Продление жизни аккумуляторам электроинструмента — часть 2
Как ни странно, мой шуруповерт Stayer все еще жив, хотя и побывал в ремонте. Также живы и 4 из 5 аккумуляторов (один пошел на элементы для восстановления остальных).
Выведенные на корпус батарей разъемы позволяли дозаряжать проблемные ячейки и поддерживать батареи в годном состоянии. Но, боже, как это нудно!
В общем, когда меня окончательно достал этот процесс, я начал усиленно копать инет в поисках чипа, годного для балансировки аккумулятора на 15 Ni-Cd элементов.
И. Сюрприз! Я такого чипа просто не нашел. Ну, вот нету и всё тут. Для литиевых еще туда-сюда (и то на меньшее количество «банок») для никеля — глухо. Или я искать не умею, или производителям просто плевать на эту нишу.
Решение моей проблемы нашлось тут: Особенности зарядки последовательных аккумуляторов. (Балансиры). Это не оригинал, а «перепечатка» материала с другого сайта, но решение нашлось именно здесь, поэтому и привожу эту ссылку. Ссылка же на «оригинал» есть внутри.
Нас интересует схема приведенная на «Рис.11. Каскадирование микросхем перекачки заряда.».
Элегантное, неограниченное по количеству ячеек решение, использующее микросхему — изначально, вообще говоря, никакого отношения к балансировке не имеющую. Но как же изящно!
Честно скажу, сам бы до такого просто не додумался, хотя принцип работы крайне прост.
Все детали работы схемы вы найдете в приведенной выше статье, я же сосредоточусь на конкретной реализации.
- Полнофункциональный и бесплатный до 300 точек (мне достаточно)
- Имеет все нужные составляющие (редактор схем, трассировщик и даже 3D превью)
- Умеет выгружать чертеж платы в формате, который требовался изготовителю п/п (да, я поленился возиться с ЛУТом и заказал изготовление платы, чуть больше об этом — далее)
- Оказался достаточно прост
Итак, выбрав софт и родив схематику и PCB я озадачился изготовлением платы.
Заниматься ЛУТом для 14 чипов поверхностного монтажа с шагом 1,27мм мне было ну совсем влом, поэтому я решил раскошелиться на 1329.32р. заказав плату в Резоните
К слову, большую часть этой суммы составляет т.н. «подготовка производства» и доставка. Сама плата стоит, по моему, в районе 150 рублей при заказе мелкой партии, нда.
В общем, 2 дня на изготовление и две недели (!!) почтой от Москвы до Калининграда и я являюсь счастливым обладателем двух плат.
К слову, и в заказе и по документам — должна быть одна, но пришло две. Не знаю, это ошибка или бонус. Отвлекать менеджера по этому поводу от работы счел бессмысленным.
А дальше… Дальше берем обычный 25Вт паяльник с раздвоенным жалом (позволяет прогревать один или несколько выводов в зависимости от наклона) и паяем… При хорошем зрении и твердой руке — никаких проблем.
- Медицинский спирт для спиртоканифоли теперь в нашей родной стране фиг купишь! Его оборот нынче требует столько бумажек — что аптеки его просто не продают. Как хотите — так и выкручивайтесь.
- Борный спир, даром что содержит 70% спирта, для спиртоканифоли нифига не годится.
Как писали еще в советское время в журнале Радио «правильно собранное устройство в наладке не нуждается».
Проверка же работоспособности очень проста. Подключаем заряженную ячейку к каждому каскаду по отдельности (выводы 6-8) и смотрим наличие минуса на выводе 5.
Так что теперь аккум ставится на зарядку с воткнутым в разъем балансером и балансируется в процессе зарядки.
Можно оставить подключенным и после, благо само устройство имеет очень высокий КПД и потребление сравнимое с током саморазряда Ni-cd (саморазряд за 5 дней без балансера с 20,0В до 19,41В, с подключенным балансером, те же 5 дней, разряд с 20,0В до 19,26В)
В общем, очень жаль, что я не нашел эту схему 4 года назад…
В завершение, скажу что еще можно улучшить и куда еще применить.
Что улучшить?
В случае интенсивной (профессиональной) эксплуатации батареи можно сделать отдельные ячейки балансера «навесным» монтажом или собрать на микро-платы и разместить внутри корпуса батареи в зазорах между элементами (они круглые и места под чип и конденсатор между ними достаточно).
Это избавит от необходимости муторно втыкать и разводить многоконтактный разъем и делать лишние дыры в корпусе. Но ускорит саморазряд. «В ноль» не высадит, впрочем, т.к. при падении напряжения где-то ниже 1В на ячейку балансировщик выключается. Да, в этом варианте берите конденсаторы покачественнее — т.к. вибрации, температура…
Другой минус — нужно делать отдельный комплект на каждый аккум. Не сказать, что детали очень дорогие — но и совсем не бесплатные…
Я, как видно из статьи, остановился на «внешнем» устройстве, подключаю при зарядке да и всё.
Куда еще применить?
У меня дома стоит МАП, к нему два свинцовых аккума по 110Ач, и проблема их балансировки стоит не менее остро. Но тут всё упирается в подключение к ячейкам. В отличие от «Настоящих Советских» свинцовых батарей, современные как-то не имеют промежуточных выводов, и ни разу не разборные, блин… Есть задумка использовать вот такие штуки для «втыкания» в перемычки. Самая тут засада — герметизация. И устройчивость контактов / пружины к кислоте. К сожалению, тут только натурные испытания (покипятить в электролите. ) а чертовы китайцы продают только сотнями. Жаба давит.
Так что, экспериментировать точно буду, но когда — не знаю. По результатам — допишу третью часть, я думаю.
В общем, надеюсь, желающие смогут легко повторить мой опыт и продлить жизнь своих девайсов. Удачи!
P.S. Вообще, у Резонита, при повторном заказе уже изготовленной ранее платы, не нужно повторно оплачивать эту самую «подготовку» (а это, вроде как, 940руб). Я полагаю, можно будет для желающих заказать мой, уже изготавливавшийся вариант платы (я сделаю заказа на ваш адрес, вы оплатите ЯД или как-то так). Обратите внимание, на моей плате есть место под лишний, 15-й корпус, это баг, который я оставил как фичу.
- аккумуляторы
- балансировка
- восстановление аккумуляторов
Активный балансир для литиевых батарей, что это такое и зачем он нужен
Меня часто спрашивают о различных батареях аккумуляторов, при это вопросы касаются также как защиты, так и балансировки батареи. И вот под задачу переделки ИБП мне понадобилась батарея, плата защиты и балансир, но батарея еще в пути, плату защиты без батареи проверять смысла нет, а про балансир я сегодня расскажу.
На самом деле речь пойдет даже о двух балансирах, при этом один из них представлен даже в двух экземплярах.
Мелкие были заказаны для LiFePO4 батарей, одна для мощного ИБП, другая для мелкого. Обе платы были куплены у одного и того же продавца в два захода, но при этом у него есть два разных лота:
1. $3.59 + $1.31 доставка, купил с купоном на 11.11
2. $3.50 + $4.73 доставка. Этот лот кажется слишком дорогим из-за доставки, но у продавца доставка разных товаров не суммируется, а так как заказывал плату защиты, то балансир взял попутно.
Вторая плата куплена на таобао где-то полтора года назад, но все не находил времени протестировать её и вот решил совместить две платы в одном обзоре.
В качестве дополнительной информации расскажу то, о чем спрашивают чаще всего, что такое балансир, какие они бывают и чем отличаются.
Писать про то, зачем он нужен, думаю нет смысла, это понятно из названия, да и я уже как-то рассказывал.
Пассивная схема балансировки
И так, технически самый простой балансир — пассивный, его задача ограничить напряжение на тех элементах, которые заряжены больше других, работает он только при заряде, пропуская часть тока (или весь) через себя давая возможность зарядиться остальным ячейкам.
По понятным причинам такой балансир может работать только при заряде, а точнее, в конце заряда.
Понятно что ограничивать напряжение стабилитронами проблематично так как имеются свои технические проблемы, как минимум малый вариант выбора напряжений и разброс характеристик.
Можно заменить стабилитрон регулируемым, на базе TL431, но он маломощный, соответственно придется усилить его транзистором.
Такая схема обеспечивает очень высокую точность балансировки и может делать это за один цикл заряда, но есть как минимум две проблемы:
1. Из-за того что ток в цепи никогда не упадет, а просто будет идти либо через батарею, либо через балансир, то зарядное может отключаться только по таймеру.
2. А так как весь ток потом идет через балансир, то получаем огромное тепловыделение в конце заряда, что при больших аккумуляторных сборках вынуждает применять солидные системы охлаждения, понятно что речь встроить такой балансир в корпус батареи вообще не идет.
Пример балансира с параллельными стабилизаторами, рассчитанный на ток до 2А и сборки до 20S. В режиме максимальной мощности тепловыделение до 170Вт.
Но ведь хочется балансир встроить в саму батарею, а значит надо снижать тепловыделение, решается это установкой резисторов.
При достижении напряжения окончания заряда схема управления через резистор начинает шунтировать аккумулятор, пропуская часть тока через себя, в данном случае это резистор R1.
Подобные балансиры часто размещают сразу на платах защиты, найти их очень легко, обычно это несколько больших низкоомных резисторов размещенных рядом, при этом количество резисторов соответствует количеству подключаемых к плате аккумуляторов.
Фото 5S платы защиты, видны резисторы по 150Ом соединенные попарно, т.е. каждый балансир может нагружать током порядка 50-55мА.
Кроме того продаются отдельные платы, изготовленные под разное количество каналов, обычно это 4 или 8, если у вас сборка на 5-7 элементов то применяется плата на 8, лишние каналы просто не используются. У меня «в загашнике» как раз лежит несколько подобных плат.
Но даже это сильно не помогает, резисторы в конце заряда могут нагреваться до температур порядка 80 градусов, а при установке в корпус батареи температура может быть еще больше, а рядом литиевые аккумуляторы.
В общем из преимуществ имеем простоту и дешевизну, а из недостатков, малый ток балансировки, соответственно если разбег очень большой, то зарядное все равно «перетянет одеяло на себя». Чтобы этого не было, надо заряжать малыми токами, кроме того следует помнить, что балансир отбирает часть тока на себя и если у вас зарядное имеет отсечку по падению тока, то следует это учитывать.
Например ток заряда 1А, отсечка по падению до 50мА, при балансире на 60мА оно никогда не отключится, в этом случае выставляем отключение по току 50+60мА=110мА, тогда зарядное отключится по падению тока ниже 50мА именно черех аккумуляторы.
Активные балансиры
Чтобы обойти указанные выше проблемы придумали использовать схему с переносом энергии от одной ячейки к другой. Относительно простым является конденсаторный балансир, принцип предельно прост, сначала от аккумулятора с большим напряжением заряжаем конденсатор, а потом переключаем его на аккумулятор с меньшим напряжением.
В итоге заряженный аккумулятор постепенно отдает часть заряда менее заряженному, фактически таким образом элементы «виртуально» соединяются параллельно.
Задача схемы в конечном итоге уравнять потенциалы на клеммах ячеек. И здесь я отвечу на еще один частый вопрос, даже на два:
1. Такой балансир может перезарядить батарею? — Нет, он уравнивает потенциалы, также как при параллельном включении ячеек. Грубо говоря при двух элементах с напряжениями 3.5 и 3.7 вольта после балансировки будет 3.6 и 3.6.
2. Для разных аккумуляторов нужны разные балансиры? Нет, так как он просто уравнивает напряжение, то ему все равно какое оно там, главное чтобы сам контроллер мог работать. Потому обычно эти балансиры универсальны как для LTO, LiFePO4, так и для «обычных» Li-Ion.
В случае предыдущей схемы аккумуляторы можно просто соединить параллельно, но если надо балансировать последовательно включенные ячейки, то схема просто дополняется еще одним переключателем, сама же суть остается прежней.
Несколько лет назад я публиковал обзор, где делал плату заряда батареи 2S и размещал на той же плате и активный балансир на базе чипа 7660.
По сути данная микросхема не является балансиром, это просто формирователь отрицательного напряжения, но в данном случае можно использовать её и в таком, несколько нештатном применении.
Балансир маломощный, работает медленно, но у него есть преимущество, он работает всегда, сутками, месяцами.
Отчасти это является недостатком, так как схема постоянно потребляет энергию, хоть и не очень много, в моем случае это было не критично так как аккумуляторы имели индивидуальную защиту и переразряд им не грозит.
В итоге таблица балансировки за двое суток выглядела следующим образом.
Закономерный вопрос, а как производить балансировку если элементов больше двух. До точно также, просто в этом случае ставится больше балансиров, при этом их количество всегда на один меньше чем количество ячеек.
Первый балансир выравнивает напряжение на ячейках 1 и 2
Второй на 2 и 3
Третий на 3 и 4
Четвертый на 4 и 5.
Как можно понять их схемы, в итоге как бы не были распределены напряжения между ячейками, балансиры все равно приведут их к чему-то среднему, больше всего сложностей будет если максимальная разница у элементов 1 и 5, но даже в этом случае напряжение уравняется.
Современные конденсаторные балансиры конечно куда как покруче, специальные контроллеры, переводящие схему в спящий режим, полимерные конденсаторы, токи балансировки до 5А. Но и цены внушают, балансир 8S запросто может стоит порядка 25 долларов, а уж о цене монстра показанного ниже я боюсь и думать.
Из преимуществ, работает всегда, обеспечивает большой ток балансировки, но есть недостаток — цена.
Вторая разновидность активного балансира — индуктивный. По сути то же самое что и емкостной, но перенос энергии реализован чуть по другому, в качестве промежуточного накопителя используется индуктивности.
Преимущества почти те же что у емкостного, но ток обычно меньше, порядка 1-1.5А, зато цена заметно ниже.
И конечно вопрос, так что же все таки лучше. На мой взгляд естественно активный.
Дело в том, что в случае применения активного балансира вы фактически получаете общую емкость батареи без учета разницы между элементами, а при пассивном даже после балансировки все равно будете иметь только ту, которую имеет самый слабый элемент. Правда есть оговорка, результат напрямую зависит от мощности балансира и тока разряда.
Упрощенно, возьмем сборку из трех элементов, 1, 2 и 3Ач соединенных последовательно.
В случае с пассивным вы получите 1Ач так как даже после уравнивания при разряде ячейка 1Ач разрядится первой и плата защиты отключит нагрузку.
При активном заряд постоянно будет забираться у более заряженного элемента и отдаваться самому слабому и в теории можно получить усредненную емкость, в данном примере 2Ач, но КПД балансира конечно уменьшит этот результат.
Как это выглядит на практике. Работаете вы инструментом, потом пауза, пока батарея «отдыхает» балансир перекачивает энергию в самый слабый элемент, работаете дальше.
Есть и недостатки, при большом потреблении (например ИБП) помогать будет слабо, кроме того батарея в таком варианте изнашивается больше так как фактически идут циклы заряд/разряд. Но здесь уже вам решать, чем проще пожертвовать.
Альтернативные схемы балансировки
1. Вариант с отключением заряженных ячеек и выводом из схемы, встречал упоминания, но видимо сложности реализации и малый смысл свели на нет эту идею, тем более через коммутационные цепи идут и рабочий ток.
2. Заряд каждой ячейки независимым зарядным, по сути результат как при работе с транзисторным пассивным балансиром, хороший КПД, но те же недостатки в плане меньшей емкости и необходимость наличия многоканального блока питания. Как пример — зарядное устройство ImaxRC B3 PRO.
3. Балансировка при помощи DC-DC с гальванической развязкой, аналог активного балансира, но более сложный технически, соответственно смысла не имеет. Еще такой балансир называется двухуровневым так как он часто работает в паре с пассивным балансиром.
Как вы наверное уже догадались, речь пойдет о индуктивном балансире, две платы для 2-4S сборок и одна до 10S.
Количество ячеек, на которое рассчитан балансир, это максимальное значение, подключить можно и меньше, работать будет одинаково, просто платы на больше каналов стоят дороже.
В комплекте идут провода для подключения, к мелким платам двух цветов, общий черный, к ячейкам красные, у большой платы провода разноцветные, что немного удобнее.
Мелкие платы полностью идентичны, что неудивительно. Большая плата снизу матовая, даже немного непривычно, мелкие глянцевые.
На мелкой плате видны три балансира, довольно габаритные дроссели, заявленный ток балансировки 1.2А, максимальное напряжение каналов ограничено на уровне 4.3 вольта при помощи мелких стабилитронов, соответственно лучше не превышать его.
Большая плата имеет тот же заявленный ток в 1.2А, но контроллеры имеют другой корпус, да и дроссели явно поменьше. Плата универсальная, до 11S, одно место пустует. Также на этой плате имеется девять светодиодов индицирующих процесс балансировки соответствующих пар ячеек.
Кроме всего прочего эта плата покрыта приличным слоем защитного лака.
Обе платы построены на базе специализированного контроллера ETA3000.
В даташите есть типовая схема включения, там же указано что выпускается чип в двух вариантах корпуса, собственно это видно и на показанных платах. Первый тип, с квадратным чипом я и так знал, а на мелкой плате написано даже название контроллера.
И в данном случае это действительно чип изначально задуманный для схем балансировки, который умеет определять разницу напряжений на элементах, переходить в спящий режим для снижения потребления и даже показывать что идет процесс балансировки.
Также есть пример подключения нескольких контроллеров для больших сборок, но суть та же, что я показывал выше, каждый контроллер обслуживает батареи попарно: 1-2, 2-3, 3-4 и т.д.
Ток балансировки можно задавать в диапазоне 0.1-2А, для чего есть таблица номиналов элементов.
Переходим к тестам.
Для проверки была взята сборка из четырех LiFePO4 ячеек с емкостью 5700мАч из этого обзора. Плата защиты с пассивным балансиром и чтобы не мешала, пришлось её отключить, естественно так делать нельзя, но все было под постоянным контролем.
Перед отключением платы сначала полностью зарядил батарею.
После этого отключил плату и отпаял провода от неё
Чтобы имитировать разбалансировку частично разрядил ячейки, а так как знал их емкость, то сделал просто, включил разряд током 5.5А с ограничением по времени, для первого аккумуляторы это было 38 минут, второй не разряжал, третий 19 минут и четвертый 57 минут. Соответственно получил ориентировочный процент заряда по ячейкам:
1. 35%
2. 100%
3. 70%
4. 5%
Два последних фото время разряда и «скачанная» емкость.
Напряжение на ячейках с первой по четвертую, здесь и далее на фото порядок будет одинаков.
Балансир подключался родными проводами, хотя для более быстрой работы лучше их либо укоротить, либо заменить на провода с большим сечением.
Плата в процессе греется, но не сказал бы что сильно, ниже три термофото, примерно через 5-10 минут после запуска, потом через час и еще через час. Максимально было 47 градусов, при этом грелись компоненты отвечающие за ячейки 4-3 и 2-3, явно шла активная «перекачка» со второй ячейки (полностью заряженной) к третьей, а потом к четвертой (почти полностью разряженной).
Следить перестал в 4 ночи, в пол десятого утра плата была холодной.
Тест продолжался долго, хотя как потом выяснилось, это и не было особо нужно, да и по графику вы это также поймете.
Через 34 часа после начала теста напряжение на ячейках выглядело следующим образом.
Далее было два эксперимента, сначала подключил вторую мелкую плату, через час никаких изменений, отключил её и подключил уже большую.
Так как отпаивал провода, то попутно проверил собственный ток потребления платы, по минусовой шине было 1.77мкА с редкими пиками до 6мкА, так работает автоматика платы, по шине В4 ток был чуть больше, 2.14мкА, с такими же всплесками до 6мкА.
Погонял еще полтора часа, также никаких изменений. Вообще большую помощь здесь оказал мультиметр, позволяющий отслеживать изменения с разрешением до 0.1мВ.
Следующий тест, подключил конструкцию к зарядному устройству, но плату защиты оставил отключенной, для безопасности контролировал напряжение на втором элементе так как он был наименее разряжен.
Когда напряжение на аккумуляторе начало резко расти в конце заряда, то засветился первый светодиод на плате балансира, она начала «перекачивать» заряд в первую ячейку.
Через короткое время светилось уже три светодиода, энергия начала отбираться и на заряд остальных двух ячеек, третьей и четвертой. Обусловлено это тем, что у LiFePO4 очень ровная разрядная и зарядная кривые с резким спадом или падение в конце. Соответственно аккумулятор зарядился, напряжение стало резко расти, но на остальных оно отставало и плата начала «кормить» их.
На полный заряда второй ячейки ушло 1309мАч, напомню, в начале тесте он был полностью заряжен, соответственно это та емкость, которую плата «перекачала» остальным элементам. Но следует помнить, что средний процент заряда был еще ниже, часть энергии отбиралась и от третьего элемента с зарядом 70%.
Отключил заряд, некоторое время светились все три светодиода, через несколько минут погасло два, а еще через пару минут и последний выключился.
А теперь все в виде графика.
Красная стрелка, два часа после начала теста, интервалы по 30 мин.
Зеленая стрелка, 9 часов от начала теста, далее интервалы по часу, спустя семь часов интервалы делал по два часа.
Синяя стрелка, дополнительный заряд батареи до полного заряда второй ячейки и после этого еще 16 часов, сначала интервалы по пол часа, потом по часу-два и последний 6 часов.
Как можно видеть, долго следить смысла нет, буквально через несколько часов даже при большой разбалансировке напряжения «устаканиваются» и дальше изменения очень небольшие.
Примерно то же самое было показано в даташите, причем приведены два графика, в автономном режиме и во время заряда.
Указано что балансировка занимает 3 часа, но как вы понимаете, это зависит от тока балансира и емкости батареи.
Далее планировалось расширить эксперимент, для этого у меня лежала батарея от гироборда. Батарея собрана по схеме 10S2P и имеет емкость 4Ач. Но попала она ко мне порядком изношенной и тест, который я проводил примерно с год назад, показал емкость 2.2Ач, она и написана на батарее.
Подключил батарею к зарядному, но заряжалась она недолго и отключилась сама, сработала защита.
Идея эксперимента была такой:
1. Заряжаем батарею полностью
2. Разряжаем полностью, измеряем емкость
3. Опять полностью заряжаем.
4. Цепляем балансир, ждем несколько часов.
5. Ставим на заряд
6. Разряжаем и сравниваем емкость с п2.
Разрядилась батарея также довольно быстро, отдав при токе 4.4А всего 724мАч, ну да ладно, может так интереснее.
Зарядил опять до отключения платы защиты, ушло почти 800мАч.
Данная батарея была выбрана неспроста, во первых она 10S, что как раз подходит под балансир, во вторых у неё внутри есть плата защиты, а сами ячейки подключены через разъем. Правда есть нюанс, расположение контактов у батареи и балансира зеркальное, хотя размеры разъема одинаковые. Кстати товарищ который занимается подобными батареями сказал что так у них у всех, но у батарей для сигвея порядок контактов противоположный, т.е. как раз как у балансира.
Через меня прошло довольно много таких батарей и внутри они были примерно одинаковы.
Но видимо сегодня был не мой день, так как данная батарея имеет совершенно другую плату защиты, где разъем вообще не установлен, а выводы от ячеек припаяны к самой плате.
Ну ладно, подумал я и решил что так может даже и к лучшему, припаяю провода прямо к соединительной ленте от аккумуляторов. Но сначала надо было выяснить порядок подключения и куда паяться, а заодно измерить напряжения на аккумуляторах и здесь меня ждал второй облом, одна из веток оказалось в жестком КЗ. Я решил не отступать и попробовал «продавить» его большим зарядным током, хотя так категорически нельзя делать. Увы, даже при 18А токе ничего не изменилось, пара так и осталась закороченной.
Пришлось на этом эксперимент завершить, батарея у меня была одна.
Перед тем как перейти к выводам попробую немного пояснить, что я вообще получил при экспериментах и особенности применения данного типа балансиров.
Платы как и заявлено, обеспечивают разницу в пределах одной пары около 30мВ, но как всегда «есть один нюанс».
Дело в том, что одно дело разница в 30мВ для «обычных» литиевых аккумуляторов и совсем другое для LiFePO4. Ниже сравнительный график тестов двух типов батарей с одной емкостью и в одинаковых режимах.
Видно что у LiFePO4 он почти горизонтальный, потому для них 30мВ это большая разница в емкости, на вскидку легко около 10-20% в зависимости от участка кривой.
При этом у обычных литий-ионных напряжение падает почти линейно, соответственно эти же 30мВ дадут меньшую разницу в проценте заряда.
Если говорить упрощенно, то балансир гораздо лучше будет работать с обычными батареями, а не с LiFePO4, потому как малая разница напряжений не всегда говорит о малой разнице в емкости для этого типа батарей, думаю то же самое относится и к LTO.
Вот теперь выводы.
Могу сказать, что для «обычных» литий-ионных аккумуляторов балансир подойдет отлично, это видно даже без тестов просто по алгоритму работы. Работает быстро, греется мало, также имеет очень небольшой ток потребления в режиме ожидания. Но с LiFePO4 все заметно хуже и обусловлено это не столько качеством работы, сколько особенностью самих аккумуляторов, правда и тест был очень «жестокий», в реальности такой разброс (5-100%) встречается крайне редко.
Скорее всего я еще продолжу тесты и уж точно буду еще проверять с LiFePO4, которые пока ко мне в пути.
Балансир также хорошо будет работать в паре с пассивным, который размещен на плате защиты. Кстати, ни разу пока не встречал плат защиты со встроенным активным балансиром.
Ну а теперь мне очень хочется поиграться с конденсаторным балансиром, цена только расстраивает, четырехканальная версия стоит около 15 долларов.
На этом у меня все, надеюсь что было полезно.
$3.59 + доставка
Эту страницу нашли, когда искали:
как работает бмс 3с с балансиром для литий ионных аккумуляторов , схема защиты li po , модуль включеня выключения акб на lm385 своими руками , балансировочная плата для литиевых аккумуляторов 2s, 18650 ма , активный балансир принцип работы , ремонт балансиров акумуляторов , таблица заряда литий-ионного аккумулятора , как подсоединить активный балансир к аккумулятор литиевая , балансировка li-ion , сделать балансиры для заряда батарей литий-ионных , подключитьбалансир 8s , подключени 7ми ячеек к балансиру 8s , балансир лифепо , активный балансир 100balance , активный bms , балансировочная плата 1,2 а lifepo4 lipo , описание платы балансировки литевырх аккомуляторов , 4 , схема балансира акб на оптронах , 18650 балансир 10 s , балансир для 18650 литиевые , схема балансира для li-ion аккумуляторов , старт двигателя от литиевого аккумулятора схема , как работает активный балансир , зачем мобильным батареем балансир если там он уже есть
Микропроцессорный балансир выравнивания заряда АКБ SSB2-12-A на 2АКБ 12В
Аккумулятор, имеющий более высокий уровень саморазряда (больший ток утечки), может вызывать перезаряд последовательно соединенных с ним элементов и неполный заряд параллельно соединенных с ним элементов. При значительном разбросе или различиях характеристик ёмкости разбаланс между отдельными АКБ массива в процессе эксплуатации возрастает. Систематические перезаряды аккумуляторов с меньшей емкостью и возможные переполюсовки недозаряженных элементов при глубоких разрядах приводят к повреждению сначала отдельных аккумуляторов, а затем и всего массива.
Активное выравнивание напряжения при заряде значительно снижает риск повреждения аккумуляторов.
Балансир заряда аккумуляторов Smart SSB 2-12A уравнивает состояние заряда двух последовательно соединенных 12В аккумуляторов или нескольких таких параллельных цепочек.
Отличие балансиров линейки Smart заключается в использовании в схеме управления микроконтроллера, который задает «окно» балансировки, активируя её при заряде аккумуляторов, поддерживая её при разряде, но отключая балансировку при просадке напряжения до заданного уровня, что исключает риск глубокого разряда неисправным аккумулятором остальных в сборке.
Особенность модификации балансира заряда SSB (Smart—n—Safe)
Модель имеет усовершенствованный алгоритм защиты устройства от аварийно высокого тока балансировки, а также индикацию аварийно низкого напряжения сборки АКБ.
Указанные ситуации возможны на сборке аккумуляторов с выработанным ресурсом. При большом токе нагрузки на выработанных аккумуляторах резко падает напряжение. В случае неоднородного износа (разного соотношения исправных и выработанных ячеек в аккумуляторах) разбаланс в паре АКБ может достигать больших значений. Эксплуатация балансиров на таких аккумуляторах не рекомендуется.
Диапазон балансировки заряда аккумуляторов SSB2-12A:
- активация при заряде, когда напряжение повышается ≥25В
- деактивация при разряде, когда напряжение опускается ≤22В (таймер отсрочки 10 минут)
- Максимальный перераспределяемый ток — 5А (10А до 5 секунд)
Электропитание SSB2/12A осуществляется от самой батареи или от источника заряда.
Эффективность активного балансира SSB2-12A принципиально выше, чем у пассивных балансиров заряда, работа которых основана на тепловом рассеивании избыточной зарядной мощности с более заряженных АКБ. Пассивные балансиры обычно работают только при заряде, так как создают прямые потери энергии. При этом пассивные балансиры перераспределяют ток
Подключение балансира заряда SSB 2-12A для 24В и 48В систем
Физически устройство выравнивания заряда аккумуляторов SSB 2/12A представляет собой компактный электронный модуль, подключаемый к каждой паре последовательно соединенных элементов батареи:
- для батареи номиналом 24В из 2-х АКБ 12В требуется один балансир SSB 2-12A на цепочку (Рис.1)..
- для батареи номиналом 48В из 4-х АКБ 12В можно использовать три балансира SSB 2-12A на цепочку (Рис.2), но более выгодно использовать модель SSB 4-12A
Схема подключения балансира SSB2-12A на батарею 24В и 48В
 |
 |
| Рис.1 Батарея 24В из двух АКБ 12В |
Рис.2 Батарея 48В из четырех АКБ 12В |
Схема подключения балансиров при последовательно-параллельном соединении аккумуляторов
Допускается работа одного модуля выравнивания заряда SSB 2-12A на 2-3 параллельных цепочки аккумуляторов – если расбаланс невелик и нет превышения по максимальному току выравнивания.
Однако индивидуальная балансировка каждой цепочки дает лучшие результаты за счет селективности корректирующего воздействия.
- При использовании одного балансира на несколько цепочек необходимо применять схему соединения аккумуляторов с шинами постоянного тока и соединением средних точек (Рис.3).
- При использовании отдельного балансира в каждой цепочке можно применять обычную схему соединения аккумуляторов (Рис.4).
 |
 |
| Рис.3 Один балансир на несколько цепочек АКБ 24В |
Рис.4 Отдельные балансиры на каждую цепочку АКБ 24В |
Индикация работы балансира заряда SSB 2-12A
ИНДИКАТОР РАБОЧЕГО режима
- ЗЕЛЕНЫЙ ГОРИТ – включено, но балансировка не активна – устройство в ждущем режиме. Микропроцессор контролирует напряжение сборки АКБ на выполнение условия начала работы.
- ЗЕЛЕНЫЙ МИГАЕТ с периодом около 1 секунды – идет процесс балансировки.
Балансировка активируется при напряжении сборки выше 25В. Это произойдет либо при включении на сборке полностью заряженных АКБ, либо после заряда от зарядного устройства. - После активации балансировка сохраняется в процессе разряда АКБ.
ИНДИКАТОР АВАРИЙНОГО режима
При просадке напряжения ниже 22В запускается таймер. Если в течение 10 минут напряжение поднимется выше 22В, таймер сбрасывается. В противном случае балансировка прекращается для защиты от возможной ситуации, когда неисправный АКБ полностью разрядит соседний.
Ситуация возможна либо на выработанных АКБ, либо при перегорании предохранителя по цепи +24В (или отключении / повреждении провода +24 от клеммы АКБ).
- КРАСНЫЙ ГОРИТ ОДНОВРЕМЕННО С ЗЕЛЁНЫМ – уведомление о прошедшей «аварии».
Если активация «аварии» была вызвана не неисправностью, а глубоким разрядом, при начале заряда напряжение сборки вырастает выше 22В и балансир возвращается в ждущий режим (ЗЕЛЕНЫЙ ГОРИТ). При 25В активируется балансировка (ЗЕЛЕНЫЙ МИГАЕТ). Однако индикация аварии сохраняется (КРСНЫЙ ГОРИТ). Сброс индикатора — выключением / включением балансира кнопкой.
ОБА ИНДИКАТОРА не светятся – устройство выключено или выход из строя предохранителя по цепи +12В (или отключение / повреждение провода от клеммы АКБ).
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Так как я довольно часто делал обзоры аккумуляторов, а также упоминал о переделке аккумуляторного инструмента, то в личке меня часто спрашивают о тех или иных нюансах переделок.
Спрашивают разные люди и вопросы часто примерно одинаковы, потому я решил сделать небольшой обзор и одновременно ответить на некоторые общие вопросы, связанные с выбором комплектующих и переделкой батарей.
Возможно кому нибудь обзор покажется неполным, так как переделке подверглась только сама батарея, но не волнуйтесь, я планирую сделать вторую часть обзора, где попробую ответить на вопросы по переделке зарядного устройства. А заодно хотелось бы узнать, как считает общественность, что лучше — универсальная плата совмещенная с БП, плата сама по себе, платы DC-DC или другие варианты.
Шуруповерты, да и просто любой другой аккумуляторный инструмент, производится уже довольно много лет. Потому на руках у пользователей накопилась довольно большая масса как старых батарей, так и лежащего иногда мертвым грузом инструмента.
Путей решения данной проблемы несколько:
1. Просто ремонт батареи, т.е. замена старых элементов на новые.
2. Переделка с аккумуляторного питания на сетевое, вплоть до установки БП в аккумуляторный отсек.
3. Замена Никель-кадмиевых и Никель-Металл гидридных на Литиевые.
В качестве небольшого отступления, иногда смысла переделывать/ремонтировать просто нет. Например если у вас совсем дешевый шуруповерт, купленный на мегараспродаже за 5 баксов, то вас может несколько удивить, что стоимость переделки выйдет как несколько таких шуруповертов (я утрирую). Потому надо сначала для себя прикинуть плюсы/минусы от переделки и ее целесооразность, иногда проще купить второй инструмент.
Первый вариант наверняка многие уже проходили, как впрочем и я. Он дает результат, хотя в случае фирменного инструмента часто хуже, чем был изначально. По цене выходит немного дешевле, по трудоемкости проще и значительно.
Второй вариант также имеет право на жизнь, особенно если работа происходит дома и неохота тратиться на замену аккумуляторов.
Третий вариант самый трудоемкий, но позволяет существенно улучшить эксплуатационные характеристики инструмента. Это и увеличение емкости аккумулятора и отсутствие «эффекта памяти», а иногда и увеличение мощности.
Но кроме трудоемкости появляется побочный эффект, литиевые аккумуляторы немного хуже работают на морозе. Хотя при условии, что многие фирмы без проблем производят такой инструмент, то я считаю, что иногда проблема преувеличена, хотя и справедлива.
Батареи имеют разную конструкцию, хотя в общем они имеют много общего, потому я буду рассказывать, а заодно и показывать на примере одного из представителей такой категории, шуруповерта Bosch PSR 12 VE-2. Этот шуруповерт моего товарища, он же и выступил «спонсором» обзора, предоставив для переделки сам шуруповерт, аккумуляторы, плату защиты и расходники.
Шуруповерт довольно неплохой, имеется блокировка шпинделя, две скорости, потому переделывать имеет смысл.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Так получилось, что аккумуляторных блоков было даже три, но переделывать будем один, еще один оставлю для другого обзора 🙂
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Кстати, аккумуляторы разные, но оба на 12 Вольт, емкость 1.2Ач, соответственно 14.4 Втч.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Разбираются аккумуляторные блоки по разному, но чаще всего корпус скручен при помощи нескольких саморезов. Хотя мне попадались варианты как на защелках, так и склеенные.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
В любом случае внутри вы увидите примерно такую картину. В данном случае сборка из 10 никель-кадмиевых аккумуляторов, причем обычно применяются аккумуляторы одного типоразмера, но вот их укладка может иногда отличаться. На фото один из распространенных вариантов, 9 штук внизу и один в вертикальной части.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Первым делом предстоит выбор аккумуляторов для замены.
В электроинструменте применяются аккумуляторы, рассчитанные на большой разрядный ток.
Я не так давно делал обзор разных аккумуляторов, в конце которого привел табличку, которая может помочь в этом вопросе, но если не уверены, то просто найдите документацию по аккумуляторам, которые планируете купить. Благо у фирменных аккумуляторов обычно с этим проблем нет.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Например я рекомендую такие типы:
Для мощного электроинструмента — Samsung INR18650-25R, US18650VTC4, Liitokala INR26650-50A
Для инструмента средней мощности — LGDBHG21865, LGDBHE41865, Samsung INR18650-30Q
Следует помнить, что часто заявленная емкость аккумулятора обратно пропорциональна максимально отдаваемому току. Т.е. чем на больший ток рассчитан аккумулятор, тем у него меньше емкость. Пример конечно довольно условный, но очень близок к реальности. Например очень емкие аккумуляторы Panasonic NCR18650B для электроинструмента не подходят, так как их максимальный ток всего 6.8 Ампера, шуруповерт же потребляет 15-40 Ампер.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
А теперь что нельзя применять:
Аккумуляторы показанные на фото ниже, а также всякие Ультрафайр, Мегафайр, а также любые 18650 с заявленной емкостью 100500мАч.
Кроме того я категорически не рекомендую применять старые аккумуляторы от батарей ноутбуков. Во первых, они не рассчитаны на такой ток, во вторых, они скорее всего будут иметь большой разброс характеристик. Причем не только по емкости, а и по внутреннему сопротивлению. Лучше примените их где нибудь в другом месте, например в ПоверБанке для заряда вашего смартфона.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Альтернативный вариант, модельные батареи, например для катеров, квадракоптеров, машин и т.п.
Применять вполне можно, но я бы предпочел привычные 18650 или 26650 и виду наличия прочного корпуса, а также более реальной замены в будущем. 18650 и 26650 купить легко, а модельные могут убрать из продажи, заменив их батареями другого формфактора.
Но кроме всего прочего следует помнить, что нельзя применять аккумуляторы разной емкости. А вообще желательно использовать аккумуляторы из одной партии купив сразу необходимое количество (в идеале +1 про запас, если все таки попадутся разные). Т.е. если у вас на полке год лежит 2 аккумулятора, а потом вы покупаете к ним пару новых и соединяете последовательно, то это лишний шанс получить проблемы и балансировка здесь уже может не помочь, не говоря о аккумуляторах с изначально разной емкостью.
Для переделки батареи данного шуруповерта были выбраны аккумуляторы LGDBHG21865.
Шуруповерт не очень мощный, потому я думаю что проблем быть не должно. Аккумуляторы рассчитаны на длительный разрядный ток в 20 Ампер, при выборе аккумуляторов следует найти в документации на аккумулятор соответствующую строку и посмотреть какой ток там указан.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Литиевые аккумуляторы имеют заметно большую емкость при меньших габаритах, чем кадмиевые. На фото слева сборка 10.8В 3Ач (32Втч), справа родная, 12В 1.2Ач (14.4Втч).
При выборе количества требуемых аккумуляторов для замены следует руководствоваться тем, что условно один литиевый (LiIon, LiPol) заменяет 3 штуки обычных. В 12 Вольт батарее стоит 10 штук, потому обычно их меняют на 3 штуки литиевых. Можно поставить 4 штуки, но инструмент будет работать с перегрузкой и возможны ситуации, когда может пострадать.
Если у вас 18 Вольт батарея, то там скорее всего стоит 15 обычных, которые меняются на 5 литиевых, но такой инструмент встречается реже.
Или говоря простым языком,
2-3 NiCd = 1 литиевый,
5-6-7 NiCd = 2 литиевых,
8-9-10 NiCd = 3 литиевых,
11-12-13 NiCd = 4 литиевых
и т.д.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Перед сборкой необходимо проверить емкость аккумуляторов, потому как даже в одной партии аккумуляторы могут иметь разброс, причем чем «безроднее» производитель, тем больше будет разброс.
Например табличка из одного моего обзора, где я тестировал, а попутно отбирал комплекты аккумуляторов для переделки радиостанций.
После этого следует полностью зарядить все аккумуляторы чтобы уравнять их заряд.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Соединение аккумуляторов.
Для соединения аккумуляторов применяют несколько решений:
1. Кассеты
2. Пайка
3. Точечная сварка.
1. Кассета, очень просто и доступно, но категорически не рекомендуется для больших токов, так как имеет высокое сопротивление контакта.
2. Пайка. Вполне имеет право на жизнь, я сам так делаю иногда, но данный способ имеет нюансы.
Как минимум паять надо уметь. Причем уметь паять правильно, а главное — быстро.
Кроме того надо иметь соответствующий паяльник.
Пайка происходит следующим образом: Зачищаем место контакта, покрываем это место флюсом (я использую F3), берем залуженный провод (лучше не очень большого сечения, 0.75мм.кв достаточно), набираем на жало паяльника много припоя, прикасаемся к проводу и вместе с ним прижимаем к контакту аккумулятора. Либо прикладываем провод к месту пайки и паяльником с большой каплей припоя прикасаемся к месте между проводом и аккумулятором.
Но как я писал выше, способ имеет нюансы, необходим мощный паяльник с массивным жалом. Аккумулятор имеет большую теплоемкость и при легком жале он банально его остудит до такой температуры, что припой «примерзает», иногда вместе с жалом (зависит от паяльника). В итоге вы будете долго пытаться прогреть место контакта и в итоге перегреете аккумулятор.
Потому берут старый паяльник с большим медным жалом, желательно хорошо прогретый, тогда прогреваться будет только место пайки и после тепло просто распределится и общая температура будет не очень высокой.
Проблемы касаются минусового вывода аккумулятора, с пайкой плюсового обычно сложностей нет, он легче, но тоже сильно перегревать не советую.
В любом случае, если у вас нет опыта пайки, то крайне не рекомендую этот способ.
3. Самый правильный способ — точечная сварка, мгновенно, без перегрева. Но сварочный станок должен быть правильно настроен чтобы не сделать сквозную дыру в дне аккумулятора, потому лучше обратиться к профессионалам. За небольшую денежку на рынке вам сварят вашу батарею.
Альтернативный вариант, в некоторых онлайн магазинах предлагается услуга (вернее варианты лотов, с лепестками и без) по привариванию контактных лепестков, это не очень дорого, но гораздо безопаснее пайки.
Данную сборку «сварил» тот же товарищ, который и дал мне шуруповерт для обзора.
На фото видно, что между лепестком и корпусом аккумулятора проложен тряпичный изолятор. Это важно, так как без него вы можете перегреть лепесток и он проплавит изоляцию аккумулятора, последствия думаю понятны.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Внимательные читатели наверняка заметили непонятные пластмассовые проставки между аккумуляторами.
Данное решение относится к классу — как делать правильно.
Инструмент в работе подвержен вибрации и возможна ситуация повреждения изоляции между банками (я такого не встречал, но теоретически). Установка проставок исключает данную ситуацию. Можно не ставить, но так более правильно. Вот только где их купить, не подскажу, но можно поискать на рыках в батарейных киосках.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Затем необходимо вывести провода для подключения к плате защиты и клеммной колодке.
Для силовых проводов я использую провод сечением не менее 1.5мм.кв, а для менее нагруженных цепей 0.5мм.кв.
Конечно вы спросите, зачем провод 0.5мм.кв если там тока нет и можно применить гораздо более тонкий провод. Провод большего сечения имеет толще изоляцию и обеспечивает большую механическую прочность, т.е. его сложнее повредить. Вы конечно можете использовать любой провод, я лишь показал вариант, который считаю более правильным.
В идеале провода сначала залудить с обеих сторон, а свободные концы изолировать, но такое возможно при второй переделке одного и того же аккумулятора, когда длина проводов уже известна. Для первой я обычно беру провода с запасом.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Если присмотреться, то на верхнем фото заметны отверстия в крайних клеммах аккумулятора, это также делается для повышения надежности соединения. Незалуженный провод вставляется в отверстие и запаивается, в таком варианте меньше риск получить плохой контакт.
В общем паяем провода, заодно желательно дополнительно изолировать клеммы при помощи термоусадки.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
В итоге у нас получится такая сборка. От плюсового контакта отходит два провода, это обусловлено особенностью подключения платы защиты.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Последний шаг в подготовке сборки скорее желателен, чем обязателен. Так как сборка «живая», то необходимо зафиксировать элементы друг относительно друга. Для этого я использую термоусадочную трубку, хотя в данном случае корректнее — трубу. Она довольно тонкая, но весьма прочная, ее цель именно сжать всю конструкцию.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Надеваем термоусадку и при помощи фена усаживаем ее. Привычный вариант с зажигалкой скорее всего не пройдет, так как желательно делать это равномерно.
В тоге у нас вполне заводская, на вид, сборка аккумуляторов.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Примеряем собранную сборку в корпусе. Вообще конечно обычно это делают сначала, этот момент я как то упустил, но думаю что это вполне логично 🙂
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Дальше следует этап установки сборки в батарейный отсек. Тривиальная на первый взгляд операция кроет в себе небольшие подводные камни.
Для начала вымываем пыль и грязь из отсека. Я сделал ошибку и протер только нижнюю часть, остальное потом вычищал щеткой и ваткой. Потому проще помыть с мылом и просушить.
Дальше приклеивание сборки. В исходном варианте аккумуляторы просто были зажаты половинками корпуса, но в нашем случае такое редко возможно, потому сборки чаще всего приклеивают.
Здесь как и раньше, есть несколько вариантов, рассмотрим их.
1. Двухсторонний скотч
2. Термоклей
3. Силиконовый герметик
4. Прибить насквозь 150 гвоздями, а с обратной стороны загнуть. 🙂
Так как последний вариант больше подходит для любителей экстрима, то распишу более «приземленные».
1. Очень просто и удобно, но так как место контакта маленькое, то держит не очень хорошо, а кроме того надо использовать хороший скотч.
2. Вариант хороший, сам иногда пользуюсь (кстати, применяю черный термоклей). Но в данном случае не советовал бы. Дело в том, что термоклей имеет свойство «плыть» при нагреве. Для этого достаточно забыть шуруповерт летом на улице и получить в итоге болтающуюся внутри батарею. Я не скажу что такое будет обязательно, но такое свойство клей имеет, факт. Кроме того, термоклей не очень хорошо липнет к массивным элементам и при нагрузке может просто отвалиться.
3. На мой взгляд самый удобный вариант. Герметик не боится нагрева, не течет со временем и имеет хорошую адгезию к большинству материалов. Кроме того он довольно эластичен и при этом практически не теряет эластичность со временем.
Я использовал санитарный герметик Церезит. На фото может показаться что он еле намазан, это не так, герметика довольно много. Кстати, следует учитывать, что большинство герметиков не клеит к предыдущему слою герметика.
Кроме того можно применить похожий монтажный клей в таких же тубах, например «Момент», но силикон мне кажется более подходящим.
В общем наносим герметик, вставляем нашу сборку, прижимаем и оставляем сохнуть.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Плата защиты.
Вот мы и дошли до собственно предмета данного обзора, платы защиты. Заказаны они были еще весной, но посылка потерялась, их потом выслали заново, в итоге они таки пришли.
Почему были заказаны именно эти платы я уже не вспомню, но они смирно лежали и ждали своего часа, дождались 🙂
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Данная плата рассчитана на подключение трех аккумуляторов и имеет заявленный рабочий ток 20 Ампер.
Только сейчас я обратил внимание, что плата имеет довольно высокий порог срабатывания защиты по превышению напряжения, 4.325 Вольта. Возможно я неправ, но считаю что лучше 4.25-4.27.
Также указано, что ток 20 Ампер это максимальный длительный, ток срабатывания при перегрузке составляет 52 Ампера.
Табличка очень похожа на таблички от других плат, потому я выделю отдельные важные пункты.
1. Ток балансировки, так как данная плата этого не умеет, то здесь прочерк
2. Максимальный длительный ток, для большинства применения надо 20-25 Ампер. На менее мощном инструменте достаточно и 15-20, более мощный потребует 25-35 и более.
3. Максимальное напряжение на элементе, при котором плата отключает батарею. Зависит от типа примененных аккумуляторов.
4. Минимальное напряжение на элементе при котором плата отключит нагрузку. 2.5 Вольта это довольно мало, лучше выбирать этот параметр таким же, как заявлено в даташите на аккумулятор.
5. Ток, при котором срабатывает защита от перегрузки. Не надо стремится к запредельным величинам. Хотя этот ток напрямую связан с максимальным рабочим, потому обычно здесь проблем нет. Даже если сработала защита, то чаще всего достаточно просто отпустить кнопку шуруповерта и потом нажать опять.
6. Данный пункт отвечает за автоматический сброс срабатывания защиты.
7. Сопротивление ключевых транзисторов, чем меньше, тем лучше.
Внешне к плате претензий нет, качество сборки вполне аккуратное.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Снизу ничего нет, это и к лучшему, не будет проблем с приклеиванием платы 🙂
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
О платах защиты я расскажу немного подробнее.
Для начала отвечу на вопрос — а можно без платы защиты? Нет.
Плата защиты как минимум обеспечивает отключение при перегрузке, это вредно как для аккумуляторов, так и для инструмента.
Кроме того плата защищает от перезаряда и переразряда. По сути можно сказать, что переразряд можно почувствовать по падению мощности, но это относится не ко всем инструментам, а кроме того можно попасть в ситуацию, когда один элемент сильно «устал» и напряжение на нем падает очень резко. В таком варианте легко получить переполюсовку, т.е. аккумулятор не просто уйдет в «ноль», а через него будет проходить ток в обратной полярности. Такой эффект получается только при последовательном соединении элементов и он нем почему то часто забывают.
Литиевые аккумуляторы довольно опасны и плата защиты для них обязательна!
Платы в основном делятся на два типа (хотя на самом деле их больше), с возможностью балансировки и без.
Объясню, что такое балансировка и зачем она вообще нужна.
Сначала вариант «пассивной» балансировки.
Такой вариант применяется на подавляющем большинстве плат как самый простой в реализации.
По мере достижения аккумулятором порогового напряжения он начинает нагружаться на резистор, который берет на себя часть зарядного тока. Пока этот аккумулятор «борется», другие успевают зарядиться до своего максимума.
Дальше несколько картинок с этой статьи.
1. Один из аккумуляторов либо заряжен больше других, либо имеет немного меньшую емкость.
2. В случае простого заряда на нем будет напряжение выше, чем на остальных
3. Балансир отбирает на себя часть тока заряда, не давая напряжению подняться выше максимального.
4. В итоге все аккумуляторы заряжены равномерно.
Второй вариант балансира, «активный». Он имеет совсем другую реализацию и не подходит для работы с большими токами заряда. Его задача, всегда поддерживать одинаковое напряжение на элементах. Работает он по принципу «перекачки» энергии от аккумулятора с большим напряжением в аккумулятор с меньшим. В одном из своих обзоров я делал такой балансир, кому интересно, могут прочитать чуть более подробно.
А в этом обзоре я делал вариант правильной зарядки с активным балансиром и оттуда табличка, по которой можно увидеть процесс балансировки без подключения батареи и платы к зарядному устройству… Да, он медленный, но он протекает всегда, а не только во время заряда.
Мы немного отвлеклись.
Плата защиты с балансировкой обычно содержит несколько больших SMD резисторов, количество которых кратно количеству каналов. при 3 каналах это 3 или 6. На них чаще всего написано что то типа — 470, 510, 101 и т.п.
Слева плата 4 канала, справа — 3 канала.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Здесь балансира нет, зато есть токоизмерительные шунты в виде SMD резисторов с низким сопротивлением. На них обычно написано R010, R005. Потому плату с балансиром и без отличить можно по внешнему виду.
Кстати, платы могут не иметь токоизмерительного шунта. Это не всегда означает, что плата не умеет измерять ток. Просто иногда контроллер умеет использовать в качестве «шунта» полевые транзисторы.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Бывают и отдельно платы балансиров, а также комплекты балансир + плата защиты.
Такой вариант вполне имеет право на жизнь, если устраивает по цене, но проводов будет больше.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Попутно я часто встречаю заблуждение насчет возможности использования данных плат как зарядного устройства. Людей обычно сбивает с толку слово Charge в указании лота.
Эти платы не умеют управлять зарядом, они только защищают аккумуляторы. Но неграмотность продавцов или кривой перевод делает свое дело и люди продолжают ошибаться.
Но существуют и платы «все в одном», правда они не рассчитаны на высокие токи и для электроинструмента не подходят.
На данной плате установлено восемь ключевых транзисторов, а точнее — четыре пары.
Применены транзисторы AOD514 и AOD4132 они соответственно имеют сопротивление и максимальный ток — 5.9мОм 46 Ампер и 4мОм 85 Ампер.
Слева виден токоизмерительный шунт. Данный вариант более предпочтителен чем SMD резисторы, которые иногда имеют свойство «подгорать» из-за больших импульсных токов.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Транзисторы на платах устанавливают парами не просто так. Дело в том, что мощные полевые транзисторы имеют в своем составе «паразитный» диод и чтобы отключать ток в обе стороны их надо ставить два.
В данном случае два транзистора дают общее сопротивление 10мОм (5.9+4) и максимальный ток 46 Ампер (считается по самому слабому). Но так как стоит четыре пары транзисторов, то получается — 2.5мОм и 180 Ампер, что весьма хорошо для такой платы.
Плата не имеет центрального контроллера и собрана по довольно примитивной схемотехнике, канальные мониторы напряжения и дальше схема, сводящая все к управлению полевыми транзисторами. Это просто, но это работает. Хотя наверное сейчас я бы выбрал что нибудь более «продвинутое».
Кроме того плата не имеет балансира. Вы спросите, как так, ведь я выше расписывал преимущества балансира.
Балансир это хорошо, и я рекомендую покупать платы именно с ним. Но также я считаю, что нормально подобранные аккумуляторы в балансире особо и не нуждаются, от сильного падения он не спасет, а проблем может добавить. Были случаи, когда неисправный балансир высаживал батарею.
Кроме того большинство производителей электроинструмента не ставит балансиры в свои батарейные блоки. Правда там действует принцип «запланированного устаревания», потому я все таки больше за балансир, чем против него.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Кроме того на плате есть контакты для подключения термодатчика (а выше на фотографии из другого магазина есть пример такой платы с термодатчиком). Термодатчик это хорошо и в моих планах разобраться как подключить родной термодатчик батареи шуруповерта.
Предположительно надо выпаять резистор RT, заменить резистор RY на номинал, соответствующий номиналу нового датчика, а новый датчик припаять к контактам RK.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
С платами вроде немного разобрались, переходим к продолжению переделки.
Так как плата в процессе работы может нагреваться (хотя и не сильно), то для защиты аккумуляторов от лишнего тепла я решил сделать прокладку. Кроме того она защитит аккумуляторы в случае разрыва полевых транзисторов и сквозного прогорания платы (такое бывает, но крайне редко, потому скорее теоретически).
Я взял обрезок стеклотекстолита и снял фольгу.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Затем при помощи все того же силиконового герметика приклеил прокладку к аккумуляторной сборке, а потом приклеил саму плату.
Конструкция конечно страшная, но в данном случае это самое простое и довольно надежное решение.
Плата приклеивалась не «на обум», предварительно я прикинул как удобнее ее потом будет подключать.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Схема подключения была на странице магазина, но на самом деле она практически не отличается от схем подключения других плат. Аккумуляторы последовательно, минус к плате, первая средняя точка считая от минуса — В1+, вторая В2+, третья В3+. Но так как аккумуляторов всего три, то В3+ это плюс всей сборки.
Второй провод от плюсового вывода идет к нагрузке.
Минусовой провод нагрузки (как и зарядного) подключается к отдельному контакту платы.
Дальше подключаем провода.
Порядок подключения проводов может быть критичным, я обычно подключаю сначала минус сборки, затем плюс, а уже потом средние точки начиная от минусового вывода (В1, В2 и т.д.).
Есть информация, что неправильная последовательность подключения может выжечь контроллер, хотел добавить в обзор, но не нашел ссылок.
Кроме того паять надо очень аккуратно, чтобы не замкнуть контакты, иначе будет печальная картина. Пожалуй это один из самых сложных, для новичка, этапов в переделке… Я сначала залуживаю площадки платы, а потом паяю, так легче.
В идеале провода потом также зафиксировать при помощи герметика, чтобы не болтались.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
В самом начале я показал блок аккумуляторов, который вынул из батарейного отсека.
Сверху виден клеммник, выбрасывать его нельзя, так как он очень важен для переделки. Клеммники бывают разные, но суть у них одна, быстрое соединение с инструментом или зарядным устройством.
Сначала, когда я начал переделывать, я решил что резистор здесь задает напряжение заряда (зарядное рассчитано на 7.2-14.4 Вольта), но проверка показала, что зарядное даже не имеет для него соответствующего контакта, как и шуруповерт 🙁
На еще один из контактов выведен терморезистор для контроля температуры батареи, правда это не сильно помогло, один из аккумуляторных блоков имеет явные следы перегрева и деформированной пластмассы.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Но перед подключением следует подумать о фиксации клемника. Изначально его держали аккумуляторы, но так как аккумуляторов уже нет, то придется импровизировать.
Для фиксации я измерил внутреннюю ширину выступающей части, а затем вырезал кусочек пластмассы соответствующей ширины. Правда все равно немного прогадал и вырезал чуть меньше, пришлось намотать изоленты 🙂
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Обычно отпаивается оба провода, но в моем случае минусовой провод был достаточной длины и я его не стал убирать, а заменил только плюсовой.
Кстати, так как клеммная колодка изготовлена из пластмассы, а сами клеммы довольно массивные, то здесь либо применяем тот же принцип, что и при пайке аккумуляторов, либо просто откусываем старый провод в 7-10мм от конце клеммы и припаиваем новый провод к нему. Второй вариант не хуже, но заметно проще.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
1. Припаиваем плюсовой провод сборки к клеммнику. Термоусадка это скорее уже перфекционизм, коротить там особо некуда, но хотелось аккуратно.
2. Вставляем клеммник на родное место, забиваем (или очень сильно вдавливаем) пластмассовый фиксатор, который я вырезал выше.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Припаиваем минусовой провод от клемника к плате и покрываем плату защитным лаком. А вот последнее уже не перфекционизм, а вполне полезное дело, так как плата находится под напряжением и может эксплуатироваться в условиях большой влажности. Если не покрывать плату лаком, то возможна коррозия открытых частей дорожек и выводов компонентов.
Я использую лак Пластик 70.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
На этом с аккумулятором все, ставим обратно пружины, фиксаторы и собираем в кучку.
Предварительно лучше перевернуть всю конструкцию и вытрусить то, что могло случайно попасть внутрь, у меня это был обрезок изоляции провода.
Заодно можно протереть/смазать механизм фиксации аккумулятора в шуруповерте.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Программа минимум выполнена, аккумулятор работает, но так как родное зарядное еще не переделано, то подключил пока к блоку питания.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Так как в данный обзор скорее всего уже не влезет переделка зарядного (и не только), да и хочется сделать это красиво и правильно, то планируется еще один обзор на эту тему, где я расскажу о возможных доработках, переделке зарядного и вариантах правильного заряда.
Для заряда можно конечно использовать распространенное зарядное устройство типа Imax. Но я считаю такой вариант неудобным.
Кроме того, иногда выводят разъем для балансировки аккумуляторов шуруповерта. Вещь конечно полезная, но как по мне, то немного лишняя, а кроме того не всегда безопасная. На мой взгляд достаточно просто один раз подобрать аккумуляторы и дальше просто заряжать без балансировки. Либо купить плату защиты с балансиром, а торчащие разъемы это увеличение шанса их закоротить, поломать, да и это скорее вариант для дома.
Для более реального применения лучше либо переделать родное зарядное, либо полностью заменить его «начинку».
Первый вариант технически сложен, так как алгоритм заряда литиевого аккумулятора заметно отличается от кадмиевого, а кроме того некоторые родные зарядные устройства и назвать то так язык не поворачивается, внутри только трансформатор, диодный мост и пяток деталей, никакого контроля в помине нет.
Например у Боша еще и «продвинутый» вариант, с контроллером.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
В качестве второго варианта можно использовать родной трансформатор зарядного устройства, его диодный мост и кусок печатной платы в качестве клеммной колодки.
Для переделки надо докупить плату типа такой как на фото.
Либо любую другую, которая умеет стабилизировать напряжение и ток. Обычно у этих плат как минимум два подстроечных резистора. Но в данном случае даже три, третий регулирует порог включения индикации окончания заряда.
Если по фото, то первый — напряжение, второй — индикация, третий — ток заряда.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
В таком варианте подключается плата вместо родной, придется добавить только электролитический конденсатор емкостью 1000-2200мкФ.
Но такое решение имеет и свои минусы. Плата зарядного только отображает завершение процесса заряда, но не отключает аккумулятор. Не то чтобы это совсем плохо-плохо, но ничего хорошего в этом также нет.
Для решения данной проблемы можно применить простейшее решение, отключать выход после окончания процесса заряда.
Для этого придется добавить четыре детали, реле на 24 Вольта, оптрон PC817, диод и кнопку.
Светодиод оптрона включается вместо светодиода отображающего процесс заряда, а транзистор оптрона управляет реле.
Но в данном варианте реле не может включиться само, потому параллельно контактам необходима кнопка (как я говорил, решение очень простое). Т.е. вставили аккумулятор, нажали на кнопку, пошел процесс заряда, после окончания заряда реле отключилось и аккумулятор обесточился.
Кнопку можно подключить параллельно контактам транзистора оптрона, тогда подойдет и обычная тактовая кнопка. Естественно в обоих случаях нужна кнопка без фиксации.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Также можно использовать и другие платы, наверняка многие их видели на просторах Али.
Первая попроще, регулируется только ток и напряжение, индикация заряда выставлена фиксировано, светодиод погасает когда ток упадет меньше 1/10 от установленного тока заряда (стандартный алгоритм заряда лития).
Вторая по сути как первая, но в более «продвинутом» варианте, отображается напряжение аккумулятора и ток его заряда.
Обзор ссылка
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Кстати, для заряда можно даже использовать плату без стабилизации тока, но придется ее немного доработать, я даже показывал как это сделать.
Все приведенные варианты используют родной трансформатор зарядного устройства, но если его нет, то преобразователь просто надо дополнить блоком питания., например таким.
но стоит учитывать, БП должен быть на напряжение выше, чем напряжение окончания заряда аккумулятора, разница нужна примерно 3-5 Вольт или больше.
Т.е. в данном случае 15 Вольт БП не подходит, но обычно такие БП имеют регулировки выходного напряжения ±20% и его можно немного поднять. Но можно просто купить БП на 24 Вольта и ничего не регулировать.
Если же у вас в наличии только БП на 12 Вольт, а заряжать надо аккумулятор как в обзоре, то можно использовать универсальный преобразователь, например такой, правда и стоит он дороже.
О доработках.
Можно добавить индикацию заряда батареи, например звуковую или звуковую + световую.
Плата защиты аккумуляторной батареи или как переделать батарею шуруповерта
Либо измерять напряжение при помощи небольшого вольтметра, а то и вообще поставить гибрид вольтметр + звук.
Но лично мне больше нравятся простые варианты, измерение напряжения с индикацией несколькими светодиодами.
Причем последний вариант я уже делал и описывал схему и изготовление.
Почти такой же вариант применен в одном из моих шуруповертов, а точнее в его батареях.
Краткое видео результата переделки. На видео видно, что в тяжелых случаях происходит срабатывание защиты. Аккумулятор был уже чуть подсажен, потому в режиме трещотки на второй скорости защита срабатывала не всегда. При полностью заряженном аккумуляторе это происходит чаще. Но также видно, что срабатывание защиты происходит корректно, нагрузка, отключение. После этого я отпускаю кнопку, нажимаю опять и шуруповерт работает.
На этом в общих чертах все, по поводу переделки батарей рассказал вроде все, что вспомнил, а по поводу зарядного устройства более подробно расскажу как нибудь в другой раз, так как есть много идей.
Да, чуть не забыл, собственно о предмете обзора, плате защиты.
Плата работает, работает отлично, по крайней мере проблем с ней я не обнаружил.
При зажатии патрона, установке трещотки на максимум (вроде уровень 5) и второй скорости, плата уходит в защиту с шансом примерно 50/50. Если включить первую скорость, то тока для срабатывания защиты не хватает. В общем вполне нормальное поведение. Можно уменьшить номинал шунта и защита будет срабатывать позже, но я не вижу в этом смысла.
Да, теперь о стоимости переделки. Цена трех аккумуляторов около 15 долларов + 5-8 плата защиты + доллар за всякую мелочевку, итого выходит около 20-25 долларов за одну батарею.
Дорого? Я считаю что весьма дорого, потому дешевый инструмент переделывать просто нет смысла. Но в любом случае переделка не так сложна, как кажется на первый взгляд, главное начать.
В обзоре я не писал про аккумуляторы LiFe, по большому счету с ними все абсолютно также, за исключением того, что к ним надо специальные платы, так как напряжение этих аккумуляторов немного ниже, чем у привычных LiIon. Аккумуляторы отличные, надежность с ними будет выше, но емкость батареи — ниже.
Надеюсь, что обзор был полезен, как всегда жду вопросов в комментариях.
Естественно возможны варианты, и я тоже могу где то ошибаться, потому вышенаписанное лишь мое видение процесса.
Эту страницу нашли, когда искали:
распиновка аккомуляторе бош 12 в , как обмануть тразстор на аккумуляторе шурупаверте , nlpd1-zy схема подключения акб , схема платы зашиты зубр на 10.8в , драйвер для аккумулятора 18658 на 4 банки , ремонт плат шуруповертаполевой транзистор d514 , схема зарядного для шуруповерта на 10.8v зубр , плата jy-mt- 5s v1.0 , ln-pl1016-v1 схема , можно или нет убрать зашиту у акамуляторной пилы , распиновка платы g264-005 4.8v в аккумуляторной отвертке , схема аккумуляторной батареи интерскол , почему плата аккумулятора makita выдает 14 вольт , акб бош ушёл в защиту , плата защита акумулятора xel 1532-2h , wy-22-11 плата , bms 3s 12v для аккумуляторной батареи интерскол , 4h.28v02.a00 ремонт , шуруповерт включается только в момент подключения батареи , можно ли в аккумуляторной дрели заменить элементы батареи на ааэлементы 1.2 v , ln-mh3s-t1 схема подключения , dell power board l1262-1 , эл.схема 1815 1.5ач к шуруповерту , схема защиты акб зубр , устройство акб nr-bd1назначение выводов