Listrik L585 585Wh AC DC bärbar strömförsörjning: 17 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

För min första Instructable kommer jag att visa dig hur jag gjorde denna bärbara strömförsörjning. Det finns många termer för den här typen av enheter som kraftbank, kraftstation, solgenerator och många andra men jag föredrar namnet "Listrik L585 Portable Power Supply".

Listrik L585 har inbyggt 585Wh (6S 22.2V 26, 364mAh, testat) litiumbatteri som verkligen kan hålla. Det är också ganska lätt för den angivna kapaciteten. Om du vill jämföra det med en vanlig kundmaktbank kan du enkelt göra det genom att dela mAh -betyget med 1 000 och sedan multiplicera det med 3,7. Till exempel har PowerHouse (en av de största välkända konsumentenergibankarna) en kapacitet på 120 000 mAh. Låt oss nu räkna. 120, 000 /1, 000 * 3,7 = 444Wh. 444Wh VS 585Wh. Lätt eller hur?

Allt är packat inuti denna fina aluminiumportfölj. På så sätt kan Listrik L585 bäras enkelt och topplocket skyddar de känsliga instrumenten inuti medan de inte används. Jag fick den här idén efter att jag såg någon bygga en solgenerator med verktygslåda, men verktygslådan ser inte så bra ut, eller hur? Så jag sparkade upp det ett snäpp med aluminiumportfölj och det ser mycket bättre ut.

Listrik L585 har flera utgångar som kan täcka nästan alla elektroniska konsumentenheter.

Den första är AC-utgång som är kompatibel med nästan 90% av nätenheter under 300W, inte alla på grund av icke-sinusformad utgång men du kan fixa detta genom att använda ren sinusomvandlare, vilket är mycket dyrare än standardmodifierad sinusomvandlare som jag använde här. De är i allmänhet också större.

Den andra utgången är USB -utgång. Det finns 8 USB -portar, som är lite överdrivna. Ett par av dem kan leverera maximal ström på 3A kontinuerligt. Synkron rättelse gör det mycket effektivt.

Den tredje är hjälp -I/O. Den kan användas för att ladda eller ladda ur det interna batteriet med en maximal hastighet på 15A (300W+) kontinuerligt och 25A (500W+) omedelbart. Den har ingen reglering, i princip bara vanlig batterispänning, men den har flera skydd inklusive kortslutning, överström, överladdning och överladdning.

Den sista och min favorit är justerbar DC-utgång, som kan mata ut 0-32V, 0-5A på alla spänningsområden. Den kan driva en mängd olika DC -apparater som en typisk bärbar dator med 19V -utgång, internetrouter vid 12V och mycket mer. Denna justerbara DC -utgång eliminerar behovet av att använda AC till DC -strömförsörjning, vilket förresten kommer att försämra effektiviteten eftersom hela systemet omvandlar DC till AC och sedan till DC igen. Den kan också användas som bänkströmförsörjning med konstant spänning och konstant strömfunktion, vilket är mycket användbart för människor som jag som ofta arbetar med elektronik.

Steg 1: Material och verktyg

Huvudmaterial:

* 1X DJI Spark -portfölj i aluminium

*60X 80*57*4,7 mm prismatiska litiumceller (du kan ersätta mer vanliga 18650, men jag tyckte att den här cellen hade precis den perfekta formfaktorn och dimensionen)

* 1X 300W 24V DC till AC inverter

* 1X programmerbar strömförsörjning DPH3205

* 2X 4 port USB -omvandlare

* 1X Cellmeter 8 batterikontroll

* 1X 6S 15A BMS

* 1X 6S balansanslutning

* 12X M4 10 mm bultar

* 12X M4 -muttrar

* 6X fästen i rostfritt stål

* 1X 6A enpolig omkopplare

* 1X 6A dubbelpolig omkopplare

* 1X 15A enpolig omkopplare

* 4X 3 mm rostfritt stål LED -hållare

* 4X kvinnliga XT60 -kontakter

* 4X M3 20 mm distanser i mässing

* 4X M3 30 mm maskinskruvar

* 2X M3 8 mm maskinskruvar

* 6X M3 muttrar

* 1X 25A 3 -polig terminal

* 4X 4,5 mm kabelspader

* Custom cut 3 mm instrumentpanel

-

Förbrukningsartiklar:

* Värmekrymp

* Lödning

* Flux

* 2,5 mm massiv koppartråd

* Kraftigt dubbelsidigt tejp (få högsta kvalitet)

* Tunn dubbelsidig tejp

* Kaptontejp

* Epoxi

* Svart färg

* 26 AWG -kabel för LED -indikatorer

* 20 AWG silversträngad tråd för kablar med låg ström

* 16 AWG silversträngad tråd för högströmskablar (lägre AWG är att föredra. Min är rankad till 17A kontinuerlig chassikabling, bara knappt tillräckligt)

-

Verktyg:

* Lödkolv

* Tång

* Skruvmejsel

* Sax

* Hobbykniv

* Pincett

* Drill

Steg 2: Schemat

Schemat ska vara självförklarande. Ursäkta den dåliga ritningen, men det borde vara mer än tillräckligt.

Steg 3: Instrumentpanelen

Jag designade instrumentpanelen först. Du kan ladda ner PDF -filen gratis. Materialet kan vara trä, aluminiumplåt, akryl eller något med liknande egenskap. Jag använde akryl i detta "fodral". Tjockleken ska vara 3 mm. Du kan CNC -klippa den, eller bara skriva ut den på papper med skala 1: 1 och klippa den manuellt.

Steg 4: Fodralet (målnings- och monteringsfästen)

I fallet använde jag en portfölj av aluminium för DJI Spark, Den har precis rätt dimension. Det följde med skum för att hålla i flygplanet så jag tog ut det och målade den inre delen svart. Jag borrade 6 4 mm hål enligt hålavståndet på min anpassade skärade instrumentpanel och installerade fästena där. Sedan limmade jag M4 -muttrar på varje fäste så att jag kan skruva bultarna utifrån utan att hålla i muttrarna.

Steg 5: Batteripaketet Del 1 (Testa celler och skapa grupper)

För batteripaketet använde jag avvisade LG -prismatiska litiumceller som jag fick för mindre än $ 1 styck. Anledningen till att de är så billiga är bara för att de har gått i säkring och märkts som felaktiga. Jag tog bort säkringarna och de är som nya. Det kan vara lite osäkert men för mindre än en slant vardera kan jag inte riktigt klaga. Jag kommer trots allt att använda ett batterihanteringssystem för skyddet. Om du ska använda begagnade eller okända celler har jag en bra instruktion om hur du testar och sorterar använda litiumceller här: (KOMMER snart).

Jag har sett många människor använda bly-syrabatteri för den här typen av enheter. Visst är de lätta att arbeta med och billiga, men att använda blybatteri för bärbar applikation är ett stort nej för mig. En bly-syraekvivalent väger cirka 15 kilo! Det är 500% tyngre än batteripaketet jag gjorde (3 kilo). Ska jag påminna dig om att den också blir större i volym?

Jag köpte 100 av dem och testade dem en efter en. Jag har kalkylbladet med testresultatet. Jag filtrerade det, sorterade det och slutade med de bästa 60 cellerna. Jag delar dem lika med kapaciteten så att varje grupp kommer att ha liknande kapacitet. På så sätt kommer batteriet att balanseras.

Jag har sett många människor bygga sitt batteri utan ytterligare test på varje cell, vilket jag tycker är obligatoriskt om du ska göra ett batteri av okända celler.

Testet visade att den genomsnittliga urladdningskapaciteten för varje cell är 2636mAh vid 1,5A urladdningsström. På lägre ström kommer kapaciteten att bli högre på grund av mindre strömförlust. Jag lyckades få 2700mAh+ vid 0,8A urladdningsström. Jag får ytterligare 20% mer kapacitet om jag laddar cellen till 4,35V/cell (cellen tillåter 4,35V laddningsspänning) men BMS tillåter inte det. Att ladda cellen till 4,2V kommer också att förlänga dess livslängd.

Tillbaka till instruktionen. Först sammanfogade jag 10 celler med hjälp av tunn dubbelsidig tejp. Sedan förstärkte jag det med kaptontejp. Kom ihåg att vara extra försiktig när du hanterar litiumbatteri. Dessa prismatiska litiumceller har extremt nära positiva och negativa delar så det är lätt att korta en.

Steg 6: Batteripaketet del 2 (gå med i grupperna)

När jag slutat skapa grupperna är nästa steg att gå ihop dem. För att sammanfoga dem använde jag tunn dubbelsidig tejp och jag förstärkte den med kaptontejp igen. Mycket viktigt, se till att grupperna är isolerade från varandra! Annars får du en mycket otäck kortslutning när du lödar ihop dem i serie. Kroppen i den prismatiska cellen hänvisas till batteriets katod och vice versa för 18650 celler. Tänk på detta.

Steg 7: Batteripaketet 3 (lödning och efterbehandling)

Detta är den svåraste och farligaste delen, genom att löda ihop cellerna. Du behöver ett lödkolv som är minst 100W för enkel lödning. Min var 60W och det var en total PITA att löda. Glöm inte flödet, ett jävla ton flöde. Det hjälper verkligen.

** Var extremt försiktig i detta steg! Litiumbatteri med hög kapacitet är inget du vill vara klumpig med. **

Först klippte jag min 2,5 mm massiva koppartråd till önskad längd och drog sedan av isoleringen. Sedan lodde jag koppartråden till cellens flik. Gör detta tillräckligt långsamt för att låta lödet flöda, men tillräckligt snabbt för att förhindra värmeuppbyggnad. Det kräver verkligen skicklighet. Jag skulle rekommendera att träna på något annat innan du provar det med den riktiga saken. Ge batteriet en paus efter flera minuters lödning för att svalna eftersom värmen inte är bra för något slags batteri, särskilt för litiumbatteri.

För efterbehandling klistrade jag BMS med 3 lager dubbelsidiga skumband och trådade allt enligt schemat. Jag lödde kabelspader på batteriets utgång och installerade omedelbart spaderna på huvuduttaget för att förhindra att spaderna vidrör varandra och orsakar kortslutning.

Kom ihåg att löd en tråd från den negativa sidan av balansanslutningen och en kabel från den negativa sidan av BMS. Vi måste bryta upp denna krets för att inaktivera Cellmeter 8 (batteriindikator) så att den inte slås på för alltid. Den andra änden går till en pol på en switch senare.

Steg 8: Batteripaketet Del 4 (installation)

För installationen använde jag dubbelsidig tejp. Jag rekommenderar att du använder högkvalitativ, kraftig dubbelsidig tejp för detta fall eftersom batteriet är ganska tungt. Jag använde 3M VHB dubbelsidig tejp. Hittills håller bandet batteripaketet mycket bra. Inga problem alls.

Batteriet passar riktigt fint där, en anledning till att jag valde denna prismatiska litiumcell framför cylindriska litiumceller. Luftgapet runt batteripaketet är mycket viktigt för värmeavledning.

Om värmeavledning, jag är inte alltför bekymrad över det. För laddning använder jag min IMAX B6 Mini som bara kan leverera 60W. Det är ingenting jämfört med batteriet på 585Wh. Laddningen tog mer än 10 timmar, så långsam att ingen värme genereras. Långsam laddning är också bra för alla typer av batterier. För urladdning är den maximala ström jag kan dra från batteriet långt under 1C urladdningshastighet (26A) vid endast 15A kontinuerlig, 25A momentan. Mitt batteri har cirka 33mOhm internt motstånd. Dissiperad effektekvation är I^2*R. 15*15*0,033 = 7,4W effekt förlorad som värme vid 15A urladdningsström. För något så stort är det ingen stor grej. Verkliga test visar att vid hög belastning stiger temperaturen på batteriet till cirka 45-48 grader Celsius. Inte riktigt en behaglig temperatur för litiumbatteri, men fortfarande inom arbetstemperaturområdet (max 60º)

Steg 9: Omformaren del 1 (demontering och kylflänsinstallation)

För växelriktaren tog jag bort den från väskan så att den passar in i aluminiumportföljen och installerade ett par kylflänsar som jag fick från en trasig datorns strömförsörjning. Jag tog också kylfläkten, nätuttaget och strömbrytaren för senare användning.

Växelriktaren arbetar ner till 19V innan underspänningsskyddet startar. Det är tillräckligt bra.

En ovanlig sak är att märkningen tydligt säger 500W medan silkscreen på kretskortet säger att den är 300W. Dessutom har denna växelriktare verkligt omvänd polaritetsskydd till skillnad från de flesta växelriktare där ute som använder dum diod + säkring för skydd mot omvänd polaritet. Trevligt, men inte särskilt användbart i det här fallet.

Steg 10: Växelriktaren (installation och montering)

Först utökade jag ingångseffekten, LED -indikatorer, omkopplaren och vägguttaget så att de är tillräckligt långa. Sedan installerade jag omformaren i höljet med dubbelsidig tejp. Jag lödde kabelspader i andra änden av ingångskablarna och kopplade dem till huvudterminalen. Jag monterade LED -indikatorerna, fläkten och nätuttaget på instrumentpanelen.

Jag upptäckte att växelriktaren har nollstoppström (<1mA) när den är ansluten till strömkällan men inaktiverad så jag bestämde mig för att ansluta växelriktarens strömkabel direkt utan någon strömbrytare. På så sätt behöver jag inte en skrymmande högströmbrytare och mindre slösad ström på tråden och strömbrytaren.

Steg 11: USB -modulen (installation och kabeldragning)

Först utökade jag LED -indikatorerna på båda modulerna. Sedan staplade jag modulerna med M3 20 mm mässingsdistanser. Jag lödde strömkablarna enligt schemat och lade hela enheten till instrumentpanelen och band den med dragkedjor. Jag lödde de 2 trådarna från batteriet som jag nämnde tidigare paket till den andra polen på strömbrytaren.

Steg 12: DPH3205 -modulen Del 1 (Installation och ingångskablar)

Jag borrade 2 3 mm hål genom bottenplattan diagonalt och sedan installerade jag DPH3205 -modulen med 8 mm M3 -skruvar som går igenom dessa hål. Jag kopplade ingången med tjocka 16 AWG -trådar. Det negativa går direkt till modulen. Det positiva går till en switch först sedan till modulen. Jag lödde kabelspader i andra änden som kommer att anslutas till huvudterminalen.

Steg 13: DPH3205 -modulen Del 2 (Displaymontering och utgångskablar)

Jag monterade displayen på frontpanelen och kopplade ledningarna. Sedan monterade jag XT60 -kontakterna på instrumentpanelen med två delar epoxi och kopplade dessa kontakter parallellt. Sedan går tråden till modulens utgång.

Steg 14: Extra I/O (montering och ledning)

Jag monterade 2 XT60 -kontakter med 2 -delig epoxi och lödde kontakterna parallellt med tjocka 16 AWG -trådar. Jag lödde kabelspader i andra änden som går till huvudterminalen. Ledningen från USB -modulen går också hit.

Steg 15: QC (Quick Inspection)

Se till att det inte är något som skramlar inuti. Oönskade ledande föremål kan orsaka kortslutning.

Steg 16: Efterbehandling och testning

Jag stängde locket, skruvade bultarna och gjort! Jag testade alla funktioner och allt fungerar som jag hoppades. Definitivt mycket användbart för mig. Det kostade mig lite över $ 150 (endast material, inklusive fel), vilket är väldigt billigt för något sådant. Monteringsprocessen tog cirka 10 timmar, men planeringen och forskningen tog cirka 3 månader.

Även om jag har gjort ganska mycket research innan jag bygger min strömförsörjning, har min strömförsörjning fortfarande många brister. Jag är inte riktigt nöjd med resultatet. I framtiden kommer jag att bygga Listrik V2.0 med många förbättringar. Jag vill inte förstöra hela planen, men här är lite av det:

1. Byt till 18650 celler med hög kapacitet
2. Något högre kapacitet
3. Mycket högre uteffekt
4. Mycket bättre säkerhetsfunktioner
5. Intern MPPT -laddare
6. Bättre materialval
7. Arduino automation
8. Dedikerad parameterindikator (batterikapacitet, strömförbrukning, temperatur och så vidare)
9. Appstyrd DC-utgång och många andra som jag inte berättar för nu;-)

Steg 17: Uppdateringar

Uppdatering #1: Jag lade till en manuell överstyrningsbrytare för kylfläkten så att jag kan slå på den manuellt om jag vill använda strömförsörjningen vid full belastning så att delarna inuti förblir svala.

Uppdatering #2: BMS fattade eld, så jag gör om hela batterisystemet med ett bättre. Den nya har 7S8P -konfiguration istället för 6S10P. Lite mindre kapacitet men bättre värmeavledning. Varje grupp är nu åtskilda för bättre säkerhet och kylning. 4,1V/cell laddningsspänning istället för 4,2V/cell för bättre livslängd.