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(gè)18650鋰離子電池;

4個(gè)80x55毫米太陽(yáng)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(jué)按鈕；

4個(gè)BAT45肖特基二極管;

1N5822肖特基二極管或類(lèi)似的東西;

2個(gè)SPDT開(kāi)關(guān);

構(gòu)造：

有機(jī)玻璃板；

螺栓和螺母；

9個(gè)尖角支架；

2個(gè)鉸鏈；

熱熔膠；

手鋸；

鉆孔；

膠帶（可選）；

步驟2：BMS

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

過(guò)充電保護(hù)；

每個(gè)電池單元的電壓不會(huì)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(huì)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(huì)更長(zhǎng)相比于已充電至+4.2 V的電池；

欠壓保護(hù)；

電芯電壓無(wú)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(shí)，可能會(huì)發(fā)生短路并使其周?chē)h(huán)境處于危險(xiǎn)之中；

短路保護(hù)；

如果系統(tǒng)發(fā)生短路，則您的電池不會(huì)損壞tem;

過(guò)流保護(hù)；

BMS不會(huì)讓電流超過(guò)額定值；

電池平衡；

如果系統(tǒng)包含多個(gè)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(gè)鋰離子電池單元，它的電荷比其他電池要多，它會(huì)放電到其他電池上，這對(duì)他們來(lái)說(shuō)非常不健康；

BMS電路種類(lèi)繁多出于不同目的而設(shè)計(jì)。它們具有不同的保護(hù)電路，并且針對(duì)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(gè)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(qǐng)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(qǐng)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(gè)降壓轉(zhuǎn)換器以將電壓降低至+16.8伏。一切就緒后，我測(cè)試了該設(shè)備以查看其性能。我將其留在窗臺(tái)上，以使其通過(guò)太陽(yáng)能充電。當(dāng)我回到家時(shí)，我發(fā)現(xiàn)我的電池根本沒(méi)有充電。實(shí)際上，它們已經(jīng)完全放電，當(dāng)我嘗試使用筆記本電腦充電器為它們充電時(shí)，降壓轉(zhuǎn)換器芯片開(kāi)始發(fā)出奇怪的嘶嘶聲，并且變得非常熱。當(dāng)我測(cè)量到BMS的電流時(shí)，我的讀數(shù)超過(guò)3.8安培！這遠(yuǎn)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?yàn)殡姵赝耆珱](méi)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(yáng)能充電時(shí)發(fā)生的放電問(wèn)題。我認(rèn)為發(fā)生此問(wèn)題是因?yàn)闆](méi)有足夠的陽(yáng)光供降壓轉(zhuǎn)換器打開(kāi)。發(fā)生這種情況時(shí)，我認(rèn)為充電器開(kāi)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(guò)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(wèn)題。這樣一來(lái)，電流絕對(duì)不會(huì)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(fù)載電流問(wèn)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(yùn)的是，我的機(jī)箱中有足夠的空間來(lái)容納它。這樣可以保證負(fù)載電流永遠(yuǎn)不會(huì)超過(guò)2安培。

步驟4：太陽(yáng)能電源

對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，我決定將太陽(yáng)能電池板納入產(chǎn)品組合。通過(guò)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(gè)6伏和100 mA太陽(yáng)能電池板，這反過(guò)來(lái)又可以在最佳陽(yáng)光條件下為我提供24伏和100 mA的總電流。這加起來(lái)不超過(guò)2.4瓦，這不是很多。從功利主義的角度來(lái)看，這種添加是沒(méi)有用的，幾乎不能給18650個(gè)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(cè)試運(yùn)行中，我發(fā)現(xiàn)這組太陽(yáng)能電池板在理想條件下只能為18650個(gè)電池單元充電。在陰天時(shí)，它甚至可能不會(huì)打開(kāi)在太陽(yáng)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(gè)隔離二極管（在示意圖中查看）。這樣可以避免在沒(méi)有陽(yáng)光照射且面板不會(huì)產(chǎn)生任何電力時(shí)電流流回太陽(yáng)能面板。然后，電池組將開(kāi)始放電到太陽(yáng)能電池板陣列上，這可能會(huì)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(gè)D5二極管來(lái)防止電流回流，因此我不需要添加另一個(gè)二極管。為此目的，建議使用肖特基二極管，因?yàn)樗鼈兊碾妷航当瘸Ｒ?guī)二極管低。

太陽(yáng)能電池板的另一預(yù)防措施是旁路二極管。當(dāng)太陽(yáng)能電池板串聯(lián)連接時(shí)，它們是必需的。當(dāng)連接的一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池板被遮蔽時(shí)，它們會(huì)提供幫助。發(fā)生這種情況時(shí)，帶陰影的太陽(yáng)能電池板將不會(huì)產(chǎn)生任何功率，其電阻將變高，從而阻止來(lái)自未帶陰影的太陽(yáng)能電池板的電流。這是旁路二極管進(jìn)入的地方。例如，當(dāng)PV2太陽(yáng)能電池板被遮擋時(shí)，PV1太陽(yáng)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(guò)二極管D2。這將導(dǎo)致總功率降低（由于面板陰影），但至少不會(huì)將電流全部阻塞。當(dāng)沒(méi)有一塊太陽(yáng)能電池板被阻塞時(shí)，電流將忽略二極管，并流過(guò)太陽(yáng)能電池板，因?yàn)檫@是電阻最小的路徑。在我的項(xiàng)目中，我使用了與每個(gè)太陽(yáng)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?yàn)樗鼈兙哂休^低的壓降，這又將使整個(gè)太陽(yáng)能電池板陣列更高效（在某些太陽(yáng)能電池板被遮蔽的情況下）。

在某些情況下，太陽(yáng)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(shè)備的設(shè)計(jì)變得更加容易。

整個(gè)太陽(yáng)能電池板陣列通過(guò)SPDT開(kāi)關(guān)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(yīng)如何為18650個(gè)電池供電。

步驟5：附加功能

為方便起見(jiàn)，我添加了通過(guò)觸覺(jué)開(kāi)關(guān)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(gè)功能是用于設(shè)備充電的USB 2.0端口。當(dāng)我將18650電池充電器帶到外面時(shí)，這可能會(huì)派上用場(chǎng)。由于智能手機(jī)需要+5伏特充電，因此我添加了一個(gè)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(gè)SPDT開(kāi)關(guān)，因此當(dāng)不使用USB端口時(shí)，A2降壓轉(zhuǎn)換器不會(huì)浪費(fèi)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(jī)玻璃板用手鋸割了。它相對(duì)便宜且易于使用。為了將所有東西固定在一個(gè)地方，我將金屬尖括號(hào)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(jī)箱。另一方面，這種方法由于使用金屬而給設(shè)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(yáng)能電池板粘合到有機(jī)玻璃上。當(dāng)所有東西放在一起時(shí)，我意識(shí)到該設(shè)備的外觀并不完美，因?yàn)槟梢酝ㄟ^(guò)透明玻璃看到所有電子混亂。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我用不同顏色的膠帶覆蓋了有機(jī)玻璃。

步驟7：遺言

盡管這是一個(gè)相對(duì)容易的項(xiàng)目，但我仍有機(jī)會(huì)獲得電子學(xué)方面的經(jīng)驗(yàn)，為我的電子設(shè)備建造外殼，并被介紹給新的（對(duì)我來(lái)說(shuō)）電子組件。

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