Stație de descărcare pentru acumulatori Li-Ion

Cerințele principale și premisele proiectului

Procesul de testare a acumulatorilor de litiu-ion: Procedura de testare cuprinde mai multe etape: măsurarea rezistenței interne, evaluarea scăderii tensiunii sub sarcină și determinarea capacității acumulatorului. Acumulatorul este încărcat complet, iar după 24 de ore este testat sub o sarcină de 1A. În acest proiect, pentru acumulatorii cu capacitate de 1500-4000mAh, folosesc următorul criteriu: sub o sarcină de 1A, tensiunea nu trebuie să scadă imediat sub 4V. Dacă se întâmplă acest lucru, acumulatorul este respins. Acumulatorii care trec această etapă sunt descărcați până la 3V cu ajutorul unei sarcini electronice, pentru a li se măsura capacitatea. Măsurarea rezistenței interne ajută și la identificarea acumulatorilor defecți înainte de ciclurile de încărcare/descărcare.
Manipularea în siguranță a acumulatorilor respinși: Acumulatorii respinși conțin încă energie reziduală. Deteriorarea sau scurtcircuitarea lor poate provoca supraîncălzire și incendiu. Înainte de predarea la un punct specializat de colectare sau reciclare, bornele trebuie izolate cu bandă neconductoare sau fiecare acumulator trebuie pus într-o pungă separată și protejat împotriva deteriorării. În acest proiect, energia reziduală este redusă suplimentar printr-o descărcare controlată.
Scopul stației de descărcare:
- Colectarea și utilizarea energiei rămase în acumulatori.
- Descărcarea profundă și controlată a acumulatorilor pentru reducerea energiei reziduale înainte de predarea lor spre reciclare specializată.

Construcția stației de descărcare

Modul de funcționare al dispozitivului și componentele folosite în proiect

Stația de descărcare este alcătuită din două compartimente independente, cu borne separate pe laturile opuse ale carcasei.

Compartimentul de recuperare a energiei: acest compartiment descarcă acumulatorul în mod controlat, permițând utilizarea energiei reziduale. Este prevăzută cu protecție la inversarea polarității, bazată pe o diodă ideală; tensiunea acumulatorului poate fi monitorizată cu un voltmetru.
Compartimentul de descărcare profundă: este destinat descărcării profunde și controlate a acumulatorilor respinși înainte de predarea lor spre reciclare. Ca sarcină sunt folosite șase rezistoare conectate în paralel; un LED indică faptul că descărcarea este în curs.

În prima fotografie de mai sus sunt prezentate și numerotate următoarele componente principale:

Buton metalic 12mm fără blocare - este folosit pentru pornirea voltmetrului.
BMS 1S 10A - previne descărcarea excesivă a acumulatorului din compartimentul de recuperare a energiei, protejând celulele funcționale împotriva descărcării prea profunde.
Modul XL74610 - funcționează ca o diodă ideală și protejează componentele dispozitivului împotriva inversării polarității la conectare. Pentru modul este declarată funcționarea la până la 15A fără radiator, la 12V și 25°C, într-un test de 30 de minute. Diodele obișnuite din siliciu și diodele Schottky sunt mai puțin potrivite aici din cauza căderii mai mari de tensiune. Ca alternativă la dioda ideală se poate folosi schema de protecție descrisă aici.
Voltmetru 2-wire 0.28in - afișează tensiunea acumulatorului și pornește la apăsarea butonului.
USB boost module TPS61088 (input 2.8-4.5V) - acceptă QC 2.0/3.0, FCP și AFC; este detectat și DCP. Puterea maximă de ieșire este de până la 24W (5V/3A, 9V/2A, 12V/2A). Pe modul sunt montate radiatoare pentru o răcire mai bună.
LED verde 3mm - indică procesul de descărcare profundă a acumulatorului.
Rezistor 100Ohm 0.25W (Amazon) (AliExpress) - protejează LED-ul și îi limitează luminozitatea. Pentru a schimba luminozitatea se poate alege un rezistor cu altă valoare.
6 rezistoare 51Ohm 10W conectate în paralel - rezistența echivalentă nominală este de 8.5Ohm. La o tensiune de aproximativ 3.4V, curentul este de circa 400mA; pe măsură ce acumulatorul se descarcă, curentul scade.

Dispozitivul este montat într-o cutie transparentă din plastic, folosită de obicei pentru articole de papetărie.

Pentru a monitoriza puterea, tensiunea și curentul la ieșirea USB, se poate folosi suplimentar un wattmetru USB, de exemplu, HiDANCE HDC-085C.