نحوه ساخت یک بسته باتری 12 ولتی با استفاده از سلول های Li-ion

بسته باتری لیتیوم یونی 12 ولتی DIY

ما در این پست یک بسته باتری لیتیوم یونی 12 ولتی 2000 میلی آمپر ساعتی خواهیم ساخت. ما با طراحی یک بسته باتری 3s شروع می کنیم، سپس BMS را به آن متصل می کنیم تا تمام عملکردهای BMS را اجرا کند. سلول های لیتیوم یون به دلیل چگالی انرژی بالا و ویژگی های قابل شارژ به طور فزاینده ای به عنوان بسته باتری برای بسیاری از کاربردها استفاده می شوند. با این حال، ما باید یک سلول Li-ion را با یک BMS پیوند دهیم تا مدار را از تخریب یا کاهش عمر سلول محافظت کنیم. در این آموزش، ما یک بسته باتری 3s ساده می سازیم و آن را به یک مدار BMS 3s 6 آمپر متصل می کنیم.

حدود 18650 سلول Li-ion

باتری 18650 یک باتری لیتیوم یونی با قطر 18 میلی متر و ارتفاع 65 میلی متر است. ارتفاع و قطر آن هر دو بزرگتر از اندازه AA است. آنها با باتری های سایز AA یا AAA سازگار نیستند. نوع باتری 18650 به دلیل قابلیت‌های سطح بالای خود، مانند سیکل شارژ بیش از 250 و افزایش چگالی انرژی، در دستگاه‌های تخلیه‌کننده شارژی و جریان بالا مفید است. به دلیل تطبیق پذیری آن، باتری لیتیوم یونی 18650 ممکن است در کاربردهای مختلفی از جمله خودروهای برقی/اسکوتر، پاوربانک ها و وسایل کاربردی مانند روشنایی اضطراری، چراغ های مشعل و غیره یافت شود.

این باتری به دلیل ویژگی های ایمنی، جریان خروجی بالا و ظرفیت انرژی در صنعت الکترونیک معروف است.

18650 ابعاد سلولی

اندازه استاندارد باتری 18650 18×65 میلی متر است.

• باتری 18650 65 میلی متر طول دارد
• باتری 18650 دارای قطر 18 میلی متر است

به طور خاص، طول آن 65 میلی متر و قطر آن 18 میلی متر است. با این حال، از نظر فنی، اندازه باتری 18650 با مقداری تحمل طول و قطر مجاز است. در برگه داده و مشخصات سلول لیتیوم یونی، می توانید مشخصاتی مانند 18±0.3mm 65±0.5mm را مشاهده کنید. به یاد داشته باشید که 18x65mm یک اندازه استاندارد است و بقیه توسط طراحان و سازندگان دستگاه و باتری انجام می شود. از آنجایی که ابزارها یا دستگاه های مختلف دیگر فناوری های محلی ایجاد شده را محدود می کنند، اندازه باتری 18650 مجاز است. که ممکن است نتواند طول و قطر صحیح باتری ها یا فضای نگهداری باتری را متناسب با دستگاه یا باتری لیتیومی 18650 تولید کند.

درباره BMS

یک سیستم مدیریت باتری (BMS) یک بسته باتری را نظارت می کند، مجموعه ای از سلول ها که به صورت الکتریکی در یک ردیف x ستون ماتریس گروه بندی شده اند تا محدوده خاصی از ولتاژ و جریان را برای پاسخ دوره ای معین به سناریوهای بار پیش بینی شده تامین کنند. نظارت یک BMS اغلب شامل موارد زیر است:

• محاسبه وضعیت شارژ
• محافظت در برابر ولتاژ و ولتاژ پایین برای سلول.
• شارژ تعادل
• مدیریت شارژ بسته باتری
• نظارت بر دمای بسته

نام “باتری” به کل بسته اشاره دارد. با این حال، عملکردهای نظارت و کنترل بر روی سلول‌ها یا گروه‌هایی از سلول‌ها که به عنوان ماژول‌ها در کل مجموعه باتری شناخته می‌شوند اعمال می‌شوند. سلول های قابل شارژ لیتیوم یون بالاترین چگالی انرژی را ارائه می دهند و در بسته های باتری برای اقلام مختلف مصرفی از جمله رایانه ها و خودروهای الکتریکی استفاده می شوند. در حالی که عملکرد خوبی دارند، اگر در خارج از یک منطقه عملیاتی نسبتاً باریک امن (SOA) استفاده شوند، ممکن است خشن باشند، با پیامدهایی از تخریب عملکرد باتری تا خطر واقعی. BMS شرح وظایف پیچیده ای دارد و پیچیدگی کلی و دامنه نظارت آن ممکن است شامل برق، دیجیتال، کنترل، حرارت و غیره باشد.

برای اطلاعات بیشتر در مورد BMS به این مقاله مراجعه کنید.

اکنون که اطلاعات کافی در مورد سلول لیتیوم یونی 18650 و BMS داریم، بیایید شروع به ساخت یک بسته باتری کنیم.

مواد مورد نیاز برای بسته باتری 12 ولت لیتیوم یون

• 18650 سلول Li-ion x 3
• 3S 6 آمپر BMS (سیستم مدیریت باتری)
• نوارهای نیکل روکش دار 0.15 میلی متری
• اتصال بارالل
• رابط 4 پین زن JST XH 2.54
• آستین انقباض حرارتی PVC 100 میلی متری

اتصالات برای بسته باتری 12 ولت با BMS

هر سلول 18650 را می توان تا 4.2 ولت شارژ کرد. برای ساخت یک بسته باتری 12.6 ولتی به سه سلول به صورت سری نیاز داریم. در شکل بالا، اتصالات نشان داده شده است.

BMS باید همانطور که در بالا نشان داده شد نصب شود.

برای متعادل کردن شارژ بسته باتری، یک مجموعه سیم اضافی باید با یک کانکتور زن JST XH به بسته باتری متصل شود.

برای مهر و موم کردن بسته باتری برای ایمنی و استحکام، از آستین 100 میلی متری PVC Heat Shrink Sleeve استفاده می کنیم و آن را دور بسته باتری جمع می کنیم. پس از اتمام کار، بسته باتری مانند شکل زیر خواهد بود.

کارایی

برای آزمایش عملکرد بسته باتری، آن را به یک بار جریان ثابت DC متصل کردیم که جزئیات آن را می‌توانید در اینجا بیابید .

ما جریان را روی یک آمپر ثابت قرار می دهیم و در زیر نتیجه آزمایش است.

• ولتاژ باتری بدون بار – 12.45 ولت
• ولتاژ باتری تحت بار 1 آمپر -12.20 ولت

از نمودار بالا می توان مشاهده کرد که وقتی یک بار 1 آمپری به بسته باتری متصل می شود، ولتاژ از 12.45 ولت به 12.20 ولت کاهش می یابد. قبل از اینکه BMS بسته را خاموش کند تا 9.2 ولت افت می کند تا از تخلیه بیش از حد سلول ها جلوگیری کند.

لینک منبع

https://circuitdigest.com/electronic-circuits/diy-12v-li-ion-battery-pack