Penyeimbang Sel Baterai Lithium Dijelaskan pengisi daya 18650 dan BMS

Penyeimbang Sel Baterai Lithium Dijelaskan pengisi daya 18650 dan BMS

Baterai lithium adalah tulang punggung elektronik modern, yang memberi daya pada segala hal mulai dari proyek DIY dan drone hingga kendaraan listrik. Namun, untuk memastikan baterai tersebut memberikan umur panjang serta kinerja yang aman dan andal, setiap sel individual di dalam paket baterai multi-sel harus dijaga pada tingkat tegangan yang sama. Di sinilah penyeimbang sel (cell balancer) berperan. Panduan ini, berdasarkan tutorial Robojax, menjelaskan prinsip-prinsip dasar di balik penyeimbang sel baterai lithium, menunjukkan cara kerjanya dalam praktik, dan menunjukkan cara menghubungkannya ke paket baterai Anda sendiri.

Memahami dan menggunakan penyeimbang sel sangat penting bagi siapa pun yang merakit atau merawat paket baterai lithium multi-sel. Berikut adalah beberapa aplikasi praktis:

• Memperpanjang umur baterai perkakas listrik: Membangun ulang dan menyeimbangkan paket baterai bor atau gergaji lama untuk memberikan kehidupan baru.
• Merawat baterai hobi drone dan RC: Memastikan paket LiPo yang digunakan pada drone, mobil RC, dan pesawat seimbang untuk kinerja dan waktu terbang maksimal.
• Membangun power bank khusus: Membuat catu daya portabel berkapasitas tinggi dari sel 18650, memastikan semua sel mengisi dan mengosongkan daya secara merata.
• Membangun penyimpanan energi surya DIY: Membangun bank baterai yang aman dan efisien untuk pengaturan surya off-grid kecil.
• Meningkatkan sepeda listrik dan skuter: Mengganti atau merawat paket baterai pada kendaraan listrik pribadi untuk memastikan keamanan dan umur panjang.

Ikhtisar Perangkat Keras

Untuk mengikuti tutorial ini dan membangun pengaturan penyeimbang sel Anda sendiri, Anda akan memerlukan komponen-komponen berikut. Banyak dari komponen ini dapat ditemukan di eBay, AliExpress, atau Amazon.

• Modul Penyeimbang Sel: Ini adalah PCB kecil, sering kali berwarna merah atau biru, yang berisi sirkuit penyeimbang. Modul ini tersedia dalam berbagai konfigurasi untuk paket baterai 1S, 2S, 3S, hingga 8S. Tutorial ini secara khusus menggunakan chip HY2213 (juga dikenal sebagai BB3A).
• Sel Baterai Lithium: Tutorial ini menggunakan sel 18650, tetapi prinsipnya berlaku untuk sel lithium-ion dan lithium-polimer lainnya.
• Penguji Baterai: Perangkat sederhana yang dapat dicolokkan ke konektor keseimbangan baterai untuk menampilkan tegangan setiap sel individual. Ini sangat berharga untuk memeriksa kondisi paket baterai Anda.
• Catu Daya DC: Digunakan dalam demonstrasi untuk mensimulasikan sel baterai dan mengontrol tegangan secara presisi untuk menunjukkan kapan tepatnya penyeimbang aktif.
• Multimeter: Penting untuk mengukur tegangan dan arus guna memverifikasi pengoperasian penyeimbang.
• Konektor JST-XH: Konektor standar yang digunakan untuk kabel keseimbangan pada paket baterai lithium.

Panduan Pengkabelan

Menghubungkan penyeimbang sel ke paket baterai Anda adalah proses yang sederhana, tetapi memerlukan perhatian cermat pada urutan yang benar. Penyeimbang memantau tegangan setiap sel dalam rangkaian seri. Sangat penting untuk menghubungkan kabel dalam urutan yang benar untuk menghindari korsleting atau merusak sel.

Untuk paket baterai seri, sel-sel dihubungkan ujung-ke-ujung: terminal positif satu sel terhubung ke terminal negatif sel berikutnya. Kabel penyeimbang kemudian dihubungkan ke setiap titik sambungan dalam rangkaian seri ini. Tutorial ini mendemonstrasikannya untuk paket 3S (tiga sel). Kabel pertama (B0) terhubung ke terminal negatif utama paket, kabel kedua (B1) terhubung ke sambungan antara sel 1 dan sel 2, kabel ketiga (B2) terhubung ke sambungan antara sel 2 dan sel 3, dan kabel terakhir (B3) terhubung ke terminal positif utama paket. Logika yang sama berlaku untuk jumlah sel berapa pun, dari paket 2S hingga 8S.

Untuk representasi visual dari skema pengkabelan ini, silakan lihat diagram di bawah ini.

Cara Kerja Penyeimbang Sel

Fungsi inti dari penyeimbang sel adalah bertindak sebagai beban variabel yang cerdas untuk sel individual. Penyeimbang terus-menerus mengukur tegangan setiap sel. Ketika tegangan sel melebihi ambang batas tertentu (biasanya 4,2V untuk sel lithium-ion standar), penyeimbang untuk sel tersebut mengaktifkan sakelar internal (MOSFET) yang menghubungkan resistor daya tinggi melintasi terminal sel. Resistor ini bertindak sebagai beban, menarik arus kecil yang terkontrol dari sel dan menghilangkan energi berlebih sebagai panas. Proses ini, yang dikenal sebagai "penyeimbangan pasif," perlahan-lahan menurunkan sel bertegangan lebih tinggi ke tingkat sel bertegangan lebih rendah, memastikan seluruh paket seimbang.

Chip HY2213 adalah pilihan populer untuk tugas ini. Chip ini memiliki sirkuit deteksi tegangan yang sangat presisi yang hanya mengonsumsi arus mikroampere, sehingga tidak menguras baterai saat tidak aktif. Tegangan ambang chip diatur oleh sirkuit internalnya, dan versi berbeda tersedia untuk kimia baterai yang berbeda. Misalnya, versi BB3A dirancang untuk sel 4,2V, sedangkan versi BB3B mungkin untuk sel 4,35V. Arus penyeimbang ditentukan oleh nilai resistor yang digunakan. Nilai resistansi yang lebih rendah (misalnya, 62 ohm) akan menghasilkan arus penyeimbang yang lebih tinggi (misalnya, ~67mA), sedangkan resistansi yang lebih tinggi (misalnya, 100 ohm) akan menghasilkan arus yang lebih rendah. Ini memungkinkan Anda memilih penyeimbang yang sesuai dengan kebutuhan Anda.

Penjelasan Kode

Proyek ini sepenuhnya berbasis perangkat keras dan tidak memerlukan pemrograman. Modul penyeimbang sel adalah sirkuit analog mandiri yang berfungsi tanpa kode apa pun.

Demonstrasi Proyek Langsung

Tutorial ini memberikan demonstrasi yang jelas dan praktis tentang proses penyeimbangan. Dengan menggunakan catu daya DC untuk mensimulasikan satu sel baterai, presenter perlahan-lahan menaikkan tegangan sambil memantau arus dengan multimeter. Pada tegangan di bawah ambang batas 4,2V, arus tetap nol, menunjukkan bahwa penyeimbang tidak aktif. Segera setelah tegangan melewati angka 4,2V (dalam toleransi 25mV), penyeimbang aktif, dan arus melonjak hingga sekitar 66mA. Ini mengonfirmasi bahwa MOSFET telah menyala dan sekarang mengalirkan arus melalui resistor 62-ohm. Ketika tegangan diturunkan kembali di bawah ambang batas, penyeimbang mati, dan arus turun kembali ke nol.

Video ini juga menunjukkan cara memeriksa kondisi paket baterai menggunakan penguji baterai. Perangkat ini dicolokkan ke konektor keseimbangan dan menampilkan tegangan setiap sel, sehingga mudah untuk melihat apakah paket seimbang atau jika satu atau lebih sel di luar spesifikasi. Presenter juga menunjukkan paket baterai 3S yang baru dan sepenuhnya seimbang, di mana semua sel menunjukkan tegangan yang sangat dekat satu sama lain.

Pertimbangan Penting

Ada beberapa poin penting yang perlu diingat saat bekerja dengan penyeimbang sel:

• Penyeimbangan adalah langkah akhir: Penyeimbang ini dirancang untuk bekerja hanya ketika baterai hampir terisi penuh. Jika tegangan sel di bawah ambang batas 4,2V, penyeimbang tidak akan melakukan apa pun. Inilah sebabnya sebagian besar pengisi daya baterai menyertakan fase penyeimbangan di akhir siklus pengisian.
• Jangan menghubungkan pengisi daya saat menyeimbangkan: Ketika penyeimbang secara aktif menguras sel, Anda tidak boleh menghubungkan pengisi daya atau sumber daya ke baterai. Inilah sebabnya pengisi daya khusus mematikan arus pengisiannya sebelum fase penyeimbangan dimulai. Menghubungkan pengisi daya selama penyeimbangan dapat menyebabkan kerusakan.
• Siapkan paket Anda dengan benar: Saat membangun paket baterai, sangat penting untuk menghubungkan sel secara seri (positif ke negatif) untuk menjumlahkan tegangan. Kabel penyeimbang kemudian dihubungkan ke setiap titik sambungan seri. Kesalahan di sini dapat menyebabkan korsleting.

Bab

• [00:00] Pengenalan tutorial penyeimbang sel
• [00:53] Mengapa penyeimbangan baterai itu penting
• [02:07] Cara kerja rangkaian penyeimbang
• [03:29] Chip HY2213 dan spesifikasinya
• [03:45] Memeriksa skema penyeimbang
• [05:47] Komponen utama: MOSFET dan resistor
• [06:24] Pengisi daya baterai dengan penyeimbang bawaan
• [07:41] Menggunakan penguji baterai untuk memeriksa tegangan sel
• [09:19] Menyiapkan paket baterai untuk penyeimbang
• [11:27] Demonstrasi langsung proses penyeimbangan
• [15:41] Kesimpulan dan pemikiran akhir