Устройство для зарядки литий-ионные батареи 18650 своими руками в домашних условиях - Все об электрике

Устройство для зарядки литий-ионные батареи 18650 своими руками в домашних условиях

Содержание

Шаг 1: Комплектующие

Нам понадобятся несколько «запчастей» для нашего зарядного устройства:






  • печатная плата общего назначения
  • модуль TP4056
  • скрепки
  • коннектор
  • PCB выключатели
  • 3.7V Li-Ion аккумуляторы
  • Паяльник

Купить это всё можно в разных магазинах, особенно в зарубежных, как пример, Amazon или E-bay.

10 простых схем зарядок литий-ионных аккумуляторов и как правильно заряжать


Какое устройство следует использовать

Для подзарядки АКБ 18650 нужно использовать устройства с номинальным напряжением 4,2 В. Если литий-ионный накопитель планируется подключать к универсальному ЗУ, то оно должно быть оборудовано контроллером параметров и индикаторами окончания процесса.


Наиболее дешевые модели имеют 1-2 гнезда для батарей, максимальный ампераж до 1 А и номинальный вольтаж 4,2 В. Лучший вариант ЗУ для литиевых накопителей – интеллектуальное устройство, оборудованное измерителем напряжения на клеммах, функцией восстановления после глубокого разряда и защитой от превышения номинального вольтажа.

Шаг 2: Начинаем собирать




  • Возьмите печатную плату общего назначения и поместите батареи поверх платы;
  • Отметьте расстояние между краями батарей и их ширину печатной плате;
  • Разверните 8 канцелярских скрепок и используя плоскогубцы, вырезайте зажимы с краев, как видно на изображении выше;
  • Должно быть сделано в общей сложности 8 U-образных зажимов (в зависимости от количества заряжаемых батарей);
  • Вставьте U-образные зажимы в печатную плату, чтобы батареи можно было установить между зажимами;
  • Зажимы будут действовать как держатели батарей;
  • Кроме того, используйте оставшиеся части от скрепок, чтобы сделать боковые упоры;
  • Хорошо прикрепите зажимы на плате как показано на рисунке.

Примечание: убедитесь, что зажимы не подключены друг к другу во время пайки.

Можно ли заряжать литий-ионный аккумулятор без контроллера?

Да, можно. Однако это потребует плотного контроля за зарядным током и напряжением.

Вообще, зарядить АКБ, к примеру, наш 18650 совсем без зарядного устройства не получится. Все равно нужно как-то ограничивать максимальный ток заряда, так что хотя бы самое примитивное ЗУ, но все же потребуется.

Самое простейшее зарядное устройство для любого литиевого аккумулятора — это резистор, включенный последовательно с аккумулятором:Как зарядить 18650 без зарядки

Сопротивление и мощность рассеяния резистора зависят от напряжения источника питания, который будет использоваться для зарядки.

Давайте в качестве примера, рассчитаем резистор для блока питания напряжением 5 Вольт. Заряжать будем аккумулятор 18650, емкостью 2400 мА/ч.

Итак, в самом начале зарядки падение напряжение на резисторе будет составлять:

Ur = 5 — 2.8 = 2.2 Вольта

Предположим, наш 5-вольтовый блок питания рассчитан на максимальный ток 1А. Самый большой ток схема будет потреблять в самом начале заряда, когда напряжение на аккумуляторе минимально и составляет 2.7-2.8 Вольта.

Внимание: в данных расчетах не учитывается вероятность того, что аккумулятор может быть очень глубоко разряжен и напряжение на нем может быть гораздо ниже, вплоть до нуля.

Таким образом, сопротивление резистора, необходимое для ограничения тока в самом начале заряда на уровне 1 Ампера, должно составлять:

R = U / I = 2.2 / 1 = 2.2 Ом

Мощность рассеивания резистора:

Pr = I2R = 1*1*2.2 = 2.2 Вт

В самом конце заряда аккумулятора, когда напряжение на нем приблизится к 4.2 В, ток заряда будет составлять:

Iзар = (Uип — 4.2) / R = (5 — 4.2) / 2.2 = 0.3 А

Т.е., как мы видим, все значения не выходят за рамки допустимых для данного аккумулятора: начальный ток не превышает максимально допустимый ток заряда для данного аккумулятора (2.4 А), а конечный ток превышает ток, при котором аккумулятор уже перестает набирать емкость (0.24 А).

Самый главный недостаток такой зарядки состоит в необходимости постоянно контролировать напряжение на аккумуляторе. И вручную отключить заряд, как только напряжение достигнет 4.2 Вольта. Дело в том, что литиевые аккумуляторы очень плохо переносят даже кратковременное перенапряжение — электродные массы начинают быстро деградировать, что неминуемо приводит к потери емкости. Одновременно с этим создаются все предпосылки для перегрева и разгерметизации.

Если в ваш аккумулятор встроена плата защиты, о которых речь шла чуть выше, то все упрощается. По достижении определенного напряжение на аккумуляторе, плата сама отключит его от зарядного устройства. Однако такой способ зарядки имеет существенные минусы, о которых мы рассказывали в этой статье.

Защита, встроенная в аккумулятор не позволит его перезарядить ни при каких обстоятельствах. Все, что вам остается сделать, это проконтролировать ток заряда, чтобы он не превысил допустимые значения для данного аккумулятора (платы защиты не умеют ограничивать ток заряда, к сожалению).

Зарядка при помощи лабораторного блока питания

Если в вашем распоряжении имеется блок питания с защитой (ограничением) по току, то вы спасены! Такой источник питания уже является полноценным зарядным устройством, реализующим правильный профиль заряда, о котором мы писали выше (СС/СV).

Зарядка из лабораторного блока питания
Все, что нужно сделать для зарядки li-ion — это выставить на блоке питания 4.2 вольта и установить желаемое ограничение по току. И можно подключать аккумулятор.

Вначале, когда аккумулятор еще разряжен, лабораторный блок питания будет работать в режиме защиты по току (т.е. будет стабилизировать выходной ток на заданном уровне). Затем, когда напряжение на банке поднимется до установленных 4.2В, блок питания перейдет в режим стабилизации напряжения, а ток при этом начнет падать.

Когда ток упадет до 0.05-0.1С, аккумулятор можно считать полностью заряженным.

Как видите, лабораторный БП — практически идеальное зарядное устройство! Единственное, что он не умеет делать автоматически, это принимать решение о полной зарядке аккумулятора и отключаться. Но это мелочь, на которую даже не стоит обращать внимания.

Особенности зарядки китайскими модулями


Стандартный покупной зарядно-защитный модуль за 20 рублей для литиевого аккумулятора (ссылка на aliexpress) позиционируется продавцом как модуль для одной банки 18650. Может и будет заряжать любой литиевый аккумулятор вне зависимости от формы, размера и емкости до правильного напряжения 4,2 вольта (напряжение полностью заряженного аккумулятора, под завязку). Даже если это огромный литиевый пакет на 8000mah (разумеется речь идет про одну ячейку на 3,6-3,7v). Модуль дает зарядный ток 1 ампер, это значит что им можно без опаски заряжать любой аккумулятор емкостью от 2000mah и выше (2Ah, значит зарядный ток – половина емкости, 1А) и соответственно время зарядки в часах будет равно емкости аккумулятора в амперах (на самом деле чуть больше, полтора-два часа на каждые 1000mah). Кстати аккумулятор можно подключать к нагрузке уже во время заряда.

Важно! Если вы хотите заряжать аккумулятор меньшей емкости (например одну старую банку на 900mah или крошечный литиевый пакетик на 230mah), то зарядный ток 1А это много, его следует уменьшить. Это делается заменой резистора R3 на модуле согласно приложенной таблице. Резистор необязательно smd, подойдет самый обычный. Напоминаю, что зарядный ток должен составлять половину от емкости аккумулятора (или меньше, не страшно).

Но если продавец говорит, что этот модуль для одной банки 18650, можно ли им заряжать две банки? Или три? Что если нужно собрать емкий пауэрбанк из нескольких аккумуляторов?  МОЖНО! Все литиевые аккумуляторы можно подключать параллельно (все плюсы к плюсам, все минусы к минусам) ВНЕ ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЕМКОСТИ. Спаянные параллельно аккумуляторы сохраняют рабочее напряжение 4,2v а их емкость складывается. Даже если вы берете одну банку на 3400mah а вторую на 900 – получится 4300. Аккумуляторы будут работать как одно целое и разряжаться будут пропорциональной своей емкости.

Напряжение в ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ сборке ВСЕГДА ОДИНАКОВО НА ВСЕХ АККУМУЛЯТОРАХ! И ни один аккумулятор физически не может разрядиться в сборке раньше других, здесь работает принцип сообщающихся сосудов. Те, кто утверждают обратное и говорят что аккумуляторы с меньшей емкостью разрядятся быстрее и умрут – путают с ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ сборкой, плюйте им в лицо.

Важно! Перед подключением друг к другу все аккумуляторы должны иметь примерно одинаковое напряжение, чтобы в момент спаивания между ними не потекли уравнительные токи, они могут быть очень большими. Поэтому лучше всего перед сборкой просто зарядить каждый аккумулятор по отдельности. Разумеется время зарядки всей сборки будет увеличиваться, раз вы используете все тот же модуль на 1А. Но можно спараллелить два модуля, получив зарядный ток до 2А (если ваше зарядное устройство может столько дать). Для этого нужно соединить перемычками все аналогичные клеммы модулей (кроме Out- и B+, они продублированы на платах другими пятаками, уже и так окажутся соединенными). Либо можно купить модуль, на котором микросхемы уже стоят в параллель. Этот модуль способен заряжать током в 3 Ампера.

Простите за совсем очевидные вещи, но люди по-прежнему путают, поэтому придется обсудить разницу между параллельным и последовательным соединением.

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ соединение (все плюсы к плюсам, все минусы к минусам) сохраняет напряжение аккумулятора 4,2 вольта, но увеличивает емкость, складывая все емкости вместе. Во всех пауэрбанках применяется параллельное соединение нескольких аккумуляторов. Такая сборка по-прежнему может заряжаться от USB и повышающим преобразователем напряжение поднимается до выходных 5v.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ соединение (каждый плюс к минусу последующего аккумулятора) дает кратное увеличение напряжения одной заряженной банки 4,2в (2s – 8,4в, 3s – 12,6в и так далее), но емкость остается прежняя. Если используются три аккумулятора на 2000mah, то емкость сборки – 2000mah.

Важно! Считается что для последовательной сборки священно обязательно нужно использовать только аккумуляторы одинаковой емкости. На самом деле это не так. Можно использовать разные, но тогда емкость батареи будет определяться НАИМЕНЬШЕЙ емкостью в сборке. Складываете 3000+3000+800 – получаете сборку на 800mah. Тогда спецы начинают кукарекать, что тогда менее емкий аккумулятор будет быстрее разряжаться и умрет. А это неважно! Главное и действительно священное правило – для последовательной сборки всегда и обязательно нужно использовать плату защиты BMS на нужное количество банок. Она будет определять напряжение на каждой ячейке и отключит всю сборку, если какая-то разрядится первой. В случае с банкой на 800 она и разрядится, БМС отключит нагрузку от батареи, разряд остановится и остаточный заряд по 2200mah на остальных банках уже не будет иметь значения – нужно заряжаться.

Плата BMS в отличии от одинарного зарядного модуля НЕ ЯВЛЯЕТСЯ ЗАРЯДНЫМ УСТРОЙСТВОМ последовательной сборки. Для зарядки нужен настроенный источник нужного напряжения и тока. Об этом Гайвер снял видео, поэтому не тратьте время, посмотрите его, там об этом максимально досконально.

Чем измерять емкость аккумуляторов?

Мы уже привыкли к мнению, что для замера нужен Аймакс b6, а он стоит денег и для большинства радиолюбителей избыточен. Но есть способ замерить емкость 1-2-3баночного аккумулятора с достаточной точностью и дешево – простой USB-тестер

У меня было два тестера – синий и белый с проводом. Белый завышал ток на 15% (вместе с ним и емкость) а синий незначительно занижает. Может зависит от экземпляра, но я все же рекомендую синий хотя бы потому, что у него есть таймер времени заряда/разряда. А у белого только бесполезные ячейки памяти, которые не нужны.

Тестер начинает работать примерно от 2,8в и вплоть до 10-15ти без проблем, значит его можно питать напрямую от литиевого аккумулятора и он будет считать протекающий ток и емкость. Остается завести себе пару юсб-штекеров с выходом на голые провода или крокодилы, подключить аккумулятор на вход (обязательно через защиту!) а на выход поставить нагрузку. Например мощный резистор на 8-15ом (для одной ячейки и кратно больше для последовательных сборок) или кусок нихрома. Рекомендуемый ток разряда 300-500ma. Такой тестер даст результат емкости с погрешностью не более 5%. Для надежности можете в цепь разряда подключить мультиметр в режиме амперметра и сравнить реальный ток в показанием тестера, чтобы на будущее знать есть ли у него отклонение и сколько. С такой поправкой в голове точность будет та же что у Аймакса. Когда аккумулятор разрядится до отсечки и защита его отключит, тестер запомнит результат. Останется включить его любым другим источником питания чтоб посмотреть.

Мой экземпляр тестера дал мне результаты емкости, которые полностью до 10-20mah совпали с исследованиями серьезного дядьки, который использовал для этой же марки аккумулятора технику на десятки тысяч рублей. А еще фотографий такого процесса хватило в качестве доказательства для возврата стоимости аккумулятора 2s с нечестной емкостью =)

Шаг 3: Добавляем компоненты





  • Поместите модуль зарядки TP4056 на печатную плату, как показано на рисунке выше;
  • Используя маркер, отметьте отверстия модуля на плате;
  • Припаяйте штифт в каждом из отмеченных отверстий;
  • Вставьте модуль над штифтами и аккуратно припаяйте;
  • Используйте количество модулей, равное количеству заряжаемых батарей, т.е. один модуль на батарею;
  • Припаяйте все модули на плату, как показано на рисунке;
  • Возьмите переключатели и припаивайте их между каждым модулем на печатной плате.

Примечание: обязательно просмотрите видео (ниже) и посмотрите изображения, чтобы избежать ошибок.

Вскрытие зарядного устройства литиевого аккумулятора

Вскрытие показало, что все детали на месте. Меня это слегка удивило, но приглядевшись внимательнее выяснилось, что не все они такие какими должны быть. Первым делом в глаза бросилось несовпадение емкости на этикетке электролитического конденсатора и надпись на плате:

Зарядное устройство 18650 - как повысить ток заряда литиевого аккумулятора

Как видно, емкость электролита должна быть 10мкФ (10uF на плате), а по факту стоит 4.7 мкФ. В общем-то это не такая уж критическая проблема. Лучше бы, конечно, установить требуемую величину, но у меня ее не нашлось. На установленном конденсаторе указанно напряжение в 50 В. Врядли оно там действительно такое большое. Но при замене лучше устанавливать конденсаторы на аналогичное или большее напряжение

Аналогичная беда и со вторым электролитом. Указанно 470 мкФ, а стоит 100. Он установлен на выходе и рассчитан на напряжение в 16 вольт. Что-ж, заменил его на найденный 330мкФ/16В. Сначала была мысль установить 470 мкФ, но он не влез.

Конденсатор это конечно хорошо, чем больше емкость тем лучше сглаживание выходного напряжения, но кардинально это ничего не изменит. Поэтому далее было решено покопаться на тему какой тут контроллер заряда аккумулятора.

Полезные рекомендации при эксплуатации аккумуляторов 18650

Чтобы сохранить емкость АКБ и продлить срок их эксплуатации, нужно следовать нескольким советам:

  • правильно выбирать режим работы ЗУ, при отсутствии контроллера регулировать параметры автоматически;
  • избегать глубокого разряда, подключать аккумулятор при снижении заряда до 70-80%;
  • при расчете длительности восстановления учитывать не только количество ампер-часов, но и разницу вольтажа при зарядке в заводских и домашних условиях, которая влияет на ваттную емкость;
  • не пытаться увеличить емкость АКБ циклами разряд-заряд;
  • не допускать перегрева накопителя, не оставлять его под прямыми солнечными лучами;
  • эксплуатировать батарею при температуре +10…+25°С, для использования при низких температурах утеплить корпус;
  • не допускать ударов по телу АКБ, воздействия сильного трения и вибрации, при транспортировке укладывать аккумуляторы на толстую мягкую подложку;
  • хранить литий-ионные накопители с 50-60% заряда и при температуре около 0°С.

Советуем изучить Цветовая маркировка резисторов

При покупке аккумулятора нужно обращать внимание на дату выпуска. Батареи, произведенные более 3 лет назад, считаются просроченными и малофункциональными









Как сделать зарядку для литий-ионных аккумуляторов самостоятельно

Наиболее простым вариантом считается использование зарядного устройства от мобильного телефона. Приборы выдают напряжение, подходящее для восстановления мощности аккумуляторов 18650. Способ используется только в экстренных случаях. Частое его применение приводит к снижению емкости АКБ.



Самодельная зарядка для литий-ионного 18650-го аккумулятора, сделанная из старого зарядного устройства от телефона.

Чтобы зарядить батарейку, выполняют такие действия:

  1. Штекер зарядного устройства срезают. Провода освобождают от изоляции и делят на положительный и отрицательный полюса. Плюсовой кабель чаще всего имеет оплетку красного цвета, минусовой – черного.
  2. Очищенные провода прикрепляют к полюсам батареи пластилином. USB-кабель подсоединяют к разъему компьютера или специального адаптера.
  3. Источник питания заряжают, периодически отслеживая процесс. Заряжать батарейку рекомендуется не более часа. Этого времени достаточно для полного восстановления емкости.

Советуем изучить  Эквивалентное сопротивление

Для сборки усовершенствованной зарядки используют сложные схемы. Перед началом работы подготавливают паяльник, припой, флюс и клей. Отдельно приобретают плату, необходимую для нормального функционирования самодельного ЗУ.

https://youtube.com/watch?v=2wMnrZpl3Vo

Сборку осуществляют так:

  1. Плату устанавливают в подготовленный заранее пластиковый бокс. Конструкцию снабжают плюсовым и минусовым проводами. Бокс используется для размещения батареи во время зарядки. Сделать емкость можно из старого ЗУ, непригодного к эксплуатации бытового прибора или игрушки. Размеры должны соответствовать параметрам аккумулятора.
  2. Плату припаивают, учитывая маркировку. Обозначения позволяют без труда разместить провода. Плата снабжена разноцветными индикаторами, отражающими ход зарядки. Микросхему приклеивают к боксу в удобном месте. После этого, соблюдая полярность, подключают провода. Перед фиксацией их очищают от изоляции и обрабатывают канифолью. На плату наносят небольшое количество жидкого припоя.

При изготовлении устройства нельзя допускать короткого замыкания. Приведенная выше схема позволяет собрать простое, но надежное ЗУ за несколько часов. С помощью USB-кабеля его подсоединяют к электросети или компьютеру. Батарею устанавливают в получившееся гнездо. После включения зеленого индикатора прибор отключают.

Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы
Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы
Зарядка для аккумуляторов 18650
Зарядка для аккумуляторов 18650
Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы
Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы
Зарядка для аккумуляторов 18650
Зарядка для аккумуляторов 18650
Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы
Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы
Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы
Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы
Зарядка для аккумуляторов 18650
Зарядка для аккумуляторов 18650
Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы
Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы
Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы
Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы
Зарядка для аккумуляторов 18650
Зарядка для аккумуляторов 18650

Ответы на 5 часто задаваемых вопросов

  1. Для чего используются литий-ионные батареи?

— В качестве источника питания. Подобные батареи часто применяют для различных мобильных телефонов, видеокамер, ноутбуков, для подзарядки электромобилей или современных электронных сигарет.

  1. У моделей есть недостатки?

— Основной недостаток модели заключался в том, что первые разработки буквально взрывались. Это объясняется тем, что производители поместили внутрь анод, состоящий из металлического лития. Когда происходит большое количество зарядов и разрядов, то на аноде появляются образования, приводящие к замыканию электродов. В результате происходит возгорание, а после и взрыв. На данный момент эта проблема решена.

  1. Как решилась проблема со взрывами?

— Чтобы обезопасить конструкцию, ученые заменили сердцевину на графит, и от проблемы со взрывами избавились. Но остались трудности с катодом, вызванные из-за конструкции из оксида кобальта. Если нарушались эксплуатационные характеристики, то взрывы повторялись. Именно поэтому нужно было следить, чтобы устройство не подвергалось перезарядке. Пользователям было крайне неудобно постоянно следить за уровнем зарядки и разработчикам пришлось вновь модифицировать устройство. Современные модели безопасны. Когда разработчики начали использовать литий-ферро-фосфатные батареи, то и от этой проблемы удалось избавиться. Современное устройство выпускают таким образом, чтобы перезаряд и перегрев был невозможен.

  1. Современные модели имеют недостатки?

— Заряд теряется, если батарея попадает под воздействия низких температур.

  1. Если долго не использовать батарею, то она испортится?

– Если не опускать уровень разреженности ниже 50%, то не испортится.

Читайте также:  Установка теплового реле (схема)

Шаг 4: Подключаем компоненты

  • См. схему соединения выше и припаяйте все компоненты вместе;
  • Обязательно отметьте полярность на держателях батарей из U-образных зажимов;
  • Подключите клеммы держателя аккумулятора к входным клеммам модуля зарядки TP4056 в соответствии с полярностью;
  • Соедините модули так, чтобы они могли передавать питание от одного стационарного зарядного устройства;
  • Кроме того, устанавливайте соединения между переключателями так, чтобы они могли использоваться для независимого управления мощностью модулей.

Как заряжать литиевые батарейки?

И если мы говорим об одноразовой батарейке, не предназначенной для перезарядки, то правильный (и единственно верный) ответ на этот вопрос — НИКАК.

Дело в том, что любая литиевая батарейка (например, распространенная CR2032 в виде плоской таблетки) характеризуется наличием внутреннего пассивирующего слоя, которым покрыт литиевый анод. Этот слой предотвращает химическую реакцию анода с электролитом. А подача стороннего тока разрушает вышеуказанный защитный слой, приводя к порче элемента питания.

Кстати, если говорить о незаряжаемой батарейке CR2032, то есть очень похожая на нее LIR2032 — это уже полноценный аккумулятор. Ее можно и нужно заряжать. Только у нее напряжение не 3, а 3.6В.

О том же, как заряжать литиевые аккумуляторы (будь то аккумулятор телефона, 18650 или любой другой li-ion аккумулятор) шла речь в начале статьи.

Как избежать 4 ошибок при использовании и зарядке литий-ионного АКБ

  1. В том случае, если вы решили подзаряжать литий-ионный аккумулятор при помощи магазинной зарядки, придется проследить, чтобы она не была произведена в Китае. Обычно подобные устройства собираются из самых дешевых материалов, и нужная технология в них соблюдена не всегда. В результате это может привести к очень печальным последствиям: возгорание и взрыв.
  2. Если есть желание самостоятельно собрать устройство, то использовать для зарядки аккумулятора нужно ток, который составляет 10% от емкости аккумулятора. Процент может быть и выше, но не превышать 20%.
  3. Используя ионные элементы питания, не нарушайте правила хранения и эксплуатации, в противном случае возможен перегрев, возгорание и взрыв.
  4. Если соблюдать все правила эксплуатации, а также верные условия хранения, то срок службы батареи получится продлить.

Мощное зарядное устройство для акб 18650 Ака Касьяна

Литий-ионные аккумуляторы типоразмера 18650, наверное, самый популярный стандарт на сегодня. Их применяют в ноутбуках, фонариках, пауэрбанках и даже в электрокарах.

Энтузиасты, которые решили собрать свой первый электробайк, как правило, используют в качестве аккумуляторов именно банки формата 18650, да и не только энтузиасты. Почти во всех электровелосипедах использованы батареи из этих аккумуляторов.

Из-за отсутствия достаточных средств на покупку новых аккумуляторов часто приходится покупать бывшие в употреблении аккумуляторы (б.у.), например, от ноутбуков. Также приходится их разбирать, замерять емкости и сортировать с целью сборки батареи.

Как заряжать банку 18650, думаю, знает каждый. В наше время можно найти специализированное зарядное устройство.

Либо купить вот такую платку, которая питается от обычного usb-порта и способна заряжать 1 аккумулятор током до 1А.

Но как быть, если аккумуляторов много? Правильно, купить больше зарядок. А что, если аккумуляторов ну уж очень много?

В этом случае покупать умное зарядное устройство уже крайне невыгодно. Так что же делать? Взяться за паяльник естественно и найти (купить/переделать/сделать) блок питания с напряжением 5В и как можно большим выходным током.

В задумке нет ничего хитроумного и показанное здесь не является новинкой. Автор (AKA KASYAN), просто решил сделать себе зарядку, которая может одновременно заряжать ни много ни мало 20 аккумуляторов стандарта 18650. За зарядку каждой банки отвечает старая добрая плата на базе микросхемы TP4056.

Такие платы бывают с защитой и без.

Нам нужны те, которые без защиты. Для данного проекта, как легко догадаться, нам понадобится 20 таких плат, а еще 20 холдеров для установки аккумуляторов.

Некоторые платы заряда у автора с защитой, но он припаял аккумулятор непосредственно к выходу микросхемы TP4056, минуя схему защиты.

Дело в том, что по наблюдениям автора, при стандартном включении аккумуляторы слегка недозаряжается, поэтому если брать такие платы для зарядного устройства, то берите те, что бес платы защиты. Собранная система естественно нагревается, так как используемые в данной самоделке микросхемы TP4056 работают в линейном режиме, а с учетом того, что их количество составляет аж 20 штук, нагрев получается внушительным. Греется и сам источник питания. Еще бы, ведь он работает на максимальной мощности.
Теперь пару слов о том, в чем же собственно особенность такой зарядки. Дело в том, что в продаже вы вряд ли найдете схожий агрегат. Автор естественно попытался найти что-то подобное, но в интернет магазинах нашел зарядку максимум для 8-ми литий-ионных аккумуляторов типоразмера 18650.

Из описания товара становится ясно, что максимальное значение тока заряда, в случае одновременной зарядки всех 8-ми аккумуляторов, не превышает 500 мА. Это естественно мало.Тщательно профильтровав все предложения и сравнивав цены на предлагаемые товары, автор вернулся к начальному плану – сделать зарядку своими руками.
Для безопасной работы конструкцию дополним вентилятором.

Вентилятор самый обычный, от самого обычного компьютерного блока питания. Он питается от 8-ми вольт, которые получаются с помощью повышающего dc-dc преобразователя МТ3608, который в свою очередь запитан от основного источника питания с напряжением 5В.

Количество заряжаемых аккумуляторов может быть от 1 до 20, так как платы не связанны друг с другом и каждая заряжает свой аккумулятор. Холдеры самые обычные. У китайцев в продаже имеются 2 варианта таких холдеров, автор советует использовать второй вариант, стоит чуть дороже, но такая конструкция гораздо надежнее и прослужит намного дольше.

Ну а теперь приступаем к сборке.

Более подробно с процессом сборки можете ознакомиться, посмотрев видеоролик автора:

Проверка и испытания:

Как видите, все прекрасно работает. О процессе зарядки сигнализирует красный светодиод.

Источник

Источник

Зарядка постоянным напряжением с падающим током

Напряжение держится на уровне 4,2(±0,3)В, значение тока мониторится. Его сила будет снижаться с набором емкости. Зарядка будет окончена при достижении показателя силы тока в 1-5% емкости батареи.

По окончанию зарядки нужно отключить АКБ 18650 от питания, так как длительное пребывание под напряжением вызывает необратимые изменения, емкость батареи снижается.

Как расшифровывается маркировка

В качестве примера можно рассмотреть литий-ионную батарею ICR18650-26F M.

  1. Первый символ «I» используется на всех элементах данного типа, которые создаются по одной технологии;
  2. Вторая буква позволяет понять, из какого материала выполнен катод. Для литий-ионных батарей это может быть кобальт – С, марганец – М, железофосфат – F;
  3. Следующая буква – R – расшифровывается как аккумулятор;
  4. Цифры 18650 можно разделить на два блока: 18 и 65. Это длина и диаметр соответственно;
  5. Последняя цифра 0 – это форма, то есть цилиндр.

При этом у различных производителей маркировка может сильно отличаться.

Изготовление зарядника для аккумуляторов 18650 серии

Берем модуль зарядки и держатель батареи, располагаем на трубе ПВХ. Добавляем по 5 мм с каждой стороны и определяем какой длины кусок отрезать.
Ножовкой отпиливаем отрезок ПВХ трубы.

Прикладываем держатель и с запасом по сторонам по 5 мм вырезаем окно в отрезке.

Все заусенцы стачиваем напильником.

Вырезанную заглушку подрезаем по размерам держателя батареи.

Приклеиваем к нему на супер клей.

От нерабочей флешки берем USB разъем.

Припаиваем провода питания.

В пластике 3 мм размечаем 3 заглушки и вырезаем.

В одной канцелярским ножом делаем вырез под USB разъем.

Вклеиваем разъем на супер клей.

На модуле зарядки выпаиваем чип светодиоды и запаиваем обычные. Вывода сгибаем как на фото.

В верхней части заготовки делаем отверстия под светодиоды.

Вниз вклеиваем заглушку и держатель.

Вклеиваем вторую заглушку, сделав в ней пропилы для поводов идущих от держателя.

Припаиваем модуль к проводам держателя и проводам от USB.

Устанавливаем модуль со светодиодами, фиксируем клеем. Вклеиваем последнюю заглушку.

Зарядное устройство USB под Li-ion 18650 батареи готово!

Устанавливаем аккумуляторную батарею в держатель. А сам зарядник втыкаем в зарядку с USB гнездом от сотового телефона.

Загорелся красный светодиод, сигнализирующий о прохождении зарядки батареи. Как только батарея будет полностью заряжена, загорится зеленый светодиод, а красный потухнет.
Теперь зарядное устройство можно брать с собой и и заряжать от любого USB порта: хоть от ноутбука, хоть порта магнитолы в машине.

Тип батареи 18650

Выделяют три основных варианта это:

  • Литий-железо-фосфатные, еще их называют феррофосфатные, так же LFP, LiFePO4, IFR. (Lithium Iron Phosphate).
  • Литий-марганцевые (Lithium Manganese Oxide). Они же IMR, LiMn2O4, NMC, LiNiMnCoO2, LiMnO2, INR. Высоко токовые.
  • Литий-кобальтовые (Lithium Cobalt Oxide). К ним относят LiCoO2, NCR, ICR. Имеют высокую емкость.

Первый

Считается наиболее безопасным. Их работа достаточно стабильна и с высоким КПД. Имеют железо фосфатный катод. Это говорит о том, что у нее нулевая токсичность. Батарея терпима к высоким температурам.

Аккумулятор 18650 не имеет контроллер заряда. При сильной деформации корпуса данные батареи могут взорваться или воспламенится. Это бывает в очень редких случаях. 18650 слабо чувствительны к некорректной работе. Например, снижению сопротивления.

Второй

Достаточно востребован потребителем. Проявляют себя как стабильно работающие элементы питания. Многие производители пишут, что вариант №2 18650 безопасен. Но на самом деле это не совсем так. У них нет контроллера заряда.

Основным плюсом подобных аккумуляторов является работа с низким сопротивлением длительное время. По сравнению с кобальтовым типом марганцевые служат дольше. Емкость и сила тока у них сбалансированы. Максимальный ток зарядки равен 4,2 вольта. Не стоит пренебрегать силой тока, от этого может ухудшится батарея и произойти взрыв. Уровень тока влияет на время подзарядки.

Выдерживают разряд в 2,5 вольта. Анод выполнен из графита. При маленьком сопротивлении и высоком токе может выходить газ. Данные батареи являются достаточно качественными и рекомендуются в повсеместном использовании.

Третий

Имеет самую большую емкость в отличие от выше перечисленных. Их система может быть непредсказуемой. Подобные аккумуляторные батареи 18650 нельзя заряжать быстрой зарядкой. Запрещено использовать в устройствах оказывающих большую нагрузку на АКБ.

Если знаете, что определенная техника быстро разряжает аккумулятор li 18650, не ставьте их туда. В противном случае не избежать возгорание электролита. Основной прибор, в котором их применяют на данный момент — это электронные сигареты. Напряжение для зарядки 4,2 в. Если увеличить вольтаж может произойти перезарядка, а это нежелательно. Нельзя использовать мощные зарядки — это может ухудшить химический состав элемента питания.

Таким образом только, что было описано какие бывают аккумуляторы 18650.

Расшифровка надписей на батареи

Стандартов в маркировке, хороших аккумуляторов 18650 нет. Каждый производитель ставит свои отметки. Но все же имеется некоторая расшифровка.

Какие выбрать аккумуляторы 18650 для шуруповерта?
Аккумуляторная батарея 18650
Аккумулятор 26650: технические характеристики и аналоги
10 простых схем зарядок литий-ионных аккумуляторов и как правильно заряжать
Аккумулятор 26650
Литий─ионный аккумулятор 18650
Литий─ионный аккумулятор 18650
Аккумулятор 18650: характеристики и типы, способы зарядки, область применения и ремонт
Аккумуляторные батарейки li ion 18650

1) Самый первый знак означает по какой технологии был разработан этот АКБ (I — литий-ионная технология).

2) Следующий знак — это химический состав, из чего сделан АКБ (F/C/M/ — железофосфатная химия, кобальтовая, марганцевая).

3) R — означает многозарядный аккумулятор 18650.

Номер 18650 означает следующий формфактор:

  • Первые 2-е цифры диаметр.
  • Следующая пара говорит какую длину имеет данный элемент.
  • Самая последняя оповещает что аккумулятор имеет цилиндрическую форму.

Буквы/цифры — это особая разметка энергетической плотности (емкости). Каждый изготовитель пишет ее по-своему.

Варианты:

  • Samsung INR18650-20R (литий-ионный аккум с марганцевой химией, высокотоковый, 2000mah).
  • Samsung ICR18650-26F (литий-ионный аккум с кобальтовой химией, 2600mah).
  • Panasonic NCR18650PF (NCR – разновидность кобальтовой химии, это серединка между первым и вторым вариантом, или химия LiNiCoO2, без применения марганца. Под существующие типы не подходит, получилась некая смесь. Положительная сторона – повышенная плотность энергии с низкими порогами до 2,5-2,75V). Используется LiNiMnCoO2 химия. То есть это IMR высоко токовый выполнен на основе марганца, но создатель оставил прежнюю метку.
  • Sanyo UR18650FM – Сони обычно штампует марки на свой лад. Это литий ионный аккумулятор с емкостью 2600 mAh.

Как проверить батарейку 18650 на работоспособность

Мультиметром измеряем напряжение – элемент 18650 работоспособен при напряжении на клеммах от 2,4 В до 4,1 В, при снижении напряжения ниже 2,9 В батарея нуждается в зарядке.

Определить емкость 18650 можно замером времени полностью заряженного питания инструмента, например, шуруповерта. Если реальный замер времени меньше указанного на корпусе, элементы нуждаются в зарядке.

Микросхема HT3582 — контроллер заряда литиевых аккумуляторов

Микросхема HT3582 — очень распространенный контроллер заряда аккумулятора, который фигурирует чуть ли не в каждой лягушке и китайской зарядке. Назначение микросхемы HT3582 заключается в контроле процесса заряда литиевого аккумулятора.

Особого желания вникать в документацию не возникло, да и в китайском я как-то не силен. Но главное за что зацепился глаз — это две возможные схемы включения.

Как выяснилось у микросхемы имеется специальный вывод, определяющий ток заряда аккумулятора.

Зарядное устройство 18650 - как повысить ток заряда литиевого аккумулятора

А точнее — это 5-ый вывод, который можно подключить двумя способами (для удобства номера выводов подписаны красным):

  • Замкнуть на землю (минус питания) — в таком случае выходной ток до 300 мА
  • Подключить к шине питания — выходной ток до 450мА

Как вы уже наверное и сами догадались, исходно в зарядке был реализован неинтересный первый вариант. Так что было решено запилить второй вариант и повысить выходной ток. Делов то, минут на 10. Вот собственно и интересующая нас схема контроллера заряда из даташита:

Зарядное устройство 18650 - как повысить ток заряда литиевого аккумулятора

Насчет указанных значений токов есть большие сомнения. Даташитов можно найти несколько и цифры везде разные. Но подключение указанного вывода к шине питания в любом случае заставить микросхему трудиться усерднее.

Принцип работы – 4 нюанса

  • для начала аккумулятор необходимо зарядить при помощи постоянного тока, который определяется сопротивлением резистора R4;
  • после того, как аккумулятор получит напряжение в 4,2 Вольт, аппарат переходит на зарядку постоянного тока;
  • когда ток понизится до минимальных значений, светодиод перестанет гореть;
  • ток, подзаряжающий литий-ионный аккумулятор, не должен превышать 10% емкости всего аккумулятора. Таким образом, увеличивается срок эксплуатации элементов питания. Если резистор R4 имеет номинал в 11 Ом, то ток цепи должен равняться 100 мА. Если сопротивление равно 5 Ом, тогда ток зарядки должен составлять 230 мА.

Шаг 5: Тестируем зарядное устройство

  • Вставьте батареи в держатели батарей на плате;
  • Подключите зарядное устройство мобильного телефона к одному из модулей и включите питание;
  • Индикатор будет светиться на модуле, чтобы указать зарядку;
  • Используйте переключатели для управления питанием, подаваемом на батареи;
  • Выключите все переключатели, если вы хотите зарядить только одну батарею;
  • Включите переключатели в зависимости от количества зарядки батарей в определенное время;
  • Поскольку каждая батарея имеет отдельное зарядное устройство, поэтому они никогда не столкнутся с проблемой перезарядки и подзарядки (самая распространенная проблема, которая повреждает литий-ионные элементы).

Примечание: модуль зарядки TP4056 способен обеспечить 1A при 5 В. Так как мы сделали зарядное устройство на 4 батарейки, необходимо использовать мобильное зарядное устройство 2А, такое, что по крайней мере 500 мА обеспечивают каждую ячейку.

Видео к просмотру: Как и чем зарядить Li-ion и Li-po аккумуляторы 18650, от мобильного и др. Tp4056

Существуют универсальные зарядные устройства, которые подходят для подключения и к бытовой технике 220В, и к бортовой сети 12В. Все они оснащены корпусом, кабелем с вилкой, преобразователем в виде трансформатора, стабилизатором напряжения, контролем зарядки и светодиодным индикатором.

Кроме этого, в некоторых моделях есть и другие элементы – например, вольтметр или амперметр, дополнительный дисплей и так далее. Пользоваться ими удобно и совершенно несложно.

К таким моделям можно отнести зарядное устройство mh12210, есть и ряд других вариантов, которые при необходимости вы без труда найдете в любом магазине электроники.

Источники

  • https://ArduinoPlus.ru/zaryadnoe-ustroistvo-akkumulyatornih-batareek/
  • https://netigor.ru/zaryadnik-dlya-akkumulyatora-18650-svoimi-rukami/
  • http://electro-shema.ru/chertezhi/zaryadka-dlya-li-ion-akkumulyatorov.html
  • https://alexgyver.ru/lithium_charging/
  • https://okna-veka64.ru/baza-znanij/zaryadnoe-dlya-akkumulyatora-18650-svoimi-rukami.html
  • https://math-nttt.ru/teoriya/shema-zaryadki-18650.html
  • https://encom74.ru/zaradnoe-ustrojstvo-dla-akkumulatora-18650/
  • https://elektro220v.ru/akkumulyatory/litiy-ionnye-akkumulyatory.html
  • https://izobreteniya.net/zaryadka-dlya-18650-akkumulyatorov-svoimi-rukami/
  • https://BurForum.ru/teoriya-i-opyt/kakim-tokom-zaryazhat-18650.html
  • https://uk-parkovaya.ru/whatandwhy/theory/harakteristiki-akkumulatornoj-batarei-18650.html
  • https://SdelaySam-SvoimiRukami.ru/7384-kak-sdelat-zarjadnoe-ustrojstvo-dlja-li-ion-18650-batarei.html

[свернуть]

Related Posts