Paket Baterai Lithium 4S DIY Dengan BMS: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Saya telah melihat dan membaca lebih dari satu tutorial atau panduan cara tentang baterai lithium ion dan paket baterai, tetapi saya belum benar-benar melihat satu yang memberi Anda banyak detail. Sebagai seorang pemula, saya kesulitan menemukan jawaban yang bagus, jadi banyak dari ini adalah coba-coba (dan percikan).

Ketika saya memutuskan untuk membuat paket baterai dari 18650 sel lithium ion untuk sebuah proyek, saya membongkar baterai laptop lama saya, mengeluarkan baterai, menyoldernya bersama-sama dengan strip logam ke dalam baterai. Namun, saya belajar pada upaya pertama saya bahwa itu tidak mudah. Baterai lithium ion tidak seperti baterai nikel metal hidrida, asam timbal, atau nikel kadmium. Mereka sensitif terhadap pemakaian berlebih, pengisian berlebih, dan korsleting, dan membutuhkan perawatan khusus agar tidak terlalu panas, meleleh, atau meledak.

Mengapa menggunakannya? Mereka sangat bagus untuk proyek karena mereka memiliki tegangan lebih tinggi daripada bahan kimia lain dan menyimpan banyak energi, yang berarti Anda dapat menggunakan lebih sedikit dari mereka daripada jika Anda menggunakan sel nikel hidrida logam atau nikel kadmium (hanya 1,2 volt). Baterai perkakas listrik dan baterai kendaraan listrik terbuat dari sel lithium ion karena alasan itu. Mereka datang dalam segala bentuk dan ukuran dan kapasitas. Sel berkualitas tinggi dapat menahan tingkat debit tinggi lebih dari 20 amp, dan bekerja dengan baik dalam beberapa konfigurasi sel. Anda juga bisa mendapatkannya dengan harga murah atau gratis jika Anda melihat-lihat karena hampir setiap laptop memiliki baterai lithium ion di dalamnya yang terkadang dibuang orang karena “mati”, tetapi mungkin masih ada banyak kehidupan yang tersisa di dalamnya.

Saya sedang membangun paket 4S2P yang memiliki 4 sel secara seri, dan 2 secara paralel untuk 8 sel. Ini akan memberi Anda tegangan pengisian penuh 16,8 volt, nominal 14,8 volt, dan peringkat pengosongan 12 volt, dan menggandakan kapasitas sel seri. Ia juga memiliki sistem manajemen baterai, yang diperlukan untuk melindungi sel dan membuatnya tetap berfungsi dengan baik. Saya dapat menyelesaikan proyek ini dengan biaya sekitar $20 USD. Selain itu, saya berhasil!

Jadi, mari kita mulai! Tautan ke materi yang saya gunakan akan disertakan.

Langkah 1: Bahan, Alat, dan Keamanan

Sel ion lithium cukup tidak berbahaya, tetapi Anda perlu mengambil beberapa tindakan pencegahan. Hindari menyingkatnya, dan berhati-hatilah dengan besi solder dan peralatannya.

Untuk alatnya, Anda memerlukan besi solder minimal 30 watt, multimeter digital, pisau atau pemotong kawat, pemotong samping atau pemotong rata.

Selanjutnya, beberapa solder berkualitas baik seperti ini: https://www.ebay.com/itm/Kester-44-Rosin-Core-Sold… Ini adalah beberapa yang terbaik yang bisa Anda dapatkan untuk elektronik.

Barang-barang penting lainnya, tentu saja, beberapa baterai lithium ion 18650, baik paket laptop lama, atau beberapa seperti ini:

Strip nikel murni seperti ini:

Sistem/board manajemen baterai:

Konektor steker keseimbangan 4S:

Konektor tipe-T Deans (atau konektor XT60):

Pengisi daya seimbang untuk mengisi daya baterai:

Item lain-lain adalah 18 gauge (diameter 1,02 mm), 26 gauge (diameter 0,40 mm) hingga 24 gauge (0,51 mm), selotip, dan atau pita listrik, atau heat shrink film.

Langkah 2: Baterai

Pertama, Anda memerlukan beberapa baterai lithium ion ukuran 18650. Karena saya melakukan ini dengan murah, saya mencari baterai laptop lama, dan menemukan paket Dell 9-sel di depot barang bekas dengan harga kurang dari $3. Paket ini terdiri dari beberapa sel merek Sanyo merah berkualitas baik. Saya memeriksa lembar data dan kapasitasnya cukup standar 2200 mAh dan diberi nilai untuk arus pelepasan 4 amp. Tidak buruk. Ya, mereka hampir mati (di bawah 2 volt setiap sel), tetapi saya dapat menghidupkannya kembali. Saya membuat Instruksi lain yang memberi tahu Anda cara melakukan ini. Anda dapat membeli sel baru di eBay atau Amazon, tetapi harganya bisa mahal untuk merek yang bagus. Jauhi yang mengiklankan kapasitas 5000 atau 9800 mAh. Mereka mungkin adalah sel bermerek yang gagal dalam tes kontrol kualitas di pabrik dan mungkin memiliki kapasitas 1000 atau bahkan 900 mAh. Mereka diberi merek ulang dan dijual kembali dengan harga diskon. Jika Anda menggunakan baterai laptop lama, Anda harus melepas konektor lama dari terminal. Gunakan pemotong samping untuk melakukan ini.

Langkah 3: Menghubungkan Sel

Selanjutnya Anda membutuhkan cara untuk merekatkan sel-sel tersebut. Anda dapat menggunakan tab solder baja atau strip nikel. Saya menggunakan strip nikel murni, bukan baja berlapis nikel karena pada penarikan arus tinggi, baja memiliki ketahanan lebih tinggi daripada nikel, yang dapat menyebabkan penumpukan panas. Saya menyoldernya ke sel. Ini bukan cara yang disarankan karena jika Anda menahan besi solder pada sel terlalu lama, itu akan merusak sel dan menyebabkan kehilangan kapasitas. Cara terbaik adalah dengan menggunakan tukang las spot yang dibuat khusus seperti ini:

Namun, kecuali Anda membuat banyak paket baterai dan dapat membenarkan pengeluaran $200 atau lebih untuk satu, menyolder tidak masalah. Hati-hati.

Untuk besi solder, saya sarankan setidaknya besi 30 watt dan solder yang bagus. Solder yang baik sangat penting. Jangan gunakan solder bebas timah untuk ini karena memiliki suhu leleh yang lebih tinggi. Juga, besi solder yang lebih lemah tidak akan cukup panas untuk mengikat sel dengan benar ke strip nikel.

Untuk membangun paket baterai, kami mengambil 4 sel secara seri dan menambahkan sel paralel, jadi kami memiliki dua kali lipat tegangan dan kapasitas per sel. Lihat diagram di atas untuk mengetahui cara menghubungkan sel. Satu-satunya faktor pembatas adalah bahwa semua sel harus identik. Bahkan dengan BMS, kapasitas yang tidak sama akan menyebabkan satu sel melakukan pengisian dan pengosongan secara tidak merata dan ini dapat menyebabkan sel tersebut dan sel lainnya gagal lebih cepat. Inilah mengapa sebaiknya menggunakan baterai laptop, karena mereka selalu digunakan bersama-sama.

Untuk menyolder sel, kasarkan terminal positif dan negatif sel dan oleskan sedikit solder. Selanjutnya, atur sel ke dalam urutan yang benar untuk koneksi seri/paralel seperti yang ditunjukkan pada diagram. Saya merekatkan sel dengan selotip untuk ini, tetapi Anda juga dapat menggunakan spacer baterai.

Potong strip nikel dengan panjang yang benar untuk menghubungkan sel bersama-sama. Saya menggunakan beberapa pemotong samping untuk ini, tetapi potongan timah atau pemotong lembaran logam juga berfungsi. Oleskan solder ke setiap ujung strip, dan solder strip ke terminal baterai. Jangan memegang besi solder terlalu lama, cukup untuk melelehkan solder. Saya merekatkan sel bersama-sama sebelum menyolder koneksi akhir agar tetap sejajar dengan benar.

Langkah 4: Papan BMS dan Koneksi Saldo

Untuk mendapatkan hasil maksimal dari unit baterai dan menjaganya agar tidak gagal sebelum waktunya, kita perlu menambahkan cara untuk memastikan baterai terlindungi dan terisi daya dengan benar. Lithium ion atau sel polimer perlu dilindungi dari pemakaian yang kurang atau berlebihan, yang bisa sangat buruk. Ini dilakukan oleh sistem/papan manajemen baterai, atau BMS. Ini adalah perangkat yang menggabungkan perlindungan baterai untuk beberapa baterai sel seperti yang sedang kita buat. Ini disebut sistem manajemen baterai atau disingkat BMS. Ini adalah perangkat yang melindungi sel dari kelebihan dan kekurangan pemakaian, lonjakan arus, dan korsleting. Ada banyak jenis dan konfigurasi papan BMS yang berbeda untuk pengaturan dan aplikasi sel yang berbeda. Saya menggunakan papan BMS 4S dengan arus kerja 10 amp, yang baik untuk aplikasi saya (senter LED 100 watt).

Menghubungkannya mudah. Setelah baterai kita disolder bersama, kita perlu mengukur tegangan di sel-sel seri dengan multimeter. Anda harus memiliki 14,8 volt untuk baterai positif, 3,7 volt, 7,4 volt, dan 11,1 volt. Ada 5 koneksi untuk colokan keseimbangan 4S: satu untuk baterai positif atau sel #4, satu untuk negatif, sel #1, sel #2, dan sel #3. Ukur ini dengan meletakkan probe negatif di sisi negatif kemasan, dan ukur di seluruh sambungan. Setelah semuanya cocok, Anda dapat menyolder kabel keseimbangan dari setiap koneksi ke bantalan yang benar pada BMS.

Saya menggunakan kawat pengukur 26 (diameter 0,40 mm) untuk koneksi keseimbangan, dan pengukur 18 (diameter 1,02 mm) untuk baterai +/- dan keluaran beban karena mereka akan menangani hampir 10 amp arus. Anda dapat menggunakan kabel yang lebih kecil untuk koneksi keseimbangan karena mereka hampir tidak menangani arus apa pun, hanya tegangan masing-masing dari koneksi. Saya tidak akan pergi di bawah 26 gauge meskipun untuk ini. Setelah paket terhubung, Anda dapat menghubungkan kabel keseimbangan ke output baterai yang tepat.

Langkah 5: Pengisian Saldo

Sekarang setelah semuanya terhubung, kami dapat menghubungkan paket kami ke pengisi daya dan memastikannya terisi daya. Ini adalah bagaimana Anda akan tahu jika koneksi Anda salah, karena pengisi daya Anda tidak akan mengisi daya dan memperingatkan Anda untuk koneksi tegangan yang salah.

Untuk memulai, kita memerlukan pengisi daya keseimbangan untuk baterai lithium. Tidak ada pengisi daya lain yang berfungsi untuk ini karena perlu memiliki mode keseimbangan! Saya menggunakan tiruan Cina dari SkyRC iMax B6. Tidak, ini bukan yang sebenarnya, tetapi saya menemukan salinannya berfungsi dengan baik. Hubungkan kabel positif dan negatif baterai ke pengisi daya. Pengisi daya saya memiliki colokan pisang dengan konektor tipe T Deans yang terhubung ke berbagai konektor. Anda dapat menggunakan klip atau kawat buaya di colokan pengisi daya seperti Deans atau XT60. Saya menggunakan konektor Deans, dan menghubungkannya ke output di papan keseimbangan. Pastikan di sinilah Anda menghubungkan pengisi daya karena BMS membutuhkan sinyal 12,6 volt untuk mengaktifkan dirinya sendiri. Jika Anda bermaksud ini menjadi baterai yang dapat dilepas, maka sambungkan output ke konektor apa pun yang akan digunakan perangkat Anda. Saya memasang kabel milik saya dengan konektor sekop dan colokan Dekan karena sebagian besar akan dipasang secara permanen ke proyek saya.

Pengisi daya Anda mungkin berbeda, tetapi ini adalah cara kerjanya untuk hampir semua tiruan pengisi daya SkyRC iMax B6. Colokkan kabel keseimbangan ke soket 4S pada pengisi daya. Ini hanya berjalan satu arah, dan ditandai untuk sisi positif dan negatif baterai. Sambungkan kabel pengisi daya, dan atur mode pengisian daya ke "Balance". Pastikan pengisi daya juga disetel ke mode "4S". Karena ini adalah paket 4400 mAh, saya ingin mengatur arus pengisian ke 1/2 atau kurang dari nilai arus maks, jadi 2 hingga 2,2 amp. Saya menggunakan 1,5 karena ini adalah tes. Baterai ini cukup banyak terisi penuh, sehingga voltasenya tinggi. Saat sedang berjalan, Anda akan melihat 4 sel seri mengisi daya secara merata, dalam jarak 0,1 hingga 0,2 volt satu sama lain. Saat pengisian selesai, semua sel harus berada pada tegangan yang sama, yaitu 4,2 volt. Paket harus membaca tegangan muatan penuh 16,8 volt. Saat tegangan nominalnya 14,8 volt (3,7 volt per sel). Jika Anda mengisi daya untuk pertama kali, mulailah dengan pengaturan arus rendah untuk pengisian pertama, lalu naikkan saat Anda mengisi daya lagi.

Langkah 6: Kesimpulan

Itu dia! Anda telah membuat baterai lithium ion yang fungsional dan andal yang serupa dengan paket LiPo 4S 5000 mAh dengan biaya yang lebih murah! Ya, Anda memerlukan pengisi daya, tetapi jika Anda memiliki baterai laptop lama yang tergeletak di sekitar, beberapa kabel, colokan pengisi daya, dan tab solder, maka yang Anda butuhkan hanyalah BMS untuk memulai dengan biaya sekitar $10 USD atau kurang jika Anda membelinya dari Cina. Ini biaya saya sekitar $24 USD. Akan lebih murah jika saya mendapatkan semuanya dari China, tetapi saya tidak ingin menunggu sebulan untuk suku cadangnya sampai di sini! Charger, solder, multimeter, solder, alat, dan kabel sudah saya miliki, jadi saya hanya perlu membeli:

Baterai laptop

papan BMS

Colokan keseimbangan

Strip nikel

Itu lebih murah daripada membeli paket LiPo dan lebih praktis karena saya membutuhkan sesuatu yang sesuai dengan proyek saya. Selain itu, itu menyenangkan dan saya belajar banyak melakukannya!

Saya harap Anda menyukai panduan ini dan yang terpenting, saya harap Anda tahu lebih banyak daripada yang Anda lakukan sebelum membacanya. Ini adalah percobaan pertama saya, jadi tolong beri komentar dan beri tahu saya bagaimana saya melakukannya, atau bisa lebih baik untuk masa depan! Terima kasih sudah membaca!