Ничего не найдено :(
    В гостях у Самоделкина! » Электроника » Замена никель-кадмиевых элементов на литий-ионные

    Замена никель-кадмиевых элементов на литий-ионные




    Некоторое время назад вышел из строя аккумулятор на циркулярной пиле мастера. Пила была уже старой модели, и производитель перестал выпускать к данному инструменту запасные аккумуляторы. Встал вопрос приобретать новую пилу или попробовать заменить никель-кадмиевые батареи на литий-ионные.

    Инструменты и материалы:
    -Паяльник;
    -Точечная сварка;
    -5 литий-ионных элементов питания 18650;
    -Никелевая полоса;
    -Плата BMS с балансировкой ячеек;
    -Провод;
    -Чип резистор 51 кОм;
    -Стабилитрон, 22В;
    -Каптоновая лента;
    -МДФ;

    Шаг первый: аккумулятор
    Сначала нужно аккуратно вскрыть корпус аккумуляторной батареи. Аккумуляторная батарея состоит из 15 никель-кадмиевых элементов емкостью 1500 мАч. Номинальное напряжение никель-кадмиевого элемента составляет 1,2 В при номинальном рабочем напряжении от 1,3 до 1В. Это обеспечивает номинальное напряжение батареи 18 В (15 x 1,2 В) с диапазоном рабочего напряжения от 19,5 В до 15 В.

    Литий-ионный элемент имеет номинальное напряжение 3,7 В и номинальный диапазон рабочего напряжения от 4,2 В до 3В. Пять литий-ионных элементов обеспечат батарею напряжением 18,5 В с рабочим диапазоном от 21 до 15В. Блок из 5 последовательно соединенных литий-ионных элементов будет иметь примерно такой же диапазон рабочих напряжений, что и блок NiCd аккумуляторов.


    Пять литий-ионных ячеек свободно поместятся в корпусе и останется место для платы зарядки.

    Шаг второй: схема аккумуляторной батареи
    Аккумуляторная батарея имеет три контакта. Положительная и отрицательная клемма и клемма для зарядки. Терминал зарядки имеет последовательно включенный тепловой выключатель для отключения зарядного устройства, если аккумулятор перегревается во время зарядки.

    Замена никель-кадмиевых элементов на литий-ионные



    Шаг третий: ток двигателя
    Фактором, который необходимо учитывать при такой работе, является пусковой ток двигателя. На рисунке ниже представлена схема измерения пускового тока и рабочего тока двигателя без нагрузки. Показанный блок 5S 18650 был собран из элементов Sony-Fukushima US18659GR GP4. Эти элементы имеют максимальный непрерывный ток разряда всего 4 А и используются только для измерения тока двигателя. Измеренные значения тока будут использоваться для выбора ячеек, которые имеют максимальный ток разряда, необходимый для этого двигателя.

    На диаграммах показаны графики напряжения и тока аккумулятора во время запуска двигателя. Пиковый ток (синяя кривая) составляет 31,06 А (1,62 В / 0,049 Ом). Во время запуска напряжение батареи падает до 5В. Сопротивление двигателя составляет 0,102 Ом ((5.0-1.62)/33.06). Внутреннее сопротивление батареи составляет 0,151 Ом (5,0/33,06) или 0,03 Ом на ячейку.

    Измерение пикового тока в 31А является низким из-за относительно высокого сопротивления резистора считывания тока 0,05 Ом.
    Ток двигателя без нагрузки составляет около 3,1А.




    Шаг четвертый: выбор аккумуляторов
    Литий-ионные элементы для этого проекта требуют высокого номинального тока непрерывного разряда, а также спецификации сильноточного импульса. Ток, протекающий через двигатель, будет варьироваться от тока холостого хода до тока блокировки. Такие типы ячеек классифицируются как силовые.

    Аккумулятор Samsung INR18650-25R был бы идеальным аккумулятором для этого проекта, но на момент реализации проекта такие аккумуляторы отсутствовали в продаже.

    Тогда мастер решил использовать аккумуляторы Epoch 18650-3000P. Это элементы емкостью 3000 мАч, рассчитанные на непрерывный ток 15 А.

    Мастер собрал пакет 5S, используя ячейки Epoch. Ячейки склеены вместе с помощью термоклея. Соединяются отдельные элементы с помощью никелевые полосы толщиной 0,15 мм и шириной 8 мм, приваренных точечной сваркой к клеммам ячеек.

    Ячейки были заряжены примерно на 95% напряжением примерно 4,08 В на элемент, 20,4 В для пяти элементов, соединенных последовательно.
    Пиковый ток (синяя кривая на диаграмме №3) составляет 100,4 А (2,46 В / 0,0245 Ом). Напряжение на элементах упало до 12,8 В или 2,56 В на элемент (диаграмма №2). Рабочий ток двигателя составляет около 3,3 А (0,080 В / 0,0245 Ом) (диаграмма № 4).

    Эти измерения указывают на две проблемы с использованием ячеек 5S Epoch. Высокий пусковой ток и напряжение ячейки падает ниже порогового значения напряжения разряда схемы защиты батареи(PCM).





    Шаг пятый: схема защиты аккумулятора (PCM)
    Для защиты ячейки мастер использовал плату PCM с ограничением тока короткого замыкания 50А. Дополнительной функцией является защита от перегрузки по току с двумя значениями задержки, чтобы обеспечить высокий пусковой ток без активации функции отключения при перегрузке по току.

    Фото ниже представляет собой схему PCM, с подключенной нагрузкой. На следующем фото показана контактная площадка для установки перемычки задержки по перегрузки. Резисторы с сопротивлением 0,001243 Ом на PCM используются для измерения формы волны тока.
    Первоначальный тест проводился с разомкнутой перемычкой задержки перегрузки по току. Синяя кривая представляет собой форму волны тока, а отключение по перегрузке по току активируется примерно через 12 мс с пиковым током около 105А (130 мВ / 0,001243 Ом. ).

    Испытание было повторено с установленной перемычкой задержки отключения по току. Измерения напряжения батареи (желтый график) и тока (синий график). Задержка отключения при перегрузке по току увеличена примерно до 120 мс , что дает время, чтобы ток двигателя упал ниже порогового значения в 50А. Тестирование многократного пуска и холостого хода показало надежную работу устройства.







    Шаг шестой: модификации зарядного устройства
    Зарядное устройство, которое поставлялось с этим аккумулятором, является зарядным устройством постоянного тока. Измерение параметра зарядного устройства показало, что потребуется его модификация. Зарядный ток был измерен на уровне 1,31А в диапазоне напряжения батареи от 15В до почти 29В. Ток должен был отключиться при напряжении около 18,75В (15 никель-кадмиевых элементов x 1,25В на элемент). Вторая проблема заключалась в том, что напряжение холостого хода зарядного устройства составляло около 41В, что слишком много для зарядки этого типа аккумуляторной батареи.

    На рисунках следующих фото показаны изображения печатной платы зарядного устройства и схема, на которой зарядное устройство очерчено пунктирной линией.

    Напряжение холостого хода было снижено примерно до 26В путем замены стабилитрона ZD2 на стабилитрон 22В.
    Напряжение аккумулятора во время зарядки контролируется AD6610. Зарядка литий-ионного аккумулятора завершена, когда его напряжение составляет около 21,25 В (4,25 В на элемент). Резистор R71 был заменен на резистор 51К. На фото показано расположение резистора и стабилитрона.

    После этой доработки мастер протестировал зарядное и после успешного теста собрал его.




    Шаг седьмой: сборка аккумуляторной батареи
    После сборки аккумуляторного блока мастер обмотал батареи каптоновой лентой. Затем отрезал прямоугольник из МДФ и примотал к аккумуляторам. МДФ обеспечивает электрическую и механическую изоляцию печатной платы PCM и батареи.




    Дальше помещает батарею в корпус. На дно корпуса проложил полоску мягкого материала.
    Терминал зарядки имеет последовательно включенный тепловой выключатель, который отключает зарядное устройство, если аккумулятор нагревается во время зарядки. Термовыключатель крепится к батарее с помощью полоски каптонной ленты.

    Положительный провод от батареи подсоединяется к положительной клемме корпуса, а клемма P - к отрицательной клемме корпуса. Места соединения проводов закрываются термоусадочной трубкой.






    После сборки нужно зарядить батарею. Напряжение батареи после зарядки составило 20,95 В, или 4,19 В на элемент.

    Источник (Source)
    Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
    Подборки: BMS 18650

    Домашняя метеостанция на Raspberry Pi

    «Умное зеркало» с Google Ассистентом и беспроводной зарядкой

    10
    Идея
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    10
    Описание
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    10
    Исполнение
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    Итоговая оценка: 10 из 10 (голосов: 2 / История оценок)

    Добавить комментарий

    Привет, Гость!


    Зарегистрируйтесь

    Или войдите на сайт, если уже зарегистрированы...

    Войти

    Добавьте самоделку

    Добавьте тему

    Онлайн чат

    Последние комментарии

    Все комментарии