Kỳ 1: Các bước tự đóng pin lithium từ các cell pin lẻ

Bước 1: Chọn mạch cân bằng BMS

Nếu nói pin Lithium Ion là trái tim của viên pin, thì bo mạch chủ (PCB) là bộ não. Đây là bo mạch chủ mà tôi đã sử dụng. Nó có giá 150 nghìn. Rất dễ để hàn dây vào PCB. Nó được thiết kế để ngăn chặn chất lỏng hàn tràn ra ngoài bảng mạch.

Bo mạch chủ có nhiều loại khác nhau tùy thuộc vào số lượng cell, điện áp và dung lượng.

Dưới đây là thông số kỹ thuật cho bo mạch chủ mà tôi đã sử dụng và tôi sẽ giải thích ý nghĩa của từng thông số…

Chỉ tiêu kỹ thuật về điện:

• Điện áp bảo vệ quá sạc cho một cell: 4,35V
• Điện áp bảo vệ quá xả cho một cell: 2,40V
• Bảo vệ dò quá dòng: 4-6A
• Dòng cung cấp: Tối đa 30uA
• Bảo vệ ngắn mạch
• Trở kháng mạch bảo vệ: <=50mohms

Bo mạch chủ ngăn chặn quá sạc vì hóa học ion lithium mỏng manh của viên pin có thể bị hư hỏng nếu sạc với điện áp quá cao và PCB sẽ ngắt nguồn đến các cell nếu bạn làm điều đó. Điều này không phải là vấn đề nếu bạn sạc bằng bộ sạc cân bằng thông minh. Nếu bạn sạc một cell với 4,2 volt, thì điện áp của cell sẽ không bao giờ vượt quá 4,2 volt, ngay cả khi bạn sạc cell trong vài tuần. Tuy nhiên, bạn vẫn không muốn sạc một cell vượt quá điểm đã được sạc. Một bộ sạc thông minh sẽ tắt nguồn sau khi hoàn thành việc sạc.

Nhiều viên pin có thể được xả hết đến mức không còn điện áp, nhưng điều này không xẩy ra khi có mạch BMS này. Nếu điện áp của một viên pin ion lithium giảm xuống 0, hoặc thậm chí dưới 2 volt, nó sẽ bị hư hỏng và không bao giờ được sạc lại. Điện thoại di động cũng có bảo vệ tương tự.

Bước 2: Chọn cell pin

Pin và cell pin được sử dụng thay thế cho nhau nhưng điểm khác biệt là cell là phần không thể chia cắt nhất của pin để lưu trữ năng lượng và pin có thể được tạo thành từ nhiều cell. Pin này được làm bằng 16 cell. Cấu hình được gọi là 4S4P. Điều đó có nghĩa là 4 chuỗi nối tiếp và 4 song song. 1S4P có nghĩa là dung lượng được nhân bốn nhưng điện áp vẫn giữ nguyên. 4S1P có nghĩa là dung lượng không đổi nhưng điện áp được nhân bốn lần. 4S4P có nghĩa đây là loại pin có điện áp gấp 4 lần và dung lượng gấp 4 lần một cell. Cell 18650 mới nhất là 2,6 amp giờ. 4S1P là 16,8 volt và 2,6 amp giờ. 4S2P là 16,8 volt và 5,2 amp giờ. 4S4P là 16,8 volt 10,4 amp giờ. Cho rằng đây là những loại pin đã qua sử dụng, nên tôi sẽ xếp nó khoảng 8 amp giờ khiêm tốn hơn cho nó. 18650 giảm xuống còn 80% công suất sau 200 chu kỳ. Bạn có thể kiểm tra công suất chính xác trên máy của mình nếu bạn có đồng hồ đo watt.

Các cell này là một định dạng phổ biến, do đó có sẵn và rẻ tiền, được gọi là 18650s vì chúng có kích thước 18mm x 65mm. Tesla cũng sử dụng 6800 cell 18650 trong xe Tesla Roadster! Anh trai tôi làm việc tại một trường đại học nơi anh ấy có quyền sử dụng thùng rác điện tử. Máy tính xách tay cũ thường được cung cấp bởi các cell này. Thường thì bạn có thể tra cứu ngày sản xuất và dung lượng bằng cách tra cứu số ID trên các ô. Không có cách nào để biết chúng đã trải qua bao nhiêu chu kỳ nhưng số tiền tiết kiệm được so với những chu kỳ mới lớn đến mức người ta dễ dàng bỏ qua hầu hết các vấn đề về thiếu sạc.

Có những chiếc 18650 trên mạng yêu cầu công suất lên tới 4,2 amp giờ và chúng có giá chỉ bằng một nửa so với những chiếc trên không gian pin. Công suất cao nhất của những năm 18650 trên không gian pin là 2,6 amp giờ. Tôi đã gọi cho một kỹ thuật viên và hỏi anh ta về những chiếc Ultrafire 18650 4,2 amp giờ này. Anh ấy nói rằng anh ấy chưa bao giờ nghe nói về Ultrafire và các cell 2,6 amp giờ đã là tiêu chuẩn của ngành trong nhiều năm. Tôi chưa thử pin Ultrafire và tôi không chắc liệu chúng có hoạt động cho dự án này hay không. Bạn có thể đọc thêm về họ trên Diễn đàn Candlepower.

Các cell mới có giá 170 nghìn mỗi cell mới trên không gian pin ở đây, vì vậy tôi đã tiết kiệm được 2.800.000 bằng cách tìm những cell đã sử dụng. Nếu bạn không thể tìm thấy pin cũ miễn phí, đôi khi bạn có thể tìm thấy những chiếc 18650 đã qua sử dụng trên ebay.

Bước 3: Chọn khay giữ cell pin hay còn gọi là giá đỡ cell pin

Nếu bạn mua một gói nhiều cell pin, nó sẽ được bọc trong màng co và các cell sẽ được hàn tại chỗ với nhau. Điều này làm cho chúng nhỏ hơn và nhẹ hơn một chút so với pin của tôi nhưng chúng không thể sử dụng được. Các nhà đóng gói chuyên nghiệp sử dụng máy hàn điểm. Đây là máy hàn tại chỗ làm tại nhà. Bạn cũng có thể thử hàn tab. Điều này dễ dàng hơn và rẻ hơn so với hàn điểm nhưng không dễ dàng hoặc an toàn như giá đỡ pin.

Giá đỡ pin là một lựa chọn tốt hơn nhiều vì bạn có thể dễ dàng loại bỏ các tế bào nếu chúng chết. Điều này rất có thể xảy ra vì chúng tôi đang sử dụng pin đã qua sử dụng.

Hàn các tiếp điểm ở phía sau lại với nhau để tất cả các cực dương được kết nối với các cực dương khác và thực hiện tương tự với các cực âm. Cuối cùng, bạn sẽ có hai dây đi ra, một pos và một neg. Có 4 cell trong giá đỡ này nhưng nó sẽ hoạt động như một cell sau khi được kết nối với PCB. Pin trong giá đỡ này sẽ ở cấu hình 1S4P.

Bạn có thể sử dụng bất kỳ số lượng cell nào miễn là bạn có một số chia hết cho 4. Nếu bạn có 8 ngăn chứa pin bốn cell và 32 ô, bạn có thể tạo một gói 4S8P. Nếu bạn chỉ có 4 ô, bạn có thể tạo gói 4S1P.

Bước 4: Chọn hộp chứa pin

Tôi tình cờ có một thùng đựng hồ sơ nhỏ có kích thước phù hợp với ruột của pin. Bạn có thể sử dụng bất cứ thứ gì. Tôi đề nghị một cái gì đó để giữ chặt pin để chúng không bị rung. Có 32 hố pin được giữ ở đó không có gì khác ngoài lò xo. Các dây cũng có thể rung ra khỏi các khối thiết bị đầu cuối. Vít chúng chặt chẽ. Đây chỉ là một mức giá nhỏ để trả cho khả năng phục vụ.

Tôi đã sử dụng một số đai ốc và bu lông để kết nối các khối đầu cuối với hộp dự án. Sử dụng bất kỳ kích thước nào phù hợp với các khối đầu cuối.

Đặt nhựa mỏng hoặc một số loại vật liệu cách nhiệt giữa các lớp pin. Các ngăn chứa pin được bao phủ bởi các vật kim loại nhọn có thể gây đoản mạch.

Bước 5: Đấu dây cho mạch BMS (PCB)

Có các thiết bị đầu cuối loại vít đã tạo điều kiện thuận lợi rất nhiều cho quá trình lắp ráp thử và sai của tôi. Thực hiện theo hướng dẫn này và mọi thứ sẽ diễn ra tốt đẹp. Khi bạn đã hoàn thành, sẽ vẫn không có nguồn điện nào phát ra từ P+ và P-. Chúng tôi sẽ khắc phục điều đó trong bước 7.

Để rõ ràng hơn, ý tôi không phải là cell 18650 riêng lẻ ở đây. Ý tôi là 4 cell 18650 trong ngăn chứa pin. Đó là một cell duy nhất khi có liên quan đến PCB.

• Ô 1 + đi đến B+
• Ô 1 – chuyển đến B1-
• Ô 2 + đi đến B1-
• Ô 2 – chuyển đến B2-
• Ô 3 + đi đến B2-
• Ô 3 – chuyển đến B3-
• Ô 4 + đi đến B3-
• Ô 4 – đi đến B-

dây nguồn chính được kết nối với P + và P-

Để sạc pin bạn tìm một số đầu cắm loại 4S JXT. Bạn có thể lấy chúng ở đây. Đặt dây màu đỏ vào cùng một vị trí mà vị trí cell 1 và vị trí B từ PCB được nối vào khối thiết bị đầu cuối. Nối phần còn lại của dây màu đen theo thứ tự các cell còn lại.