¿Hay alguna manera de construir una batería 18650 con carga de equilibrio incorporada? ¿O el equilibrio no es muy necesario?

Esta es mi primera publicación acá.

Err, soy un entusiasta del bricolaje, especialmente en electrónica. De hecho, estoy construyendo una Playstation 2 Slim portátil con una pantalla IPS, para que parezca un controlador Wii U. Es mi primer gran esfuerzo electrónico.

Sin embargo, al ser portátil, necesitaría que funcione con baterías recargables. Estoy muy confundido sobre cómo abordar la parte poderosa de este proyecto. ¡Haré todo lo posible para ser lo más detallado posible! Espero sus respuestas!

Los pequeños detalles

Mirando a mi alrededor, llegué a la conclusión de que una batería de 18650s (3S) haría un buen trabajo, también parecía sencillo. Conectar tres de ellos en serie producirá un máximo de 12.6V. También es un poco común, por lo tanto, se puede encontrar mucha información sobre las baterías, e incluso se puede recuperar de los paquetes de baterías de las computadoras portátiles.

Tengo algunos detalles sobre la electrónica incluida en el proyecto hasta ahora:

Sony Playstation 2 Slim (Modelo 75003)

• Voltaje operacional: 8.5V
• Consumo de energía: 6 A máximo

Innolux N070IDG ( Sí , me encantan las pantallas bonitas: D)

• Tipo: IPS LCD
• Resolución: 1280x800
• Tamaño: 7 pulgadas diagonal
• Voltaje de funcionamiento: 9-12 V (mejor a 12 V)
• Consumo: 190-210 mA (brillo completo) (indicado por la fuente de alimentación de banco)
• Interfaz de pantalla: Incluye placa de interfaz de HDMI, VGA, 2 x AV.

Amplificador de audio PAM8403

• 2 canales
• Salida: salida de 3 W por canal a 4 ohmios.
• Voltaje: 5V

Las baterias

Logré obtener 6 x 18650 Baterías de una vieja computadora portátil. Después de algunas búsquedas, parece ser Sony SF US18650GR 2400mAH baterías de iones de litio. Así que llegué a la conclusión de que esto parece bastante bueno para empezar, tres de ellos.

El problema

Quería usar esta batería 3S con un BMS. Después de obtener el BMS, justo cuando estaba a punto de armar el paquete, investigué un poco más.

Parece que los BMS NO equilibran las células. Pensé que, dado que tiene una protección de bajo y sobrecarga, cargará todas las celdas a 4.2V cada una, cuando la celda esté llena pero las demás no, dejará de cargar esa celda en particular y continuará en las celdas que no están t lleno. Pero parece que estoy equivocado, y todavía puede estar fuera de balance.

Me preguntaba ... la mayoría de los dispositivos de consumo que usamos, simplemente usan un cargador / fuente de alimentación de CC para recargar dispositivos, como computadoras portátiles o altavoces portátiles, etc. Sin duda, deben haber diseñado un circuito de equilibrio dentro de la batería o en el dispositivo, ¿o tampoco están cargando el saldo?

La mayoría de los tutoriales mencionan que el uso de un cargador de equilibrio con un conector de equilibrio es la única forma de mantener su rendimiento. Me parece bastante incómodo llevar un cargador balanceado y quitar la batería del dispositivo para recargarla.

Mi pregunta es ... ¿es posible diseñar un paquete de baterías que tenga las características de protección necesarias, como protección contra subvoltaje / sobretensión y sobrecorriente, y diseñarlo de manera que se cargue a través de un simple cargador de barril de CC?

¿O se está cargando el saldo ... algo que no es completamente necesario?

Realmente tengo miedo de usar baterías de litio. No quiero ponerme a mí ni a nadie en peligro.

Mis posibles soluciones

Como no tengo mucha experiencia con las baterías de litio, y para mí, parece que el equilibrio es muy crítico. Pensé en algunas soluciones que espero que estén bien para hacer, ¡agradezco su opinión sobre ellas!

Solución A : use solo un paquete 1S3P (o más en paralelo) en su lugar y use un cargador USB 5V basado en TP4056 . Emparejamiento con 3 convertidores BOOST para alimentar el LCD, PS2 y otros dispositivos electrónicos a sus propios voltajes, CON un 1S BMS. (Mi preocupación es que es posible que mi batería no pueda manejar el consumo actual).

Soy consciente de que también tendré que hacer cálculos basados ​​en la eficiencia de los convertidores de impulso, para obtener un consumo de corriente preciso de las baterías.

Solución B : mi método inicialmente decidido, creo que el diagrama se explica por sí mismo. Pero dudo en usar este método porque descubrí que no equilibra las células (y arruina su vida) y puede ser peligroso.

Solución C - Proteja individualmente cada CELDA con un 1S BMS, y use un 3S BMS juntos. Suena ridículo, supongo. Pero de alguna manera creo que funcionará, pero no tan bueno o no sería recomendable.

Solución D : el método equilibrado adecuado, que necesitaría el uso de un cargador de equilibrio voluminoso y la incapacidad de usar el dispositivo mientras se carga (se necesita retirar el paquete para cargarlo). Es realmente inconveniente, en mi opinión.

Bueno, gracias por leer, espero que no haya sido demasiado largo. Realmente espero obtener una respuesta de esto de una vez por todas. Como no suelo preguntar, solo investigo. Ahora realmente necesito ayuda, ya que puede ser peligroso si esto sale mal.

¡Déjame saber qué piensas y qué solución es la mejor! Trataré de responder de la mejor manera posible.

¡También estoy ansioso por saber qué errores podría haber en mis 'posibles soluciones'! Para poder evitarlos o corregirlos en el futuro.

Una vez más, muchas gracias.

Logré obtener 6 x 18650 Baterías de una vieja computadora portátil.

Este es tu primer problema. Esas baterías viejas probablemente estén cansadas y tendrán dificultades para suministrar la corriente requerida. Las células individuales pueden tener diferentes resistencias internas y capacidades, por lo que se recomienda el equilibrio.

Solución A: use solo un paquete 1S3P (o más en paralelo) en su lugar y use un cargador USB 5V basado en TP4056.

Mala idea. La batería se cargará muy lentamente y el amplificador desperdiciará energía. El paquete y el cableado tendrán que manejar 14A + corriente de descarga.

Solución B (BMS y cargador '12 .6V ')

Si el BMS incluye el equilibrio, entonces debería funcionar, siempre que el cargador '12 .6V 'esté diseñado para celdas de litio de 3.7V. Sin equilibrio, algunas celdas podrían alcanzar el voltaje máximo antes que otras y luego el BMS terminaría la carga antes de tiempo, resultando en una batería parcialmente desequilibrada y desequilibrada.

El BMS no se cortará con la descarga hasta que al menos una celda haya caído a un voltaje peligrosamente bajo. Después de unos pocos ciclos, las células comenzarán a morir. Para proteger la batería, debe instalar una alarma o corte que no permita que ninguna celda descienda por debajo de 3.2V.

Solución C: proteja individualmente cada CELDA con un 1S BMS, y use un 3S BMS

Exceso, pero quizás (dependiendo de los equilibradores) ¡no es suficiente! Muchos equilibradores funcionan según el principio de evitar la corriente de carga cuando la celda alcanza el voltaje máximo (4.2V). El problema con este método es que si el equilibrador no puede omitir toda la corriente, la celda continuará sobrecargada (hasta que se active el circuito de protección).

Solución D: el método equilibrado adecuado, que necesitaría un cargador de equilibrio voluminoso

Nuevamente, qué tan bien funcionará esto depende del cargador en particular. Algunos contienen 3 circuitos aislados que cargan cada celda individualmente. Este es el método más confiable para cargar la balanza, pero el panel de control tiene que comunicarse con los 3 cargadores mientras mantiene el aislamiento, por lo que se usa principalmente en cargadores simples de baja gama que pueden no ser confiables.

Los cargadores de equilibrio más sofisticados tienen una pantalla LCD y son completamente programables. Sus equilibradores generalmente funcionan durante todo el ciclo de carga, por lo que las células comienzan a equilibrarse antes de alcanzar el voltaje máximo, pero la mayoría de ellas tienen equilibradores relativamente débiles. La principal ventaja es que la pantalla LCD muestra los voltajes de las celdas, por lo que puede reducir la velocidad de carga para ayudar a equilibrar el paquete si es necesario. La pantalla también muestra cuánta carga se aplica, para que pueda medir la salud del paquete.

Un buen cargador de equilibrio puede ser más voluminoso, pero será más potente y le dará mucho más control y flexibilidad. Muchos también pueden hacer baterías Nicad / NiMH, LiFPO4 y plomo ácido. Un cargador puede ser todo lo que necesita para cargar muchos dispositivos diferentes.

Creo que malinterpretas cómo tu BMS equilibra las celdas durante la carga.

Para un BMS de 3 celdas, generalmente hay FET en cada celda. Cuando una celda se está acercando a la carga completa, el FET se usa para evitar parte de la corriente de carga (por lo general, no apaga la carga a la celda individual). El bypass de corriente de equilibrio suele ser una fracción muy pequeña de la corriente de carga ... tal vez tan baja como 1/10 de la corriente de carga del paquete, pero esto es suficiente para compensar diferencias relativamente pequeñas en las celdas. Además de poder evitar algo de corriente alrededor de una celda determinada, el BMS puede apagar la corriente de carga de todo el paquete.

Para las implementaciones de BMS donde la corriente de carga se eleva (muchos Amps) utilizan una tecnología de bomba de carga para desviar la energía de una celda de sobrecarga a una celda de baja carga o de regreso al condensador de suministro. Me gusta esto de Linear. Esto mejora la eficiencia energética, pero este no es el BMS típico que compra en Ebay con un simple desvío de carga.

Lea esto para una introducción a los métodos BMS.

El BMS que muestra es una unidad de umbral de voltaje simple. Hay otros (igual de simples) que equilibran los paquetes 2S, 3S, 4s y 5S. Aquí hay un ejemplo para 3S:

Este tipo (en Ebay) tiene una gran cantidad de placas (calidad desconocida, por supuesto), pero vale la pena mirar los detalles de la placa para ver qué variaciones de las placas implementan métodos de sobrecarga (sobretensión de equilibrio) y subtensión o protección contra cortocircuitos para celdas múltiples paquetes

Suponiendo que su 3 Cell BMS es capaz de controlar la sobrecarga, su método B) parece bastante apropiado para su batería.

Si va a cargar baterías de litio en serie, entonces sí, necesita equilibrarlas.

Puede encontrar fácilmente circuitos de carga de saldo listos para la venta en Internet. También es posible recuperar uno, por ejemplo, de una batería de computadora portátil. Ninguna de estas soluciones tiene que ser particularmente voluminosa.

Diseñar el suyo es ciertamente posible, pero ese es un proyecto en sí mismo. Entonces a sus soluciones:

• La solución A es fácil, segura (siempre que tenga suficientes baterías en paralelo) y viable, pero necesita un convertidor de refuerzo robusto, y no será la más eficiente.

• Si la solución B no equilibra las células, no me parece bien.

• La solución C parece torpe, pero lo que funciona, funciona. Una pregunta que surge es cuando uno de los 1S BMS detecta sobrevoltaje, ¿qué hace? ¿Cómo se comportará en el circuito general? Si se abre el circuito, eso significa que las otras dos baterías también dejarán de cargarse.

• La solución D es la forma correcta de hacerlo IMO. Un cargador de balanza dedicado en una placa de circuito no es necesariamente torpe, puede ser fácilmente más pequeño que la Solución C.