Есть ли способ построить аккумулятор 18650 со встроенным балансным зарядом? Или балансировка не очень нужна?

Это мой первый пост здесь.

Э-э, я энтузиаст DIY, особенно в области электроники. На самом деле я создаю портативную Playstation 2 Slim с дисплеем IPS, чтобы он выглядел как контроллер Wii U. Это моя первая большая электронная работа.

Однако, будучи портативным, мне нужно, чтобы он питался от аккумуляторов. Я очень смущен тем, как приблизиться к силовой части этого проекта. Я сделаю все возможное, чтобы быть как можно более подробным! Я с нетерпением жду ваших ответов!

Маленькие детали

Оглядываясь вокруг, я пришел к выводу, что аккумуляторная батарея на 18650 с (3S) будет работать хорошо, и это тоже кажется простым. Подключение трех из них последовательно даст максимум 12,6 В. Это также немного распространено, поэтому много информации о батареях можно найти, и даже извлечь из батарейных блоков ноутбука.

У меня есть некоторые подробности об электронике, включенной в проект:

Sony Playstation 2 Slim (модель 75003)

• Рабочее напряжение: 8,5 В
• Потребляемая мощность: максимум 6 А

Innolux N070IDG (да, я люблю красивые экраны: D)

• Тип: IPS LCD
• Разрешение: 1280x800
• Размер: диагональ 7 дюймов
• Рабочее напряжение: 9-12 В (лучшее при 12 В)
• Потребление: 190-210 мА (полная яркость) ( отображается от источника питания Bench)
• Интерфейс дисплея: включает интерфейсную плату HDMI, VGA, 2 х AV.

PAM8403 Усилитель звука

• 2 канал
• Выход: 3 Вт на канал на 4 Ом.
• Напряжение: 5 В

Аккумуляторы

Мне удалось получить 6 х 18650 батарей от старого ноутбука. После некоторых поисков, кажется, литий-ионные аккумуляторы Sony SF US18650GR 2400mAH . Итак, я пришел к выводу, что для начала этого достаточно, три из них.

Проблема

Я хотел использовать этот аккумулятор 3S с BMS. После того, как я получил BMS, как раз когда собирался собрать пакет, я исследовал еще немного.

Кажется, что BMS НЕ балансируют клетки. Я подумал, что, поскольку он имеет защиту от перезаряда и перезарядки, он будет заряжать элементы по 4,2 В каждый, когда элемент заполнен, а другие нет, он прекратит зарядку для этого конкретного элемента и продолжит работу на элементах, которые не ' т полный. Но я, кажется, ошибаюсь, и это все еще может выйти из равновесия.

Мне было интересно ... большинство потребительских устройств, которые мы используем, просто используют зарядное устройство / источник питания постоянного тока для перезарядки устройств, таких как ноутбуки или портативные колонки и т. Д. Конечно, они, должно быть, разработали балансировочную цепь внутри батарейного блока или в устройстве - или они не баланс зарядки тоже?

В большинстве уроков упоминается, что использование зарядного устройства с балансировочным разъемом является единственным способом поддержания его производительности. Я считаю довольно неудобным носить с собой зарядное устройство для баланса и вынимать аккумулятор из устройства, чтобы перезарядить его.

Мой вопрос : возможно ли спроектировать аккумуляторную батарею, которая имеет необходимые защитные функции, такие как защита от пониженного / повышенного напряжения и перегрузки по току, и сконструировать ее так, чтобы она заряжалась через простое зарядное устройство постоянного тока?

Или баланс зарядки .. что-то не совсем необходимо?

Я просто очень боюсь использовать литиевые батареи. Я не хочу причинять вред себе или кому-либо еще.

Мои возможные решения

Поскольку я не очень разбираюсь в литиевых батареях, мне кажется, что балансировка очень важна. Я подумал о нескольких решениях, которые, я надеюсь, будет в порядке, я приветствую ваши отзывы на них!

Решение A - Вместо этого используйте только пакет 1S3P (или более параллельно) и используйте зарядное устройство USB 5V на базе TP4056 . Сопряжение с 3-мя преобразователями BOOST для питания ЖК-дисплея, PS2 и другой электроники под собственным напряжением, с 1S BMS. (Меня беспокоит то, что моя батарея может не справиться с потреблением тока.)

Я знаю, что мне придется также выполнять расчеты, основанные на эффективности повышающих преобразователей, чтобы получить точное потребление тока от батарей.

Решение B - Мой изначально выбранный метод, я думаю, диаграмма не требует пояснений. Но я не решаюсь использовать этот метод, поскольку я обнаружил, что он не уравновешивает клетки (и разрушает их жизнь) и может быть опасным.

Решение C - Индивидуальная защита каждой ячейки с помощью 1S BMS и совместное использование 3S BMS. Это звучит смешно, я думаю. Но почему-то я думаю, что это будет работать, но не так хорошо или не будет рекомендовано.

Решение D - Правильный сбалансированный метод, который потребует использования громоздкого весового зарядного устройства и невозможности использования устройства во время зарядки (удаление пакета, необходимого для зарядки). Это действительно неудобно, на мой взгляд.

Ну, спасибо за чтение, я надеюсь, что это не было слишком долго. Я действительно надеюсь, что получу ответ от этого раз и навсегда. Потому что я обычно не спрашиваю, я просто исследую. Теперь мне действительно нужна помощь, так как это может быть опасно, если что-то пойдет не так.

Пожалуйста, дайте мне знать, что вы думаете и какое решение лучше! Я постараюсь ответить в меру своих возможностей.

Я также хочу знать, какие ошибки могут быть в моих «возможных решениях»! Чтобы я мог избежать или исправить их в будущем.

Еще раз спасибо большое.

Мне удалось получить 6 х 18650 батарей от старого ноутбука.

Это твоя первая проблема. Эти старые батареи, вероятно, устали и будут изо всех сил пытаться обеспечить необходимый ток. Отдельные ячейки могут иметь разные внутренние сопротивления и емкости, поэтому рекомендуется балансировка.

Решение A - Вместо этого используйте только пакет 1S3P (или более параллельно) и используйте зарядное устройство USB 5V на базе TP4056.

Плохая идея. Батарея будет заряжаться очень медленно, а усилитель будет терять энергию. Блок и проводка должны выдерживать ток разряда 14А +.

Решение B (зарядное устройство BMS и «12,6 В»)

Если BMS включает балансировку, то она должна работать при условии, что зарядное устройство «12,6 В» предназначено для литиевых элементов 3,7 В. Без балансировки некоторые элементы могут достигать пикового напряжения раньше других, и тогда BMS преждевременно прекратит заряд, что приведет к частично заряженному, несбалансированному аккумулятору.

BMS не будет отключаться при разряде, пока хотя бы одна ячейка не опустится до опасно низкого напряжения. После нескольких циклов клетки начнут умирать. Чтобы защитить батарею, вы должны установить сигнализацию или отключение, которое не дает элементу опуститься ниже 3,2 В.

Решение C - Индивидуальная защита каждой ячейки с помощью 1S BMS и использование 3S BMS

Избыток, но, возможно (в зависимости от балансировщиков) недостаточно! Многие балансировщики работают по принципу обхода зарядного тока, когда элемент достигает пикового напряжения (4,2 В). Проблема этого метода заключается в том, что если балансировщик не может обойти весь ток, то ячейка будет продолжать перезаряжаться (пока не сработает схема защиты).

Решение D - Правильный сбалансированный метод, который потребует использования громоздкого весового зарядного устройства

Опять же, насколько хорошо это будет работать, зависит от конкретного зарядного устройства. Некоторые содержат 3 изолированных цепи, которые заряжают каждый элемент в отдельности. Это самый надежный метод зарядки баланса, но контрольная панель должна поддерживать связь со всеми тремя зарядными устройствами, сохраняя изоляцию, поэтому она в основном используется в простых зарядных устройствах низкого уровня, которые могут быть ненадежными.

Более сложные балансировочные зарядные устройства имеют ЖК-экран и полностью программируются. Их балансировщики обычно работают в течение всего цикла зарядки, поэтому элементы начинают балансироваться до достижения пикового напряжения, но большинство из них имеют относительно слабые балансировщики. Основным преимуществом является то, что на ЖК-дисплее отображаются напряжения элементов, поэтому вы можете снизить скорость зарядки, чтобы при необходимости сбалансировать аккумулятор. Дисплей также показывает, сколько заряда вставлено, так что вы можете оценить состояние упаковки.

Хорошее зарядное устройство баланса может быть громоздким, но будет более мощным и дает вам гораздо больше контроля и гибкости. Многие могут также делать никель / NiMH, LiFPO4 и свинцово-кислотные батареи. Одно зарядное устройство может быть всем, что вам нужно для зарядки различных устройств.

Я думаю, что вы неправильно интерпретируете, как ваш BMS уравновешивает клетки во время зарядки.

Для BMS с 3 ячейками обычно имеются полевые транзисторы в каждой ячейке. Когда элемент становится почти полностью заряженным, полевой транзистор используется для обхода части тока заряда (обычно он не отключает зарядку отдельного элемента). Обход тока уравновешивания, как правило, составляет очень небольшую долю тока заряда ... возможно, всего лишь 1/10 зарядного тока батареи, но этого достаточно, чтобы сбалансировать относительно небольшие различия в элементах. В дополнение к возможности обходить некоторый ток вокруг данной ячейки, BMS может отключить зарядный ток для всей батареи.

Для реализаций BMS, где зарядный ток становится высоким (много ампер), они используют технологию накачки заряда для отвода энергии от элемента с избыточным зарядом к элементу с недостаточным зарядом или обратно к питающему конденсатору. Как это из линейного. Это повышает энергоэффективность, но это не типичная BMS, которую вы покупаете у Ebay с простым переключением заряда.

Прочитайте это для введения в методы BMS.

BMS, которую вы показываете, является простой пороговой единицей напряжения. Есть и другие (такие же простые), которые балансируют пакеты 2S, 3S, 4s и 5S. Вот пример для 3S:

Этот парень (на Ebay) имеет большое количество плат (конечно, качество неизвестно), но стоит взглянуть на детали платы, чтобы увидеть, какие варианты плат реализуют как методы перезарядки (перенапряжения баланса), так и методы пониженного напряжения или защиту от короткого замыкания для нескольких ячеек. пакеты.

Предполагая, что ваша 3-ячеечная BMS способна контролировать перезарядку, ваш метод B) выглядит вполне подходящим для вашей аккумуляторной батареи.

Если вы собираетесь заряжать литиевые батареи последовательно, то да, вам нужно их сбалансировать.

Вы можете легко найти готовые балансные зарядные схемы для продажи в Интернете. Можно также спасти один, например, от аккумулятора ноутбука. Ни одно из этих решений не должно быть особенно громоздким.

Разумеется, разработка собственного дизайна возможна, но это сам по себе проект. Итак, к вашим решениям:

• Решение A является простым, безопасным (при условии, что у вас достаточно батарей параллельно) и работоспособным, но вам нужен мощный повышающий преобразователь, и он не будет наиболее энергоэффективным.

• Если раствор B не уравновешивает клетки, он не кажется мне хорошим.

• Решение C кажется неуклюжим, но все, что работает, работает. Один вопрос, который возникает, когда одна из BMS 1S обнаруживает перенапряжение, что она делает? Как это будет вести себя в общей схеме? Если он разомкнут, это означает, что две другие батареи также перестанут заряжаться.

• Решение D является правильным способом сделать это ИМО. Специальное зарядное устройство баланса на печатной плате вовсе не обязательно неудобно, оно может быть меньше, чем Решение C.