das Überladen kontrollieren, sieht Ihre Methode B) für Ihren Akku durchaus geeignet aus.

Wenn Sie Lithiumbatterien in Reihe laden möchten, müssen Sie diese ausgleichen.

Im Internet finden Sie leicht vorgefertigte Ladeschaltungen für Waagen zum Verkauf. Es ist auch möglich, einen zu retten, beispielsweise aus einem Laptop-Akku. Keine dieser Lösungen muss besonders sperrig sein.

Das Entwerfen eines eigenen ist sicherlich möglich, aber das ist ein eigenständiges Projekt. Also zu Ihren Lösungen:

• Lösung A ist einfach, sicher (vorausgesetzt, Sie haben genügend Batterien parallel) und funktionsfähig, aber Sie benötigen einen kräftigen Aufwärtswandler, der nicht besonders energieeffizient ist.

• Wenn Lösung B die Zellen nicht ausbalanciert, scheint es mir nicht gut zu sein.

• Lösung C scheint klobig, aber was auch immer funktioniert, funktioniert. Eine Frage, die sich stellt, ist, was tut es, wenn eines der 1S-BMS Überspannungen erkennt? Wie wird es sich in der Gesamtschaltung verhalten? Wenn der Stromkreis unterbrochen wird, werden auch die beiden anderen Akkus nicht mehr aufgeladen.

• Lösung D ist der richtige Weg, um es IMO zu tun. Ein spezielles Waagenladegerät auf einer Leiterplatte ist nicht unbedingt klobig, es kann leicht kleiner als Lösung C sein.