步驟1：資源

電子產(chǎn)品：

4S BMS;

4S 18650電池座;

4S 18650電池電量指示器;

4個18650鋰離子電池;

4個80x55毫米太陽能電池板;

USB 2.0母插孔;

筆記本電腦充電器母插孔;

具有電流限制功能的降壓轉(zhuǎn)換器；

可將其降壓至+5伏的小型降壓轉(zhuǎn)換器；

電池電量指示器的觸覺按鈕；

4個BAT45肖特基二極管;

1N5822肖特基二極管或類似的東西;

2個SPDT開關;

構(gòu)造：

有機玻璃板；

螺栓和螺母；

9個尖角支架；

2個鉸鏈；

熱熔膠；

手鋸；

鉆孔；

膠帶（可選）；

步驟2：BMS

是在我開始這個項目之前，我對鋰離子電池充電了解不多，我發(fā)現(xiàn)我可以說BMS（也稱為電池管理系統(tǒng)）是解決此問題的主要方法（我并不是說這是最好的，也是唯一的）。該板可確保18560個鋰離子電池在安全穩(wěn)定的條件下運行。它具有以下保護功能：

過充電保護；

每個電池單元的電壓不會高于+4.195 V；

以高于最大工作電壓（通常為+4.2 V）的電壓充電會損壞電池；

如果鋰離子電池的最大充電電壓為+4.1 V，則其壽命會更長相比于已充電至+4.2 V的電池；

欠壓保護；

電芯電壓無法獲得小于+2.55 V;

如果允許電池放電的電壓低于最小工作電壓，它將受到損壞，失去部分容量，自放電率將提高；

為電壓低于其最小工作電壓的鋰離子電池充電時，可能會發(fā)生短路并使其周圍環(huán)境處于危險之中；

短路保護；

如果系統(tǒng)發(fā)生短路，則您的電池不會損壞tem;

過流保護；

BMS不會讓電流超過額定值；

電池平衡；

如果系統(tǒng)包含多個串聯(lián)連接的電池，則該板將確保所有電池具有相同的電量；

如果是前我們有一個鋰離子電池單元，它的電荷比其他電池要多，它會放電到其他電池上，這對他們來說非常不健康；

BMS電路種類繁多出于不同目的而設計。它們具有不同的保護電路，并且針對不同的電池配置而構(gòu)建。就我而言，我使用4S配置，這意味著四個電池單元串聯(lián)連接（4S）。根據(jù)電池的質(zhì)量，這將大約產(chǎn)生+16.8伏和2 Ah的總電壓。同樣，您可以根據(jù)需要為該板并聯(lián)連接幾乎所有數(shù)量的電池單元。這將增加電池容量。要為該電池充電，您需要為BMS提供約+16，8伏特電壓。 BMS的連接電路如圖所示。

請注意，要給電池充電，必須將必要的電源電壓連接到P +和P-引腳。要使用已充電的電池，請將組件連接到B +和B-引腳。

步驟3：18650電池供電

電源我為18650電池提供的電源是HP +19伏和4，74安培筆記本電腦充電器。由于其電壓輸出太高，我添加了一個降壓轉(zhuǎn)換器以將電壓降低至+16.8伏。一切就緒后，我測試了該設備以查看其性能。我將其留在窗臺上，以使其通過太陽能充電。當我回到家時，我發(fā)現(xiàn)我的電池根本沒有充電。實際上，它們已經(jīng)完全放電，當我嘗試使用筆記本電腦充電器為它們充電時，降壓轉(zhuǎn)換器芯片開始發(fā)出奇怪的嘶嘶聲，并且變得非常熱。當我測量到BMS的電流時，我的讀數(shù)超過3.8安培！這遠高于我的降壓轉(zhuǎn)換器的最大額定值。 BMS消耗了太多電流，因為電池完全沒電了。

首先，我重新整理了BMS與外部組件之間的所有連接，然后解決了在用太陽能充電時發(fā)生的放電問題。我認為發(fā)生此問題是因為沒有足夠的陽光供降壓轉(zhuǎn)換器打開。發(fā)生這種情況時，我認為充電器開始朝相反的方向-從電池到降壓轉(zhuǎn)換器（降壓轉(zhuǎn)換器指示燈亮）。通過在BMS和降壓轉(zhuǎn)換器之間添加肖特基二極管解決了所有這些問題。這樣一來，電流絕對不會回到降壓轉(zhuǎn)換器。該二極管的最大直流阻斷電壓為40伏，最大正向電流為3安培。

為解決巨大的負載電流問題，我決定用具有限流功能的降壓轉(zhuǎn)換器代替降壓轉(zhuǎn)換器。該降壓轉(zhuǎn)換器的體積是其兩倍，但幸運的是，我的機箱中有足夠的空間來容納它。這樣可以保證負載電流永遠不會超過2安培。

步驟4：太陽能電源

對于這個項目，我決定將太陽能電池板納入產(chǎn)品組合。通過這樣做，我想更好地了解它們的工作方式和使用方法。我選擇串聯(lián)連接四個6伏和100 mA太陽能電池板，這反過來又可以在最佳陽光條件下為我提供24伏和100 mA的總電流。這加起來不超過2.4瓦，這不是很多。從功利主義的角度來看，這種添加是沒有用的，幾乎不能給18650個電池單元充電，因此它更多地是作為裝飾而不是功能。在本部分的測試運行中，我發(fā)現(xiàn)這組太陽能電池板在理想條件下只能為18650個電池單元充電。在陰天時，它甚至可能不會打開在太陽能電池板陣列之后的降壓轉(zhuǎn)換器。

通常，您將在PV4面板后連接一個隔離二極管（在示意圖中查看）。這樣可以避免在沒有陽光照射且面板不會產(chǎn)生任何電力時電流流回太陽能面板。然后，電池組將開始放電到太陽能電池板陣列上，這可能會損壞它們。由于我已經(jīng)在降壓轉(zhuǎn)換器和18650電池組之間添加了一個D5二極管來防止電流回流，因此我不需要添加另一個二極管。為此目的，建議使用肖特基二極管，因為它們的電壓降比常規(guī)二極管低。

太陽能電池板的另一預防措施是旁路二極管。當太陽能電池板串聯(lián)連接時，它們是必需的。當連接的一個或多個太陽能電池板被遮蔽時，它們會提供幫助。發(fā)生這種情況時，帶陰影的太陽能電池板將不會產(chǎn)生任何功率，其電阻將變高，從而阻止來自未帶陰影的太陽能電池板的電流。這是旁路二極管進入的地方。例如，當PV2太陽能電池板被遮擋時，PV1太陽能電池板產(chǎn)生的電流將采用電阻最小的路徑，這意味著它將流過二極管D2。這將導致總功率降低（由于面板陰影），但至少不會將電流全部阻塞。當沒有一塊太陽能電池板被阻塞時，電流將忽略二極管，并流過太陽能電池板，因為這是電阻最小的路徑。在我的項目中，我使用了與每個太陽能電池板并聯(lián)的BAT45肖特基二極管。推薦使用肖特基二極管，因為它們具有較低的壓降，這又將使整個太陽能電池板陣列更高效（在某些太陽能電池板被遮蔽的情況下）。

在某些情況下，太陽能電池板中已經(jīng)集成了旁路二極管和阻擋二極管，這使設備的設計變得更加容易。

整個太陽能電池板陣列通過SPDT開關連接到A1降壓轉(zhuǎn)換器（將電壓降低到+16.8伏）。這樣，用戶可以選擇應如何為18650個電池供電。

步驟5：附加功能

為方便起見，我添加了通過觸覺開關連接的4S電池充電指示器，以顯示18650電池組是否已充電。我添加的另一個功能是用于設備充電的USB 2.0端口。當我將18650電池充電器帶到外面時，這可能會派上用場。由于智能手機需要+5伏特充電，因此我添加了一個降壓降壓轉(zhuǎn)換器，以將電壓從+16.8伏特降低到+5伏特。另外，我還添加了一個SPDT開關，因此當不使用USB端口時，A2降壓轉(zhuǎn)換器不會浪費任何額外的電源。

步驟6：構(gòu)建外殼

作為外殼的底座，我使用了透明的有機玻璃板用手鋸割了。它相對便宜且易于使用。為了將所有東西固定在一個地方，我將金屬尖括號與螺栓和螺母結(jié)合使用。這樣，您可以根據(jù)需要快速組裝和拆卸機箱。另一方面，這種方法由于使用金屬而給設備增加了不必要的重量。為了打通螺母所需的孔，我使用了電鉆。使用熱膠將太陽能電池板粘合到有機玻璃上。當所有東西放在一起時，我意識到該設備的外觀并不完美，因為您可以通過透明玻璃看到所有電子混亂。為了解決這個問題，我用不同顏色的膠帶覆蓋了有機玻璃。

步驟7：遺言

盡管這是一個相對容易的項目，但我仍有機會獲得電子學方面的經(jīng)驗，為我的電子設備建造外殼，并被介紹給新的（對我來說）電子組件。

責任編輯：wv