Разрядная станция для Li-Ion аккумуляторов

Основные требования и предпосылки проекта

Процесс тестирования литий-ионных аккумуляторов: Процедура тестирования включает в себя несколько этапов: измерение внутреннего сопротивления, оценка падения напряжения под нагрузкой и определение емкости батареи. Для этого процесса необходимо полностью зарядить батарею, а через 24 часа провести нагрузочный тест 1А. Аккумулятор емкостью 1500-4000 мАч не должен сразу падать ниже 4 В под нагрузкой 1 А; если это происходит, он считается непригодным для дальнейшего использования и подлежит выбраковке. Пройдя предыдущий этап, аккумуляторы разряжаются до 3 В с помощью электронной нагрузки, чтобы измерить их емкость. Измерение внутреннего сопротивления также помогает выявить и исключить дефектные батареи до проведения циклов заряда/разряда.
Безопасная утилизация отбракованных батарей: Отбракованные батареи все еще содержат остаточную энергию и не должны утилизироваться в заряженном состоянии. Повреждение или короткое замыкание таких батарей может привести к перегреву и потенциальной опасности возгорания. Кроме того, энергия, накопленная в этих батареях, может быть использована в других целях.
Назначение разрядной станции:
- Сбор и использование оставшейся энергии аккумуляторов.
- Полная разрядка батарей, обеспечивающая их безопасность для дальнейшей утилизации.

Устройство разрядной станции

Порядок работы устройства и компоненты используемые в проекте

Разрядная станция состоит из двух отдельных отсеков с отдельными клеммами подключения на противоположных сторонах корпуса.

Отсек извлечения энергии: Этот отсек безопасно разряжает батареи для извлечения полезной энергии. Он оснащен защитой от подключений обратной полярности с помощью идеального диода и контролирует напряжение батареи с помощью вольтметра.
Отсек глубокого разряда: Предназначен для полной разрядки батарей перед утилизацией. В этом отсеке используется нагрузка из шести резисторов со светодиодным индикатором для обозначения процесса разрядки.

На первой фотографии выше изображены и пронумерованы следующие ключевые компоненты:

Металлическая кнопка 12мм без фиксации - используется для активации вольтметра.
BMS 1S 10A - предотвращает глубокий разряд батарей, особенно при разрядке исправных батарей без риска их повреждения
Модуль XL74610 - работает как идеальный диод (до 15А без радиатора) для защиты компонентов устройства от подключений с обратной полярностью. Традиционные диоды, включая диоды Шоттки, непригодны из-за высокого падения напряжения в низковольтных приложениях. В качестве альтернативы идеальному диоду можно использовать схему защиты описанную здесь.
Вольтметр 2wires 0.28in - - отображает уровень напряжения батареи и активируется нажатием поворотной кнопки.
USB boost-модуль TPS61088 (вход 2.8-4.5В) - поддерживает протоколы быстрой зарядки QC2.0/3.0 (5V3A, 9V2A, 12V2A), FCP, AFC и DCP мощностью до 24 Вт. На модуле установлены радиаторы для улучшения охлаждения и повышения эффективности.
3мм зеленый светодиод - обозначает процесс глубокой разрядки аккумулятора
Резистор сопротивлением 100Ом 0.25Вт (Amazon)(AliExpress) - защищает светодиод и ограничивает его яркость. Значение резистора можно регулировать для изменения уровня яркости.
6 параллельно соединённых 10W резисторов сопротивлением 51Ом - в сумме дают общее сопротивление 8,8 Ом, обеспечивая глубокую разрядку при токе около 400 мА.

Устройство помещено в прозрачную пластиковую коробку, обычно используемую для канцелярских принадлежностей.

Для контроля мощности зарядки, напряжения и тока USB-устройств можно дополнительно использовать USB-ваттметры, например HiDANCE HDC-085C.