Existe maneira de construir uma bateria 18650 com carregamento de balança integrado? Ou o equilíbrio não é muito necessário?

Esta é minha primeira postagem aqui.

Err, sou um entusiasta de bricolage, especialmente em eletrônica. Na verdade, estou construindo um Playstation 2 Slim portátil com uma tela IPS, para que pareça um controle do Wii U. É o meu primeiro grande empreendimento eletrônico.

No entanto, sendo portátil, eu precisaria que ele fosse alimentado por baterias recarregáveis. Estou muito confuso sobre como abordar a parte de poder deste projeto. Vou tentar o meu melhor para ser o mais detalhado possível! Aguardo com expectativa suas respostas!

Os Pequenos Detalhes

Olhando em volta, concluí que uma bateria de 18650s (3S) faria um bom trabalho, parecia direto também. Conectar três deles em série produzirá no máximo 12,6V. Também é um pouco comum, portanto, muitas informações sobre as baterias podem ser encontradas e até mesmo recuperadas das baterias de laptop.

Tenho alguns detalhes sobre os eletrônicos incluídos no projeto até agora:

Sony Playstation 2 Slim (Modelo 75003)

• Tensão operacional: 8.5V
• Consumo de energia: 6 A no máximo

Innolux N070IDG (Sim, adoro telas legais: D)

• Tipo: IPS LCD
• Resolução: 1280x800
• Tamanho: 7 Inch Diagonal
• Tensão operacional: 9-12V (melhor em 12V)
• Consumo: 190-210mA (brilho total) (indicado na fonte de alimentação do banco)
• Interface de exibição: Inclui placa de interface de HDMI, VGA, 2 x AV.

PAM8403 Amplificador de áudio

• 2 Channel
• Saída: saída de 3W por canal a 4 Ohms.
• Tensão: 5V

As baterias

Consegui obter 6 x 18650 baterias de um laptop antigo. Depois de algumas pesquisas, parece haver baterias Sony SF US18650GR 2400mAH Li-Ion. Então concluí que isso parece bom o suficiente para começar, três deles.

O problema

Eu queria usar esta bateria 3S com um BMS. Depois de obter o BMS, quando estava prestes a montar o pacote, pesquisei um pouco mais.

Parece que os BMS NÃO equilibram as células. Pensei que, como ela tem uma proteção de sobrecarga e sobrecarga, todas elas carregam as células em 4,2V cada, quando a célula está cheia, mas as outras não, ela pára de cobrar por essa célula em particular e continua nas células que não são ' t cheio. Mas eu pareço estar errado e ainda pode estar desequilibrado.

Eu estava pensando ... na maioria dos dispositivos de consumo que usamos, basta usar um carregador / fonte de alimentação CC para recarregar dispositivos, como laptops ou alto-falantes portáteis, etc. Com certeza, eles devem ter projetado um circuito de balanceamento dentro da bateria ou no dispositivo - ou eles não estão cobrando o saldo também?

A maioria dos tutoriais menciona que o uso de um carregador de balança com um conector de balança é a única maneira de manter seu desempenho. Acho inconveniente carregar um carregador de balança e remover a bateria do dispositivo para recarregá-lo.

Minha pergunta é .. é possível projetar uma bateria que possua os recursos de proteção necessários, como subtensão / sobretensão e sobrecorrente, e projetá-la de maneira a carregar através de um simples carregador de barril CC?

Ou o saldo está carregando .. algo não é completamente necessário?

Estou com muito medo de usar baterias de lítio. Não quero me prejudicar nem a ninguém.

Minhas soluções possíveis

Como não tenho muita experiência com baterias de lítio, e para mim, parece que o balanceamento é muito crítico. Pensei em algumas soluções que espero que sejam bem-vindas, agradeço o seu feedback!

Solução A - Use apenas um pacote 1S3P (ou mais em paralelo) e use um carregador USB 5V baseado em TP4056 . Emparelhamento com 3 conversores BOOST para alimentar o LCD, PS2 e outros eletrônicos em suas próprias voltagens, COM 1S BMS. (Minha preocupação é que minha bateria talvez não consiga lidar com o consumo atual.)

Estou ciente de que precisarei fazer cálculos com base na eficiência dos conversores de impulso, para obter um consumo preciso de corrente das baterias.

Solução B - Meu método inicialmente decidido, acho que o diagrama é auto-explicativo. Mas hesito em usar esse método, pois descobri que não equilibra as células (e arruina sua vida) e pode ser perigoso.

Solução C - Proteja cada célula individualmente com um 1S BMS e use um 3S BMS juntos. Parece ridículo, eu acho. Mas de alguma forma eu acho que vai funcionar, mas não tão bom ou não seria recomendado.

Solução D - O método balanceado adequado, que exigiria o uso de um carregador de balança volumoso e a incapacidade de usar o dispositivo durante o carregamento (remoção da embalagem necessária para carregar). É realmente inconveniente, na minha opinião.

Bem, obrigado pela leitura, espero que não tenha sido muito demorado. Espero realmente obter uma resposta disso de uma vez por todas. Porque normalmente não pergunto, apenas pesquiso. Agora eu realmente preciso de ajuda, pois pode ser perigoso se isso der errado.

Deixe-me saber o que você pensa e qual a melhor solução! Vou tentar responder com o melhor de minha capacidade.

Também estou ansioso para saber sobre quais erros podem existir em minhas 'soluções possíveis'! Para que eu pudesse evitá-los ou corrigi-los no futuro.

Mais uma vez, muito obrigado.

Consegui obter 6 x 18650 baterias de um laptop antigo.

Este é o seu primeiro problema. Essas baterias velhas provavelmente estão cansadas e terão dificuldade para fornecer a corrente necessária. As células individuais podem ter diferentes resistências e capacidades internas; portanto, é recomendável o balanceamento.

Solução A - Use apenas um pacote 1S3P (ou mais em paralelo) e use um carregador USB 5V baseado em TP4056.

Péssima ideia. A bateria carrega muito lentamente e o reforço gasta energia. O pacote e a fiação terão que lidar com corrente de descarga de 14A +.

Solução B (carregador BMS e '12 .6V ')

Se o BMS incluir balanceamento , ele deverá funcionar, desde que o carregador '12 .6V 'seja projetado para células de lítio de 3.7V. Sem balanceamento, algumas células poderiam atingir o pico de voltagem antes de outras e, em seguida, o BMS encerraria a carga mais cedo, resultando em uma bateria parcialmente desequilibrada e carregada.

O BMS não cortará na descarga até que pelo menos uma célula tenha caído para uma voltagem perigosamente baixa. Após alguns ciclos, as células começarão a morrer. Para proteger a bateria, você deve instalar um alarme ou corte que não permita que nenhuma célula fique abaixo de 3,2V.

Solução C - Proteja cada célula individualmente com um 1S BMS e use um 3S BMS

Exagero, mas talvez (dependendo dos balanceadores) não seja suficiente! Muitos balanceadores trabalham com o princípio de ignorar a corrente de carga quando a célula atinge o pico de tensão (4,2V). O problema com esse método é que, se o balanceador não puder ignorar toda a corrente, a célula continuará sobrecarregada (até o circuito de proteção entrar em ação).

Solução D - O método balanceado adequado, que precisaria de um carregador volumoso

Novamente, o quão bem isso funcionará depende do carregador específico. Alguns contêm 3 circuitos isolados que carregam cada célula individualmente. Esse é o método mais confiável de carregamento de balanças, mas o painel de controle precisa se comunicar com os três carregadores enquanto mantém o isolamento, por isso é usado principalmente em carregadores simples simples que podem não ser confiáveis.

Carregadores de balanceamento mais sofisticados têm uma tela LCD e são totalmente programáveis. Seus balanceadores geralmente funcionam durante todo o ciclo de carga, para que as células comecem a se equilibrar antes de atingir o pico de tensão, mas a maioria delas possui balanceadores relativamente fracos. A principal vantagem é que a tela LCD mostra as tensões das células, para que você possa reduzir a taxa de carga para ajudar a equilibrar o pacote, se necessário. O visor também mostra a quantidade de carga aplicada, para que você possa avaliar a saúde do pacote.

Um bom carregador de balança pode ser mais volumoso, mas será mais poderoso e oferece muito mais controle e flexibilidade. Muitos também podem usar baterias Nicad / NiMH, LiFPO4 e chumbo-ácido. Um carregador pode ser tudo o que você precisa para carregar muitos dispositivos diferentes.

Eu acho que você interpreta mal como o seu BMS equilibra as células durante o carregamento.

Para um BMS de 3 células, normalmente há FETs em cada célula. Quando uma célula está chegando quase totalmente carregada, o FET é usado para ignorar parte da corrente de carga (normalmente não desliga o carregamento para a célula individual). O desvio da corrente de equilíbrio é tipicamente uma fração muito pequena da corrente de carga ... talvez tão baixa quanto 1/10 da corrente de carga do pacote, mas isso é suficiente para equilibrar diferenças relativamente pequenas nas células. Além de ser capaz de ignorar alguma corrente em torno de uma determinada célula, o BMS pode desativar a corrente de carga de todo o pacote.

Para implementações BMS em que a corrente de carga fica alta (muitos amperes), eles usam uma tecnologia de bomba de carga para desviar a energia de uma célula de sobrecarga para uma célula com carga insuficiente ou de volta ao capacitor de alimentação. Como este da Linear. Isso melhora a eficiência de energia, mas esse não é o BMS típico que você compra no Ebay com simples desvio de carga.

Leia isso para obter uma introdução aos métodos BMS.

O BMS que você mostra é uma unidade simples de limiar de tensão. Existem outros (tão simples) que equilibram os pacotes 2S, 3S, 4s e 5S. Aqui está um exemplo para o 3S:

Esse cara (no Ebay) tem um grande número de placas (qualidade desconhecida, é claro), mas vale a pena examinar os detalhes da placa para ver quais variações das placas implementam os métodos de sobrecarga (sobretensão de equilíbrio) e subtensão ou proteção contra curto-circuito para várias células pacotes.

Supondo que seu BMS de 3 células seja capaz de controlar a sobrecarga, seu método B) parece bastante apropriado para a bateria.

Se você for carregar baterias de lítio em série, sim, precisará equilibrá-las.

Você pode encontrar facilmente circuitos de carregamento de balanças prontos para venda na Internet. Também é possível recuperar um, por exemplo, a partir de uma bateria de laptop. Nenhuma dessas soluções precisa ser particularmente volumosa.

Criar o seu próprio é certamente possível, mas esse é um projeto por si só. Então, para suas soluções:

• A solução A é fácil, segura (desde que você tenha baterias suficientes em paralelo) e viável, mas você precisa de um conversor de impulso robusto e não será o mais eficiente em termos de energia.

• Se a solução B não equilibra as células, não me parece bom.

• A solução C parece desajeitada, mas o que quer que funcione, funciona. Uma pergunta que surge é quando um dos 1S BMS detecta sobretensão, o que faz? Como se comportará no circuito geral? Se for aberto, isso significa que as outras duas baterias também pararão de carregar.

• A solução D é a maneira correta de fazer isso IMO. Um carregador de balança dedicado em uma placa de circuito não é necessariamente desajeitado, pode ser facilmente menor que a Solução C.