步驟1：資源

電子產品：

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換器；

可將其降壓至+5伏的小型降壓轉換器；

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，我發現我可以說BMS（也稱為電池管理系統）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，可能會發生短路并使其周圍環境處于危險之中；

短路保護；

如果系統發生短路，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；

如果系統包含多個串聯連接的電池，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建。就我而言，我使用4S配置，這意味著四個電池單元串聯連接（4S）。根據電池的質量，這將大約產生+16.8伏和2 Ah的總電壓。同樣，您可以根據需要為該板并聯連接幾乎所有數量的電池單元。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，我發現我的電池根本沒有充電。實際上，它們已經完全放電，當我嘗試使用筆記本電腦充電器為它們充電時，降壓轉換器芯片開始發出奇怪的嘶嘶聲，并且變得非常熱。當我測量到BMS的電流時，我的讀數超過3.8安培！這遠高于我的降壓轉換器的最大額定值。 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生的放電問題。我認為發生此問題是因為沒有足夠的陽光供降壓轉換器打開。發生這種情況時，我認為充電器開始朝相反的方向-從電池到降壓轉換器（降壓轉換器指示燈亮）。通過在BMS和降壓轉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換器代替降壓轉換器。該降壓轉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，我發現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。由于我已經在降壓轉換器和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。發生這種情況時，帶陰影的太陽能電池板將不會產生任何功率，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降壓轉換器不會浪費任何額外的電源。

步驟6：構建外殼

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合使用。這樣，您可以根據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