ساخت شارژر و BMS هوشمند برای باتری‌های لیتیوم‌یون ۱۸۶۵۰

چرخه شارژ استاندارد لیتیوم‌یون

سلول‌های Li-ion در دو مرحله شارژ می‌شوند: ابتدا جریان ثابت (CC) تا رسیدن ولتاژ سلول به ۴٫۲ ولت، سپس ولتاژ ثابت (CV) تا زمانی که جریان شارژ به حدود ۰٫۰۵C کاهش یابد.

ولتاژ‌های مرجع

• ولتاژ نامی: ۳٫۷ V — شارژ کامل: ۴٫۲ V — قطع بار: ۲٫۵ تا ۳٫۰ V
• جریان ایمن شارژ: حدود ۰٫۵C (برای سلول ۲۰۰۰mAh حدود ۱ آمپر)

انتخاب قطعات

• شارژر تک‌سلولی ساده: TP4056 (جریان شارژ با مقاومت R_prog تنظیم می‌شود)
• شارژر سری و حرفه‌ای: BQ24xxx یا LT1510 با قابلیت نرم‌افزاری
• BMS حفاظتی: ماژول‌های ۱S تا ۴S با قطع OVP/UVP/OCP و کوتاه‌بازی

بالانس‌سازی سری

در سری N سلولی، اختلاف ولتاژ سلول‌ها با گذر از زمان بیشتر می‌شود. BMS با تخلیه تدریجی سلول پر شارژ‌تر (مقاومت‌های بالانس) ظرفیت مؤثر بسته را حفظ می‌کند.

// پایش ولتاژ سلول با میکروکنترلر
#define CELL A0
float readCell(){
  int adc = analogRead(CELL);
  return adc * (5.0 / 1023.0) * 2.0; // تقسیم‌کننده ولتاژ ۱:۲
}

امنیت در اولویت است

• سلول را هرگز بیش از ۴٫۲۵ ولت شارژ نکنید.
• در دمای زیر صفر از شارژ بپرهیزید (خطر ته‌نشین شدن لیتیوم).
• برای سری‌های چندسلولی از فیوز حرارتی/PTC و قابلیت قطع سری استفاده کنید.

تمرین

یک شارژر دو سلولی سری با دو ماژول TP4056 و یک BMS ۲S بسازید و جریان شارژ را با یک شانت اندازه‌گیری کنید.