Модуль защиты BMS 3S 25A с переделкой и установкой + аккумуляторы SONY US18650VTC4 + зарядка Colaier 3S 3A
Плата эта давно лежала в закромах, пока не подвернулся шанс использовать её по прямому назначению. Если Вы любите схемы и инструмент — будет интересно.Тут длинная предыстория, не поленитесь прочитать
Если кто помнит, есть у меня переделанный шуруповёрт mysku.ru/blog/aliexpress/31869.htmlБольше 2 лет он активно и исправно работал, разряжал и заряжал его раз 40.
До тех пор, пока сам его жестоко не перегрузил, делая вентиляционное отверстие в ОСБ коронкой 102 мм, еле удерживая инструмент обоими руками 🙂
Сетевой шуруповёрт также не справился с такой работой, а мощной дрели под рукой не оказалось. Результат — один из аккумуляторов не выдержал издевательств и ушёл в обрыв. Совсем 🙁
После частичной разборки аккумулятора выяснилось, что отгорел ленточный алюминиевый контакт к рулону. Ремонтировать аккумуляторы я пока не умею 🙁
Инструмент был срочно необходим, поэтому первая мысль — купить такой-же 26650 LiMn2O4 аккумулятор и быстренько восстановить батарейный блок. Но в магазинах такой-же аккумулятор не был обнаружен. Заказывать из Китая и ждать — слишком долго…
Кроме того, решил добавить в блок плату защиты BMS, чтобы подобное не повторилось. Но вот беда — свободное место в батарейном блоке совсем отсутствует 🙁
Короче, купил относительно недорого высокотоковые SONY US18650VTC4 (2100мАч 30А пиковый 60А). Обошлись в 750р за 3 штуки — это незначительно дороже, чем на заказ из Китая, зато здесь и сейчас! Брал ТУТ
Работавшие ранее оставшиеся два аккумулятора 26650 3500мАч проверил на остаточную ёмкость — получил 3140мАч. Падение ёмкости на 10% вполне в допуске и аккумуляторы ещё можно где-нибудь использовать.
Пакет
Из-за невысокой стоимости и встроенного балансира плату защиты можно встраивать прямо в батарейный блок электроинструмента. Функций зарядки плата не имеет.
Маркировка платы HX-3S-FL25A-A
Ранее уже были краткие обзоры этой платы, например тут
mysku.ru/blog/ebay/47091.html
Размер платы совпадает с указанным 56х45мм, однако, толщина 4мм значительно больше заявленных 1,2мм, имейте это в виду.
Проволочные шунты всё-же надёжнее держат перегрузку, тут очевидно немного сэкономили, зато резисторы плоские и не торчат.
Полевики стоят AOD514 в параллель по 4 штуки
Балансировка собрана на базе HY2213-BB3A, номинальное напряжение балансировки 4,20В
Ток балансировки фиксированный 42мА (4,20В/100Ом=42мА), для не шибко ёмких аккумуляторов этого вполне достаточно.
Балансировка работает постоянно и независимо от схемы защиты. Пока напряжение на любом из аккумуляторов превышает 4,20В, к нему подключается нагрузочное сопротивление 100 Ом до тех пор, пока он не разрядится до 4,20В.
Защиту обеспечивают контроллеры HY2110-CB
Не нарушая своих принципов, срисовал исходную принципиальную схему.
Схема хоть и выглядит сложновато, работает просто и понятно. Ошибки естественно никуда не делись — китайцы держат марку 🙂
На p-n-n транзисторах Q1-Q6 собран преобразователь уровней и сумматор сигналов с HY2210
На n-p-n транзисторах Q7-Q9 собрана нехитрая транзисторная логика управления силовыми ключами
Q7 отпирается при переразряде любого аккумулятора до напряжения ниже 2,40В, восстановление происходит при напряжении свыше 3,0В (после снятия нагрузки либо подключения к зарядке).
Q8 обеспечивает защёлкивание защиты после её срабатывания до момента полного снимания нагрузки. Одновременно, на нём организована быстродействующая защита при коротком замыкании нагрузки, когда ток прыгает свыше 100А.
Q9 отпирается при перезаряде любого аккумулятора до напряжения свыше 4,28В, восстановление происходит под нагрузкой при напряжении ниже 4,08В. При этом силовые ключи не препятствуют протеканию разрядного тока.
S1 и S2 — просто контрольные точки, к термозащите отношения не имеют. Более того, замыкать их между собой нельзя. Как нормально подключить термозащиту — ниже расскажу и покажу.
На S1 появляется сигнал при переразряде любого элемента.
На S2 появляется сигнал при перезаряде любого элемента, а также после срабатывания токовой защиты.
Ток потребления платой очень мал — 8мкА.
Новые аккумуляторы SONY US18650VTC4
Аккумуляторы подписаны и проверены, ёмкость соответствует номинальной
1 – 2225мАч
2 – 2214мАч
3 – 2221мАч
Несмотря на наличие аппарата контактной сварки, аккумуляторы паял, т.к. в данном случае это лучшее решение.
Перед пайкой, необходимо аккумуляторы хорошо залудить.
Аккумуляторы спаяны и установлены на место
Плата припаяна (на фото плата уже переделана)
Соблюдать осторожность и не замыкать концы с аккумуляторов
Силовые провода — в силиконовой изоляции 1,5кв.мм
Контрольные провода — МГТФ-0,2
Типовая схема подключения платы не является оптимальной, т.к. к плате идут аж 4 силовых провода. Я подключил по более простой схеме, когда к плате идёт всего 2 силовых провода. Такое подключение допускается при малой длине соединительных проводов до аккумуляторов
Под нагрузкой при резком нажатии курка тут-же срабатывает защита платы 🙁
Далее, подключил осциллограф в режиме записи к аккумуляторам и проверил напряжение на них под нагрузкой. Напряжение успело провалиться ниже 7В и защита тут-же сработала 🙁
Вот и причина срабатывания защиты. Почему напряжение так сильно провалилось, ведь аккумуляторы высокотоковые? Давайте займёмся измерениями и расчётами:
— напряжение аккумуляторов 11,4В (HP890CN)
— внутреннее сопротивление аккумуляторов из даташита на постоянном токе DC-IR 66мОм (3х22мОм)
— сопротивление соединительных проводов и переключателя шуруповёрта — 23мОм
— сопротивление платы защиты — шунт + MOSFET + провода подключения — 10мОм
Общее сопротивление цепи 66+63+23+10=162мОм
Ток в цепи 11,4/0,162=70А
Немало, однако…
Но проблема не в токе, а в падении напряжения на аккумуляторах.
При токе 70А напряжение каждого аккумулятора снижается на 70*0,022=1,54В и становится 3,8-1,54=2,26В. Вот она, реальная причина срабатывания защиты!
Корректировать или убирать защиту нежелательно — снижается безопасность использования, поэтому её надо просто замедлить на время пуска двигателя. Добавляем конденсатор 0,47мкФ в нужное место и задержка готова 🙂
Мне проще было поставить SMD конденсатор 🙂
Теперь есть достаточно времени, чтобы двигатель успел раскрутиться под нагрузкой. При жёсткой блокировке двигателя на полном газу, защита срабатывает через 0,3 сек, а не мгновенно, как раньше.
Переделанная плата
На резистор 470кОм не обращайте внимания — родной резиcтор 510кОм пострадал в результате экспериментов и был заменён что под руку попало 🙂
Плата содержит высокоомные цепи, поэтому после пайки необходимо тщательно отмывать плату.
Схема после переделки
Описание всех доработок
1. Выпаян ненужный конденсатор 0,1мкФ со 2 вывода HY2210 к шунту. Зачем его вообще поставили — непонятно, в даташите на HY2210 он отсутствует. На работу не влияет, но выпаял его от греха подальше.
2. Добавлен резистор база-эмиттер для нормального восстановления после срабатывания защиты.
Без него, автовосстановление защиты после снятия нагрузки работает крайне нестабильно, т.к. малейшие наводки на P- мешают сбрасывать защиту. Подходящий номинал резистора 1-3МОм. Паял этот резистор аккуратно непосредственно к выводам транзистора. Осторожно, не перегревайте его!
3. Добавлен конденсатор 0,47мкф для замедления срабатывания защиты от переразряда с 25мс (типовое для HY2210) до 300мс. Пробовал подключать конденсатор 0,1мкФ — защита срабатывает слишком быстро для здоровенного двигателя RS-775. Если двигатель совсем зверский, может понадобиться установка более ёмкого конденсатора, например 1мкФ
Теперь резкое нажатие на курок под нагрузкой не приводит к срабатыванию защиты 🙂
Подключение защитного термовыключателя.
К данной плате можно подключить как NO так и NC термовыключатель.
Схемы привожу ниже.
Я использовал NO термовыключатель KSD 9700 5A 70ºC
Приклеил его к аккумуляторам
Заодно решил отказаться от зарядки с БП через токоограничивающие резисторы и заряжать аккумуляторы переделанной зарядкой 3S 12,6V 3A
Итоговая схема получилась такова
Зарядка Colaier 12,6В 3А
aliexpress.com/item/12-6v-3a-lithium-battery-charger-3-lithium-battery-12v-polymer-battery-pack-charger/32304311673.html
Хороший обзор на неё уже делал ув. kirich, но мне как всегда есть что добавить
В исходном виде зарядка не держит заявленный ток 3А и перегревается. К тому-же, она излучает заметные помехи на близко расположенный радиоприёмник.
Зарядка была разобрана ещё до тестов 🙂
От простых БП зарядка отличается установленными дополнительно элементами схемы токоограничения
С доработками буду краток 🙂
— Поставил отсутствующий входной фильтр. Теперь радиоприёмник не реагирует на работающую зарядку.
— Переставил в нужные места термистор NTC1 (5D-9) и предохранитель LF1 (T2A)
— На плате есть место для установки разрядных резисторов R1 + R2. Они нужны для разряда CX1 после отключения зарядки из сети. Поставил разрядный резистор ОМЛТ-0,5 620 кОм параллельно CX1 🙂
— Поставил выходной дроссель L1 вместо перемычек. На работу никак не повлияло, ибо выходные пульсации для зарядки не имеют большого значения.
— Снизил выходное напряжение с 12,8В до 12,65В подключением параллельно резистору R29 8.2кОм резистора 390кОм
— Снизил выходной ток с 3,2А до 2А заменой резистора R26 1,6кОм на резистор 1кОм
Ток снизил потому, что во-первых, данная зарядка не может без перегрева выдать ток 3А, а во-вторых потому, что аккумуляторы US18650VTC4 имеют максимальный зарядный ток 2А.
Разводка печатной платы выполнена некорректно, из-за этого нет хорошей стабильности выходного напряжения и тока. Менять не стал ибо не сильно критично.
Выводы:
— Аккумуляторы SONY US18650VTC4 имеют только один недостаток — небольшую ёмкость
— Плата BMS 3S 25A способна работать нормально после небольшой доработки
— Зарядка 3S 12,6В 3A в исходном виде работает неудовлетворительно и требует значительной доработки, рекомендовать её не могу, извините
После переделки, шуруповёрт нормально работает уже 4 месяца. Снижение мощности не ощущается, заряжается быстро, чуть более часа.
Подружка
Обзор писал очень долго, за это время у моего шуруповёрта появилась подружка 🙂Если кого-либо она интересует — сделаю обзор и на неё
Всех поздравляю с наступившим Новым Годом и спасибо всем, кто прочитал обзор от начала и до конца 🙂
mysku.ru
BMS контроллер 4S 40А плата заряда защиты 4x Li-ion 18650 с балансиром
BMS контроллер 4S 40А состоит из восьми контроллеров/балансиров заряда/разряда BB3A L613 и десяти MOSFET транзисторов K3919.
BMS контроллер 4S используется для защиты от перегрузки, короткого замыкания и контроля заряда/разряда четырёх 1-ячеечных Li-ion/Li-Po типоразмера 18650 (других аналогичных по напряжению) аккумуляторов на 3,7 – 4,2 В. Практическое применение: перевод 16,8-вольтового шуруповерта на Li-ion аккумуляторы. Но, при таком использовании пуск шуруповерта должен быть плавным, потому что будет срабатывать защита платы.
BMS контроллер 4S 40А имеет контакты для подключения аккумуляторов и зарядки/нагрузки:
- Клеммы, обозначенные 0V, 4.2V, 8.4V, 12.6V, 16.8V, используются для подключения аккумуляторов;
- Клеммы, обозначенные «+» и «–», используются для подключения нагрузки.
Схема подключения BMS контроллера 4S 40А:
Перед подключением к BMS контроллеру аккумуляторы нужно зарядить на 100%. BMS контроллер 4S 40А рассчитан на нагрузку 40 А, но при нагрузке выше 20 А следует использовать радиатор. Зарядка сборки аккумуляторов должна проходить при напряжении 16,8 – 18,1 В и токе не менее 20 А. BMS контроллер 4S 40А имеет встроенный балансир, максимальный ток балансировки – 100 мА.
Плата оснащена защитой от перезаряда 4,18 – 4,22 В, защитой от переразряда 3 В, защитой от перегрузки по току, защитой от короткого замыкания.
Характеристики:
модель: 4S 40А;
восемь контроллеров заряда/разряда: BB3A L613;
десять MOSFET транзисторов: K3919;
количество подключаемых аккумуляторов: 4;
типы поддерживаемых аккумуляторов: Li-ion, Li-Po;
рабочее напряжение поддерживаемых аккумуляторов: 3,7 – 4,2 В;
выходное напряжение сборки аккумуляторов: 16,8 –18 В;
максимальная нагрузка: 40 А;
защита от перезаряда: 4,18 – 4,22 В;
защита от переразряда: 3 В;
защита: от перегрузки по току, от короткого замыкания;
балансировка: есть;
ток балансировки: 100 мА;
габариты: 60 x 45 x 4 мм;
вес: 10 г.
| Страна-производитель товара | Китай |
| Номинальный ток | 40 А |
| Тип | Контроллеры |
| Дополнительные характеристики | количество подключаемых аккумуляторов: 4; типы поддерживаемых аккумуляторов: Li-ion, Li-Po; рабочее напряжение поддерживаемых аккумуляторов: 3,7 – 4,2 В; выходное напряжение сборки аккумуляторов: 16,8 – 18 В; защита от перезаряда: 4,18 – 4,22 В; защита от переразряда: 3 В; защита: от перегрузки по току, от короткого замыкания; балансировка: есть; ток балансировки: 100 мА; вес: 10 г |
| Размеры | 60 x 45 x 4 мм |
| Гарантия | 1 месяц |
freedelivery.com.ua
Высокотоковые аккумуляторы и универсальная BMS в переделке шуруповерта. | RankBrain.ru
Завалялся у меня без дела старый шуруповерт «Спецмаш ДША 6016»-аккумуляторная батарея приказала долго жить еще лет пять назад, крышка от аккумуляторного блока развалилась. Вроде и выкинуть жалко, может пойдет на запчасти или сделать из него сетевой. Хотя в хозяйстве есть еще один рабочий шуруповерт, решил оживить ДША. Попробовать что получится, да второй может в перспективе тоже переделать( на нем уже менял пару NiСd элементов, скоро и эта батарея выйдет из строя).Если купить новый никель-кадмиевый аккумуляторный блок то цена его составит половину стоимости нового шуруповерта. А без шуруповерта как без рук -бытовые ремонты, работы в гараже, на даче и т.п.
Фото ДША
Можно в принципе и купить новый «Шурик» на литий ионных аккумуляторах, но имея два шуруповерта с еще нормальной механической частью решено было провести реконструкцию электроинструмента. Особо интересно попробовать сделать все это своими руками.
Изучив вопрос переделки на литий в сети, выбрал у китайцев комплектующие. Основными составляющими в той переделки являются качественные высокотоковые литий ионные аккумуляторы формата 18650 и надежная плата BMS с балансировкой элементов аккумуляторной сборки. Замерил рабочий ток моего шуруповерта и он составил 10-15Ампер. Я выбрал аккумуляторы типа Samsung INR18650-30Q 3000mAh 15A (спасибо обзорами на эту тему опубликованным ранее) и плату защиты и контроля зарядаразряда с балансировкой BMS 5S60-100A.
Схема подключения. 
Я применил универсальную плату BMS, то есть можно включить ее по схеме на три, четыре или пять аккумуляторов(12Вольт,16,8Вольт или 18Вольт). Остается выбрать схему подключения в соответствие вашего шуруповерта.
ТТХ платы BMS
BMS 5S 60-100А, 21V Контроллер заряда разряда, плата защиты Li-Ion, LiFePO4 аккумулятора c балансиром
Контролер заряда разряда 5S Li-Ion, LiFePO4 для батареи из 5 штук Li-Ion аккумуляторов 21V 100А, LiFePO4 аккумуляторов 16V 100А
Простая переделка под 3S или 4S, при установке перемычек плата будет полноценно работать с 3S или 4S Li-ioN, LiFePO4 аккумуляторами.
Есть светодиодная индикация окончания заряда, когда происходит балансировка аккумуляторов.
Технические характеристики Li-ioN:
Максимальный ток: 60А, 80А с радиатором охлаждения.
Ток срабатывания защиты 100A.
Максимальное напряжение при зарядке: 4.2 В на один элемент
Минимальное напряжение при разрядке: 2.8V на один элемент
Напряжение восстановления 2.9V на один элемент
Ток балансировки 60mA.
Технические характеристики LiFePO4:
Ток срабатывания защиты 100A.
Максимальное напряжение при зарядке: 3.65V на один элемент
Минимальное напряжение при разрядке: 2.35V на один элемент
Напряжение восстановления 2.55V на один элемент
Ток балансировки 50mA.
Размер: 60х42×3 мм.
Перемычки у микросхемы 
У микросхемы есть места запайки перемычек, обозначенные цифрами 4 и 3. По схеме 5S перемычки не устанавливаем. По схеме 4S перемычку припаиваем между контактами 4, ну а по схеме 3S припаиваем между контактами 3. Лучше и удобней схема с общим минусовым проводом на питание двигателя шуруповерта и зарядки аккумуляторов. Общий минус подключаем к площадке С-.
Литий –ионный аккумуляторы 18650 установил в пластмассовом боксе с перемычками(который был в комплекте с аккумуляторами), к которым также припаяны провода управления балансировкой. Можно соединить аккумуляторы между собой при помощи пайки, но нужно быстро припаять провода исключая перегрев корпуса аккумулятора. Можно применить точечную сварку или использовать готовый холдер. Силовые выводы лучше сделать из гибкого медного провода сечением 1,5-2,5 кв.мм, так как токи на двигатель шуруповерта в рабочем режиме большие.
.
После сборки всей схемы остается припаять два провода питания к клеммам отсека аккумуляторного блока. Я использовал два старых никель-кадмиевый аккумулятора с клеммной колодкой. Плюсовой провод припаял к плюсу аккумулятора а минусовой к металлическому корпусу другого аккумулятора. В результате эта конструкция плотно вошла на свое штатное место.
Колодка с аккум.
Плату контроллера BMS приклеил двухсторонним скотчем к пластмассовому аккумуляторному боксу. Вся эта конструкция плотно вошла в корпус старого аккумуляторного отсека. Чтобы не вывалилась закрепил металлической полоской. Нижняя крышка аккумуляторного отсека была давно утеряна-позже надо будет сделать самодельную.
До установки платы BMS и аккумуляторов в штатный отсек провел зарядку проверку работы всей схемы. После источника питания лучше всего включить плату заряда. Это даст стабилизированное напряжение ( в моем случае 16,8Вольт) и ограничит ток заряда аккумуляторов.
Для этого на холостом ходу выставляем регулятором напряжения 16,8Вольт а регулятором тока нужный зарядный ток -1,5Ампера. Для литий ионных аккумуляторов других марок выставляем согласно собственных технических данных.
Можно установить эту плату в штатное зарядное устройство шуруповерта.
Для контроля степени заряда аккумуляторов можно установить в аккумуляторный отсек минивольтметр или индикатор заряда. Чтобы не было лишнего потребления тока с его стороны, можно включить через выключатель или кнопку. Индикатор заряда выпускается в исполнении 3s/4s/5s.
Плата контроллера BMS в конце зарядки проводит балансировку всех элементов аккумуляторной батареи, чтобы все ячейки зарядились одинаково. Ячейка набравшая полный заряд шунтируется схемой (загорится соответствующий светодиод).
Зарядная энергия переходит к элементам имеющий меньшее напряжение. Уже зарядившиеся ячейки получат меньший ток чем недозаряженные (ток балансировки -60mA). Это процесс будет проходить пока все элементы аккумуляторной батареи не будут иметь заданный уровень напряжения.
В конце балансировки все светодиоды платы будут гореть.
Контроллер BMS управляет батареей –осуществляет балансировку, контролирует температуру перегрева банок и защищает от перегрузок. Все эти функции значительно повышает срок эксплуатации аккумуляторов.На плате BMS с обратной стороны есть контакты NTC предназначенные для подключения датчика термореле. Этим датчиком можно контролировать температуру самих аккумуляторов.
Плюсом данной конструкции считаю, что применение данных аккумуляторов даст стабильную работу и достаточную емкость( в два раза больше против штатных никель-кадмиевыми (NiCd) аккумуляторов).А. универсальная плата BMS-3s/4s/5s позволит работать без лишних уходов в защиту при резком старте и увеличении механической нагрузки на шуруповерт. С данной платой можно переделать любой «Шурик», рассчитанный на напряжение от 12Вольт до 18Вольт. Минусом может будет сама цена на аккумуляторы, но мне попались я думаю оригиналы(за несколько месяцев эксплуатации никаких нареканий нет).
Подробнее процесс работы BMS и тест переделанного шуруповерта можно посмотреть в видео youtu.be/Kw_ZWyZmQ7U
Всем желаю здоровья и успехов в покупках и спасибо за потраченное время!
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
rankbrain.ru
Bms S3 40A 12.6В контроллер заряда Li-ion аккумуляторов — HEXMIX
Описание
Bms S3 40A контроллер заряда/разряда Li-ion аккумуляторов
Технические характеристики:
- Напряжение питания: 12.6V / 13.6V
- Рабочий ток разряда: 40A
- Рабочий ток заряда: 20A
- Максимальное напряжение при зарядке на одном аккумулятор: 4.095 — 4.195 ± 0.05 V
- Минимальное напряжение при разрядке на одном аккумулятор: 2.55 ± 08V
- Время задержки: 0.1 s
- Диапазон температур: -30-80
- Время задержки обнаружения короткого замыкания: 100 мс
- Размер: 42 х 60 мм х 3.4 мм
- Вес: 8,7 г.
Функции: защита от перезаряда, защита от перегрузки, отключение нагрузки самостоятельное восстановление, защита от короткого замыкания, балансировка аккумуляторов
Bms S3 40A 12.6Примечание !
- Подключение аккумуляторов к контроллеру производится строго последовательно, вначале 0 В затем 4,2 В, 8,4 В, 12,6 В, при нарушении данного требования BMS работать не будет!
- Избегайте короткого замыкания при монтаже аккумуляторов!
- Используйте однотипные аккумуляторы!
- Перед установкой аккумуляторов сбалансируйте их! (балансировку можно произвести путем замыкания всех минусовых контактов аккумуляторов между собой, и плюсовых между собой)
- После сборки, подключите соответствующее зарядное устройство к BMS, для его активации!
- Используйте качественный монтажный провод под соответствующий ток!
hexmix.ru