DIY 4S लिथियम बैटरी पैक BMS के साथ: 6 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

मैंने लिथियम आयन बैटरी और बैटरी पैक पर एक से अधिक ट्यूटोरियल या कैसे-कैसे मार्गदर्शन देखा है और पढ़ा है, लेकिन मैंने वास्तव में ऐसा कोई नहीं देखा है जो आपको बहुत सारे विवरण देता हो। एक नौसिखिया के रूप में, मुझे अच्छे उत्तर खोजने में परेशानी हुई, इसलिए इसमें से बहुत कुछ परीक्षण और त्रुटि (और स्पार्क्स) था।

जब मैंने एक परियोजना के लिए १८६५० लिथियम आयन कोशिकाओं में से एक बैटरी पैक बनाने का फैसला किया, तो मैंने अपनी पुरानी लैपटॉप बैटरी को अलग कर लिया, बैटरी निकाल ली, उन्हें धातु की पट्टियों के साथ एक बैटरी पैक में मिला दिया। हालाँकि, मैंने अपने पहले प्रयास में सीखा कि यह इतना आसान नहीं था। लिथियम आयन बैटरी निकल मेटल हाइड्राइड, लेड एसिड या निकल कैडमियम बैटरी की तरह नहीं होती हैं। वे ओवर डिस्चार्जिंग, ओवर चार्जिंग और शॉर्ट सर्किट के प्रति संवेदनशील होते हैं, और उन्हें ओवरहीटिंग, पिघलने या विस्फोट से बचाने के लिए विशेष देखभाल की आवश्यकता होती है।

उनका उपयोग क्यों करें? वे परियोजनाओं के लिए वास्तव में महान हैं क्योंकि उनके पास अन्य केमिस्ट्री की तुलना में अधिक वोल्टेज है और बहुत अधिक ऊर्जा रखते हैं, जिसका अर्थ है कि आप उनमें से कम का उपयोग कर सकते हैं यदि आप निकल धातु हाइड्राइड या निकल कैडमियम कोशिकाओं (केवल 1.2 वोल्ट) का उपयोग कर रहे थे। पावर टूल बैटरी और इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी इसी कारण से लिथियम आयन सेल से बनी होती हैं। वे सभी आकार और आकार और क्षमता में आते हैं। उच्च गुणवत्ता वाले सेल 20 एम्पीयर से अधिक की उच्च डिस्चार्ज दरों का सामना कर सकते हैं, और कई सेल कॉन्फ़िगरेशन में अच्छी तरह से काम कर सकते हैं। यदि आप चारों ओर देखते हैं तो आप उन्हें सस्ते या मुफ्त में भी प्राप्त कर सकते हैं क्योंकि लगभग हर लैपटॉप में लिथियम आयन बैटरी होती है जिसे लोग कभी-कभी फेंक देते हैं क्योंकि यह "मृत" है, लेकिन इसमें बहुत सारी जान बची हो सकती है।

मैं एक 4S2P पैक बना रहा हूं जिसमें श्रृंखला में 4 सेल हैं, और 2 समानांतर में 8 सेल हैं। यह आपको 16.8 वोल्ट का पूर्ण चार्ज वोल्टेज, नाममात्र 14.8 वोल्ट, और 12 वोल्ट की डिस्चार्ज रेटिंग देगा, और श्रृंखला कोशिकाओं की क्षमता को दोगुना कर देगा। इसमें बैटरी प्रबंधन प्रणाली भी है, जो कोशिकाओं की सुरक्षा और इसे ठीक से काम करने के लिए आवश्यक है। मैं इस परियोजना को लगभग $20 USD में पूरा करने में सक्षम था। इसके अलावा, मैंने इसे बनाया!

तो चलो शुरू हो जाओ! मेरे द्वारा उपयोग की जाने वाली सामग्री के लिंक शामिल किए जाएंगे।

चरण 1: सामग्री, उपकरण और सुरक्षा

लिथियम आयन कोशिकाएं काफी हानिरहित होती हैं, लेकिन आपको कुछ सावधानियां बरतने की जरूरत है। उन्हें छोटा करने से बचें, और टांका लगाने वाले लोहे और उपकरणों से सावधान रहें।

टूल्स के लिए, आपको एक सोल्डरिंग आयरन चाहिए जो कम से कम 30 वाट का हो, एक डिजिटल मल्टीमीटर, चाकू या वायर स्ट्रिपर्स, साइड कटर या फ्लश कटर।

इसके बाद, इस तरह के कुछ अच्छी गुणवत्ता वाले सोल्डर: https://www.ebay.com/itm/Kester-44-Rosin-Core-Sold… यह कुछ बेहतरीन है जो आप इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए प्राप्त कर सकते हैं।

अन्य आवश्यक वस्तुएं हैं, निश्चित रूप से, कुछ 18650 लिथियम आयन बैटरी, या तो एक पुराना लैपटॉप पैक, या कुछ इस तरह:

इस तरह शुद्ध निकल स्ट्रिप्स:

बैटरी प्रबंधन प्रणाली/बोर्ड:

4S बैलेंस प्लग कनेक्टर:

डीन टी-टाइप कनेक्टर (या XT60 कनेक्टर):

बैटरी पैक को चार्ज करने के लिए बैलेंस चार्जर:

अन्य विविध आइटम थे 18 गेज (1.02 मिमी व्यास), 26 गेज (.40 मिमी व्यास) से 24 गेज (.51 मिमी) तार, मास्किंग टेप, और या विद्युत टेप, या हीट सिकुड़ फिल्म।

चरण 2: बैटरी

सबसे पहले, आपको कुछ 18650-आकार की लिथियम आयन बैटरी की आवश्यकता होगी। क्योंकि मैं यह सस्ता कर रहा हूं, मैंने पुरानी लैपटॉप बैटरी की तलाश की, और थ्रिफ्ट डिपो में $ 3 से कम के लिए 9-सेल डेल पैक पाया। यह पैक कुछ अच्छी गुणवत्ता वाले लाल सान्यो ब्रांड की कोशिकाओं से बना था। मैंने डेटा शीट की जाँच की और वे 2200 एमएएच क्षमता के काफी मानक हैं और 4 एम्प्स डिस्चार्ज करंट के लिए रेट किए गए हैं। बुरा नहीं। हां, वे काफी हद तक मृत थे (प्रत्येक सेल में 2 वोल्ट से कम), लेकिन मैं उन्हें पुनर्जीवित करने में सक्षम था। मैं एक और निर्देश योग्य बना रहा हूं जो आपको बताता है कि यह कैसे करना है। आप eBay या Amazon पर बिल्कुल नए सेल खरीद सकते हैं, लेकिन वे अच्छे ब्रांडों के लिए महंगे हो सकते हैं। उन लोगों से दूर रहें जो 5000 या 9800 एमएएच क्षमता का विज्ञापन करते हैं। वे शायद ब्रांड सेल हैं जो कारखाने में गुणवत्ता नियंत्रण परीक्षणों में विफल रहे हैं और इनमें 1000 या 900 एमएएच क्षमता भी हो सकती है। उन्हें फिर से ब्रांडेड किया जाता है और छूट पर फिर से बेचा जाता है। यदि आपने एक पुरानी लैपटॉप बैटरी का उपयोग किया है, तो आपको पुराने कनेक्टरों को टर्मिनलों से निकालना होगा। ऐसा करने के लिए साइड कटर का इस्तेमाल करें।

चरण 3: कोशिकाओं को जोड़ना

आगे आपको कोशिकाओं को एक साथ चिपकाने का एक तरीका चाहिए। आप स्टील सोल्डर टैब या निकल स्ट्रिप्स का उपयोग कर सकते हैं। मैं शुद्ध निकल स्ट्रिप्स का उपयोग कर रहा हूं, निकल प्लेटेड स्टील का नहीं, क्योंकि उच्च करंट ड्रॉ में, स्टील में निकल की तुलना में अधिक प्रतिरोध होता है, जिससे हीट बिल्डअप हो सकता है। मैं उन्हें कोशिकाओं में टांका लगा रहा हूं। यह अनुशंसित तरीका नहीं है क्योंकि यदि आप टांका लगाने वाले लोहे को सेल पर बहुत लंबे समय तक रखते हैं, तो यह सेल को नुकसान पहुंचाएगा और इसकी क्षमता खो देगा। सबसे अच्छा तरीका इस तरह से एक उद्देश्य-निर्मित स्पॉट वेल्डर का उपयोग करना है:

हालाँकि, जब तक आप बहुत सारे बैटरी पैक नहीं बनाते हैं और एक के लिए $ 200 या अधिक खर्च करने का औचित्य साबित कर सकते हैं, सोल्डरिंग ठीक है। बस थोड़ा सावधान रहें।

टांका लगाने वाले लोहे के लिए, मैं कम से कम 30 वाट के लोहे और अच्छे सोल्डर की सलाह देता हूं। अच्छा सोल्डर महत्वपूर्ण है। इसके लिए सीसा रहित सोल्डर का प्रयोग न करें क्योंकि इसका गलनांक अधिक होता है। इसके अलावा, एक कमजोर सोल्डरिंग आयरन कोशिकाओं को निकल स्ट्रिप्स से ठीक से बांधने के लिए पर्याप्त गर्म नहीं होगा।

बैटरी पैक बनाने के लिए, हम श्रृंखला में 4 सेल ले रहे हैं और एक समानांतर सेल जोड़ रहे हैं, इसलिए हमारे पास प्रति सेल वोल्टेज और क्षमता से दोगुना है। कोशिकाओं को जोड़ने के बारे में कैसे जाना है, इसके लिए ऊपर दिया गया चित्र देखें। एकमात्र सीमित कारक यह है कि सभी कोशिकाओं को समान होना चाहिए। बीएमएस के साथ भी, असमान क्षमता एक सेल को असमान रूप से चार्ज और डिस्चार्ज करने का कारण बनेगी और इससे वह सेल और अन्य तेजी से विफल हो सकते हैं। यही कारण है कि लैपटॉप बैटरी का उपयोग करना अच्छा है, क्योंकि वे हमेशा एक साथ उपयोग किए जाते हैं।

कोशिकाओं को मिलाप करने के लिए, कोशिकाओं के सकारात्मक और नकारात्मक टर्मिनलों को मोटा करें और थोड़ी मात्रा में मिलाप लागू करें। इसके बाद, आरेखों में दिखाए गए अनुसार श्रृंखला/समानांतर कनेक्शन के लिए कोशिकाओं को उचित क्रम में व्यवस्थित करें। मैंने इसके लिए मास्किंग टेप के साथ कोशिकाओं को एक साथ टेप किया, लेकिन आप बैटरी स्पेसर का भी उपयोग कर सकते हैं।

कोशिकाओं को एक साथ जोड़ने के लिए निकल स्ट्रिप्स को सही लंबाई में काटें। मैंने इसके लिए कुछ साइड कटर का इस्तेमाल किया, लेकिन टिन के टुकड़े या शीट मेटल कटर भी काम करते हैं। पट्टी के प्रत्येक छोर पर सोल्डर लगाएं, और पट्टी को बैटरी टर्मिनलों में मिलाप करें। टांका लगाने वाले लोहे को बहुत देर तक न रखें, बस मिलाप को पिघलाने के लिए पर्याप्त है। मैंने अंतिम कनेक्शनों को सही ढंग से संरेखित करने के लिए टांका लगाने से पहले कोशिकाओं को एक साथ टेप किया।

चरण 4: बीएमएस बोर्ड और बैलेंस कनेक्शन

बैटरी पैक का अधिकतम लाभ उठाने और इसे समय से पहले विफल होने से बचाने के लिए, यह सुनिश्चित करने के लिए एक तरीका जोड़ना होगा कि वे सुरक्षित हैं और ठीक से चार्ज किए गए हैं। लिथियम आयन या बहुलक कोशिकाओं को कम या अधिक निर्वहन से संरक्षित करने की आवश्यकता होती है, जो वास्तव में खराब हो सकती है। यह एक बैटरी प्रबंधन प्रणाली/बोर्ड, या बीएमएस द्वारा किया जाता है। यह एक ऐसा उपकरण है जो कई सेल बैटरी के लिए बैटरी सुरक्षा को जोड़ता है जैसे हम निर्माण कर रहे हैं। इसे बैटरी प्रबंधन प्रणाली या संक्षेप में बीएमएस कहा जाता है। यह एक ऐसा उपकरण है जो कोशिकाओं को ओवर और अंडर डिस्चार्जिंग, करंट स्पाइक्स और शॉर्ट सर्किट से बचाता है। विभिन्न सेल व्यवस्थाओं और अनुप्रयोगों के लिए बीएमएस बोर्डों के कई प्रकार और विन्यास हैं। मैं एक 10 amp कार्यशील धारा के लिए रेटेड 4S BMS बोर्ड का उपयोग कर रहा हूं, जो मेरे आवेदन (100 वाट एलईडी टॉर्च) के लिए ठीक है।

इसे जोड़ना आसान है। एक बार जब हमारी बैटरी को एक साथ मिला दिया जाता है, तो हमें एक मल्टीमीटर के साथ श्रृंखला की कोशिकाओं में वोल्टेज को मापने की आवश्यकता होती है। आपके पास बैटरी पॉजिटिव के लिए 14.8 वोल्ट, 3.7V वोल्ट, 7.4V वोल्ट और 11.1 वोल्ट होना चाहिए। 4S बैलेंस प्लग के लिए 5 कनेक्शन हैं: एक बैटरी पॉजिटिव या सेल #4 के लिए, एक नेगेटिव के लिए, सेल #1, सेल #2 और सेल #3। पैक के नकारात्मक पक्ष पर नकारात्मक जांच लगाकर और सभी कनेक्शनों को मापकर इन्हें मापें। एक बार जब वे सभी मेल खाते हैं, तो आप बीएमएस पर प्रत्येक कनेक्शन से बैलेंस तारों को सही पैड में मिला सकते हैं।

मैंने बैलेंस कनेक्शन के लिए 26 गेज तार (.40 मिमी व्यास) और बैटरी +/- और लोड आउटपुट के लिए 18 गेज (1.02 मिमी व्यास) का उपयोग किया क्योंकि वे लगभग 10 एम्पियर करंट को संभालेंगे। आप बैलेंस कनेक्शन के लिए छोटे तार का उपयोग कर सकते हैं क्योंकि वे शायद ही किसी करंट को हैंडल नहीं कर रहे हैं, बस कनेक्शन से संबंधित वोल्टेज। हालांकि इसके लिए मैं 26 गेज से नीचे नहीं जाऊंगा। एक बार जब आप पैक कनेक्ट कर लेते हैं, तो आप बैलेंस प्लग लीड को उचित बैटरी आउटपुट से कनेक्ट कर सकते हैं।

चरण 5: बैलेंस चार्जिंग

अब जब हमारे पास सब कुछ जुड़ा हुआ है, तो हम अपने पैक को चार्जर से जोड़ सकते हैं और सुनिश्चित कर सकते हैं कि यह चार्ज हो। इस तरह आपको पता चलेगा कि आपके कनेक्शन गलत हैं या नहीं, क्योंकि आपका चार्जर चार्ज नहीं करेगा और आपको गलत वोल्टेज कनेक्शन के लिए चेतावनी देगा।

शुरू करने के लिए, हमें लिथियम बैटरी के लिए एक बैलेंस चार्जर चाहिए। इसके लिए कोई दूसरा चार्जर काम नहीं करेगा क्योंकि इसके लिए बैलेंस मोड होना जरूरी है! मैं SkyRC iMax B6 के चीनी क्लोन का उपयोग कर रहा हूं। नहीं, यह वास्तविक सौदा नहीं है, लेकिन मुझे प्रतिलिपि ठीक काम करने के लिए मिली। बैटरी को पॉजिटिव और नेगेटिव लीड को चार्जर से कनेक्ट करें। मेरे चार्जर में डीन टी-टाइप कनेक्टर के साथ केले के प्लग हैं जो विभिन्न कनेक्टरों से जुड़ते हैं। आप डीन या XT60 जैसे चार्जर प्लग में मगरमच्छ क्लिप या तार का उपयोग कर सकते हैं। मैं एक डीन कनेक्टर का उपयोग कर रहा हूं, और इसे बैलेंस बोर्ड पर आउटपुट से जोड़ा है। सुनिश्चित करें कि यह वह जगह है जहां आप चार्जर कनेक्ट करते हैं क्योंकि बीएमएस को खुद को सक्रिय करने के लिए 12.6 वोल्ट सिग्नल की आवश्यकता होती है। यदि आप इसे हटाने योग्य बैटरी बनाने का इरादा रखते हैं, तो आउटपुट को आपके डिवाइस द्वारा उपयोग किए जाने वाले किसी भी कनेक्टर को तार दें। मैं कुदाल कनेक्टर्स और डीन प्लग के साथ मेरा तार लगा रहा हूं क्योंकि यह ज्यादातर मेरे प्रोजेक्ट पर स्थायी रूप से लगाया जाएगा।

आपका चार्जर अलग हो सकता है, लेकिन यह SkyRC iMax B6 चार्जर के हर क्लोन के लिए काफी हद तक काम करता है। बैलेंस लीड को चार्जर के 4S सॉकेट में प्लग करें। यह केवल एक तरह से जाता है, और बैटरी के सकारात्मक और नकारात्मक पक्षों के लिए चिह्नित किया जाता है। चार्जर लीड कनेक्ट करें, और चार्ज मोड को "बैलेंस" पर सेट करें। सुनिश्चित करें कि चार्जर "4S" मोड पर भी सेट है। क्योंकि यह एक ४४०० एमएएच पैक है, मैं चार्ज करंट को १/२ या अधिकतम करंट रेटिंग से कम पर सेट करना पसंद करता हूं, इसलिए २ से २.२ एम्पियर। मैं 1.5 का उपयोग कर रहा हूं क्योंकि यह एक परीक्षण है। ये बैटरियां पूरी तरह से चार्ज होती हैं, इसलिए वोल्टेज अधिक होता है। जब यह चल रहा हो, तो आपको 4 श्रृंखला की कोशिकाओं को एक दूसरे के 0.1 से 0.2 वोल्ट के भीतर समान रूप से चार्ज होते हुए देखना चाहिए। जब चार्जिंग खत्म हो जाती है, तो सभी सेल एक ही वोल्टेज पर होने चाहिए, जो कि 4.2 वोल्ट है। पैक को 16.8 वोल्ट का पूर्ण चार्ज वोल्टेज पढ़ना चाहिए। जब यह नाममात्र वोल्टेज पर होता है, तो यह 14.8 वोल्ट (3.7 वोल्ट प्रति सेल) होता है। अगर आप इसे पहली बार चार्ज कर रहे हैं, तो पहले चार्ज के लिए कम करंट सेटिंग से शुरू करें, फिर जब आप इसे दोबारा चार्ज करें तो इसे बढ़ा दें।

चरण 6: निष्कर्ष

इतना ही! आपने लागत के एक अंश के लिए 4S 5000 mAh LiPo पैक के समान एक कार्यात्मक और विश्वसनीय लिथियम आयन बैटरी बनाई है! हां, आपको चार्जर की जरूरत है, लेकिन अगर आपके पास एक पुरानी लैपटॉप की बैटरी पड़ी है, कुछ तार, चार्जिंग प्लग और सोल्डर टैब हैं, तो आपको जाने के लिए केवल बीएमएस की जरूरत है, जिसकी कीमत लगभग $ 10 यूएसडी या उससे कम है यदि आप इसे खरीदते हैं। चीन। इसने मुझे लगभग $ 24 USD का खर्च दिया। यह और भी सस्ता होगा अगर मुझे यह सब चीन से मिल जाए, लेकिन मैं यहां आने के लिए एक महीने तक इंतजार नहीं करना चाहता था! मेरे पास चार्जर, सोल्डरिंग आयरन, मल्टीमीटर, सोल्डर, टूल्स और तार पहले से ही थे, इसलिए मुझे बस इतना ही खरीदना था:

लैपटॉप की बैटरी

बीएमएस बोर्ड

बैलेंस प्लग

निकल स्ट्रिप्स

यह लीपो पैक खरीदने से सस्ता था और अधिक व्यावहारिक था क्योंकि मुझे अपने प्रोजेक्ट में फिट होने के लिए कुछ चाहिए था। इसके अलावा, यह मजेदार है और मैंने इसे करते हुए बहुत कुछ सीखा!

मुझे आशा है कि आपको यह मार्गदर्शिका पसंद आई होगी और सबसे बढ़कर, मुझे आशा है कि आप इसे पढ़ने से पहले जितना जानते थे उससे कहीं अधिक जानते हैं। यह मेरा पहला प्रयास है, इसलिए कृपया टिप्पणी करें और मुझे बताएं कि मैंने कैसे किया, या भविष्य के लिए बेहतर हो सकता है! पढ़ने के लिए धन्यवाद!