有没有办法构建一个内置平衡充电的18650电池组?或者平衡不是很有必要?

电器工程 电池充电 收费 DIY
2022-01-21 06:51:30

这是我在这里的第一篇文章。

呃,我是一个 DIY 爱好者,尤其是电子产品。我实际上正在构建一个带有 IPS 显示屏的便携式 Playstation 2 Slim,这样它看起来就像一个 Wii U 控制器。这是我的第一次大型电子尝试。

但是,由于便携性,我需要它由可充电电池供电。我对如何处理这个项目的电源部分感到非常困惑。我会尽量详细的!我期待着您的回答!


小细节

环顾四周,我得出结论,18650s (3S) 的电池组会做得很好,看起来也很简单。将其中三个串联将产生最大 12.6V。这也有点常见,因此可以找到很多关于电池的信息,甚至可以从笔记本电脑电池组中抢救出来。

到目前为止,我有一些关于项目中包含的电子设备的详细信息:

索尼 Playstation 2 Slim(型号 75003)

  • 工作电压:8.5V
  • 功耗:最大6 A

Innolux N070IDG(是的,我喜欢漂亮的屏幕:D)

  • 类型:IPS液晶
  • 分辨率:1280x800
  • 尺寸:7英寸对角线
  • 工作电压:9-12V(12V最佳)
  • 消耗:190-210mA(全亮度)(由台式电源指示)
  • 显示接口:包括 HDMI、VGA、2 x AV 接口板。

PAM8403 音频放大器

  • 2通道
  • 输出:每通道 3W 输出,4 欧姆。
  • 电压:5V

电池

我设法从一台旧笔记本电脑上获得了 6 x 18650 电池。经过一番搜索,似乎是Sony SF US18650GR 2400mAH锂离子电池。所以我得出的结论是,作为一个开始,这似乎已经足够好了,其中三个。

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问题

我想把这个 3S 电池组和 BMS 一起使用。拿到 BMS 后,就在我准备组装包的时候,我又研究了一些。

BMS 似乎不平衡电池。我想,由于它具有欠充和过充保护功能,它会以 4.2V 的电压为所有电池充电,当电池充满但其他电池未充满时,它将停止为该特定电池充电并继续对未充电的电池充电。 t 满。但我似乎错了,它仍然可以失去平衡。

我想知道..我们使用的大多数消费类设备,只需使用直流电源充电器/电源来为笔记本电脑或便携式扬声器等设备充电。当然,他们必须在电池组内部设计了一个平衡电路或在设备中 - 或者他们也不平衡充电?

大多数教程都提到,使用带有平衡连接器的平衡充电器是保持其性能的唯一方法。我发现随身携带平衡充电器并从设备中取出电池组进行充电相当不方便。

我的问题是.. 是否有可能设计一个电池组,它具有必要的保护功能,如欠压/过压和过流保护,并以通过简单的直流桶式充电器充电的方式进行设计?

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还是平衡充电..不是完全必要的?

我真的很害怕使用锂电池。我不想让自己或任何人受到伤害。


我可能的解决方案

由于我对锂电池不是很有经验,而且对我来说,平衡似乎非常重要。我想到了一些解决方案,希望可以解决,欢迎您对它们提出反馈!

解决方案 A - 仅使用 1S3P(或更多并行)包,并使用基于TP4056 的 USB 5V 充电器与 3 个 BOOST 转换器配对,通过 1S BMS 以各自的电压为 LCD、PS2 和其他电子设备供电。(我担心的是我的电池可能无法处理电流消耗。)

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我知道我还必须根据升压转换器的效率进行计算,以获得准确的电池电流消耗。

解决方案 B - 我最初决定的方法,我认为该图是不言自明的。但是我对使用这种方法犹豫不决,因为我发现它不能平衡细胞(并破坏它的生命)并且可能很危险。

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解决方案 C - 使用 1S BMS 单独保护每个 CELL,并同时使用 3S BMS。我猜这听起来很荒谬。但不知何故,我认为它会起作用,但不是那么好或不推荐。

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解决方案 D - 适当的平衡方法,这需要使用笨重的平衡充电器并且在充电时无法使用设备(移除充电所需的电池组)。在我看来,这真的很不方便。

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嗯,谢谢你的阅读,我希望这不会太长。我真的希望我能一劳永逸地得到答案。因为我通常不问,我只是研究。现在我真的需要帮助,因为如果出现问题可能会很危险。

请让我知道您的想法以及最好的解决方案!我会尽力回复。

我也很想知道,我的“可能的解决方案”中可能存在哪些错误!这样我以后就可以避免或纠正它们。

再次,非常感谢。

3个回答

我认为您误解了 BMS 在充电期间如何平衡电池。

对于 3 单元 BMS,通常每个单元都有 FET。当电池接近完全充电时,FET 用于绕过一些充电电流(它通常不会关闭对单个电池的充电)。平衡电流旁路通常只占充电电流的一小部分……可能低至电池组充电电流的 1/10,但这足以平衡电池中相对较小的差异。除了能够绕过给定电池周围的一些电流外,BMS 还可以关闭整个电池组的充电电流。

对于充电电流变高(许多安培)的 BMS 实施,他们使用电荷泵技术将功率从过度充电的电池转移到充电不足的电池或返回到电源电容器。就像线性的这样这提高了电源效率,但这不是您从 Ebay 购买的具有简单充电转移功能的典型 BMS。

阅读本文了解 BMS 方法的介绍。

您展示的 BMS 是一个简单的电压阈值单元。还有其他(同样简单)可以平衡 2S、3S、4s 和 5S 包。以 3S 为例:

在此处输入图像描述

这家伙(在 Ebay 上)拥有大量电路板(当然质量未知),但值得查看电路板详细信息,以了解电路板的哪些变体实现了过充电(平衡过压)和欠压方法或多节电池的短路保护包。

假设您的 3 Cell BMS 能够控制过度充电,您的方法 B) 看起来非常适合您的电池组。

我设法从一台旧笔记本电脑上获得了 6 x 18650 电池。

这是你的第一个问题。那些旧电池可能已经累了,将难以提供所需的电流。单个电池可能具有不同的内阻和容量,因此建议进行平衡。

解决方案 A - 仅使用 1S3P(或更多并行)包,并使用基于 TP4056 的 USB 5V 充电器。

馊主意。电池会充电很慢,助推器会浪费电能。电池组和接线必须处理 14A+ 放电电流。

解决方案 B(BMS 和“12.6V”充电器)

如果 BMS包含平衡功能,那么它应该可以工作,前提是“12.6V”充电器是为 3.7V 锂电池设计的。如果没有平衡,一些电池可能会先于其他电池达到峰值电压,然后 BMS 会提前终止充电,从而导致电池部分充电、不平衡。

在至少一个电池降至危险的低电压之前,BMS 不会停止放电。几个周期后,细胞将开始死亡。为了保护电池,您应该安装一个不会让任何电池低于 3.2V 的警报或切断装置。

解决方案 C - 使用 1S BMS 单独保护每个 CELL,并使用 3S BMS

矫枉过正,但也许(取决于平衡器)还不够!许多平衡器的工作原理是在电池达到峰值电压 (4.2V) 时绕过充电电流。这种方法的问题是,如果平衡器不能绕过所有电流,那么电池将继续过度充电(直到保护电路启动)。

解决方案 D - 正确的平衡方法,这需要使用笨重的平衡充电器

同样,这将如何工作取决于特定的充电器。有些包含 3 个隔离电路,分别为每个电池充电。这是最可靠的平衡充电方式,但控制面板要与所有3个充电器通信,同时保持隔离,所以多用于可能不可靠的简单低端充电器。

更复杂的平衡充电器有一个 LCD 屏幕并且是完全可编程的。它们的平衡器通常在整个充电周期中工作,因此电池在达到峰值电压之前就开始平衡,但它们中的大多数具有相对较弱的平衡器。主要优点是 LCD 屏幕会显示电池电压,因此您可以在必要时降低充电速率以帮助平衡电池组。显示屏还显示了多少电量,因此您可以衡量电池组的健康状况。

一个好的平衡充电器可能会更笨重,但会更强大,给你更多的控制和灵活性。许多人还可以使用 Nicad/NiMH、LiFPO4 和铅酸电池。您可能只需要一个充电器即可为许多不同的设备充电。

如果您要为锂电池串联充电,那么是的,您确实需要对它们进行平衡。

您可以在互联网上轻松找到现成的平衡充电电路出售。也可以打捞一个,例如从笔记本电脑电池组中。这些解决方案都不必特别笨重。

自己设计当然是可能的,但这本身就是一个项目。所以对于你的解决方案:

  • 解决方案 A 简单、安全(前提是您有足够的并联电池)且可行,但您需要一个强大的升压转换器,而且它不是最省电的。

  • 如果溶液 B 不能平衡细胞,那对我来说似乎不太好。

  • 解决方案 C 似乎很笨重,但不管怎样,都行得通。出现的一个问题是,当其中一个 1S BMS 检测到过电压时,它会做什么?它在整个电路中的表现如何?如果它开路,这意味着另外两个电池也将停止充电。

  • 解决方案 D 是 IMO 的正确方法。电路板上的专用平衡充电器一点也不笨重,它很容易比解决方案 C 小。