Плата защиты 3S 30A BMS PCM li-ion или очередная переделка шурика и зарядки под литий.

В данном обзоре будет бегло рассмотрена высокотоковая плата защиты Li-Ion аккумуляторов, нестандартное применение USB тестера, понижающего преобразователя с ограничением по току, доработка штатного зарядного устройства Makita.
Менять шурик желания нет, он меня устраивает. Цена нового оригинального аккума PA 12 достигает 2-2,5т.р. По этому решил заморочиться с переделкой. Но не абы как, а с умом.
Если интересно, смотрим далее.



Герои повести:
1. Шуруповёрт Makita 6271D. Который верой и правдой мне служит уже более 7 лет.
Естественно родные аккумы подохли, да и всегда у меня к ним претензия была.
О недостатках Ni-Cd АКБ знаю думаю почти все кто с ними работал. Требует бережного отношения «заряд-разряд», высокий саморазряд, вес.






Общие расходы переделки составили(АКБ+ЗУ) ~ 2'700р.

Основные параметры которые определил для себя:
1. Хорошая плата минимум на 30А с балансировкой, по габаритам должна помещаться в размеры штатного аккума.
2. Высокотоковые аккумы минимум 20А, ёмкостью минимум 2Ач.
3. Контроль заряда, вольты-амперы. Учитывая размеры и функционал, конкурентов у JUWEI J7-t просто нет. Ток до 5А, напряжение до 30В, датчик температуры на борту. Если в стоке он мало функционален, то в моём случае он очень востребован.

Самые большие проблемы возникли с платой. Все платы которые мне понравились не укладывались в размеры, максимум 35*65мм. Изначально смотрел на 4 банковые.
Принял решение купить на 3 банки и отдельно плату балансировки.

Переделка аккумулятора.
Самое простое было переделать сам аккум. Делается просто, резиновым молотком простукиваем периметр шва и он разделяется на две половинки. Никаких повреждений и танцев с ножом.

Выкидываем мёртвые банки, тут нужно немного повозится. Сборка залита клеем ко дну аккума.
На всякий случай я оставил штатную термопару, хотя смысла в ней теперь нет. И перебросил защитный предохранитель с минусового контакта аккума на зарядный вход платы.

Если разобраться, то зарядка штатного аккума осуществляется посредством отдельного контакта, помимо контакта нагрузки.
Плата в размере:



Точечная сварка отсутствует, планирую сделать в ближайшее время, пока детали в пути…
Взял 100 ваттный паяльник и быстрым движением припаял провода, термическое воздействие минимально.

Знаю, что это не правильно и так делать нельзя. Но я далёкий от науки человек и положил нефритовый стержень на данную сложность.
Далее согласно инструкции соединил все провода.

Приклеил термо предохранители к аккумам на теплопроводный клей Kafuter K-5204K

Балансировочная плата ещё не приехала, подключу позже, как описано в примере на странице товара:

Приехала, допилил:


Вот собственно и всё, «халява».
P.S. «халява» — в смысле сложности переделки, а не цены.

Как результат, существенное снижение в весе. Оригинальный вес 668 грамм, на Li-Ion ~250 грамм. Ёмкость 2,5Ач против 1,3Ач у оригинала. В общем все показатели улучшились в два раза.
Цена вопроса ~1840р.(только АКБ) ниже оригинала оригинала.


Отсечку по нижнему напряжению решил проверить с помощью высокоинтеллектуальной разрядки «Светоч» на 55 ватт.

При напряжении 7,6в происходит отключение подачи тока. Всё норм.

Модернизация зарядного устройства.
Вот тут небольшой танец с бубном. Задача полностью сохранить родной функционал. И добавить возможность заряжать переделанные аккумы.
Проблема номер один, место! Его катастрофически не хватает. Компоновка получилась очень плотной. И вызвала проблему номер два, нагрев. Но обо всём по порядку.

Взял два щупа и начал водить по плате в поисках подходящих напряжений. Найдено оно было на выходе трансформатора в 55в~ Далее стоял диод, на выходе которого было уже 27в, то что нужно. Один контакт пустил через кнопку включения. Установил дополнительно диодный мост, через теплопроводный клей посадил на штатный радиатор. Добавил конденсатор 50v 1000uF. И после этого уже подал на понижающий преобразователь. Штатная зарядка идёт на основе минуса, у меня получается на основе плюса. Поставил 3 реле, которые будут коммутировать разные способы заряда. Приклеил рядом со штатными индикаторами белый светодиод, как индикация работы для Li-ion. В режиме заряда Li-ion отбрасывается 3 провода, два подключаются на выход преобразователя.

Между держателем аккумулятора и платами зарядки поставил в разрыв USB тестер.
Отпаял разъёмы для уменьшения размеров, разделил на две половинки. Экран и плата по 90', связано особенностями внутреннего размещения.
Взял ножик и начал вырезать пластик в корпусе.

Перед установкой проверил параметры тестера. Выставил 30 и подключил 55 ваттную лампочку(12в). Полёт нормальный, 30в держит.

И тут случайно задел выходные контакты на КЗ. Как известно, все радиодетали работают на белом дыме. Выходной мосфет AO3415 испустил белый дым и ушёл в другой мир.
Пошёл к местным шаманам, выдали близкий по ТТХ амулет AO3401 потребовав за его душу 43р, взял 2 шт ;) Вернувшись пододвинул по ближе ведро и заменил амулетик, всё отлично заработало.
Выставил время работы 2 часа. Пять раз подряд нажимаем кнопку и выставляем нужное значение. Ещё не проверял, но по идее должен начать пищать.

Следующий удар в бубен связан с настройкой самого преобразователя. В холостом ходу получаем ток потребления 0,21А. это 3 реле. Изначально подключил тестер не правильно, сразу после понижающего преобразователя напряжения(далее ППН). А зачем нам считать ещё и энергию затраченную на работу реле, переделал.

Согласно даташиту на аккумы стандартный ток заряда 1,5А вот такой и был выставлен на ППН в режиме СС.
С напряжением пришлось по колдовать. Изначально выставил 14,4в на случай если перепутаю аккумы, чтоб они зарядились в любом случае. Но проведённый тест показал странную картину.
Ток потребления стабильно на максимуме 1,5А Как только на аккумах появляется напряжение в 12,75в(4,25 на 1). зарядка сразу прекращается. В таком режиме переданная ёмкость равна 2200мАч. что-то маловато.
Более правильной зарядки и плавного снижения потребления тока к концу заряда удалось добиться при напряжении в 13,43в на входе в плату защиты. Выключение происходило при токе 0,12А и напряжении 12,76в. на аккумуляторах. Для высокотоковых данный параметр 100-150mA.



Замеры температуры.
Нагрев с открытым корпусом составлял до 70' на транзисторе, дросселе и диодном мосту.
На ППН был поставлен небольшой радиатор, диодный мост приклеил к штатному.
Места внутри корпуса не осталось совершенно. При закрытом корпусе температура будет существенно выше. Собрал, начал тестировать. Через 10 минут прозвучал щелчок и ещё одна душа покинула ЗУ. Открыв корпус увидел трещину в XL4005, о ведёрко рядом. Хорошо, что я почти всё заказываю по две штуки.


Решил установить внешний вентилятор охлаждения.
В ящике Пандоры обнаружил старую видеокарту с подходящим вентилятором, нужно ещё поставить защитную решётку, под рукой не оказалось.
Температура существенно упала, примерно до 32' по всем элементам.
На этом фоне решил поднять ток, по даташиту допускается до 4А, установил 2А.


Плотность компоновки, размещал с миллиметровой точностью, штатные детали не задеты.
Сравним, до и после переделки.




Выходные отверстия с противоположной стороны и три если случайно поставлю на мягкую поверхность и перекроются основные.


Общая схема подключения:


Тест отсечки по току.
На второй скорости срабатывает быстро.
На первой удержать мне не получилось, проворачивает.


Немного подумав выставил финальные характеристики на ППН из расчёта характеристик на разъёме ЗУ: CC=1,9А CV=13.38v
Записывать видео не стал, слишком много времени это отнимает. И главное, телефон лежит и трогать его нельзя пока запись идёт. Общая картина и так понятна. Отключение должно происходить на 80-110мА. Снизив или убрав сработки по защите. Время зарядки примерно 1:45:00

Подведём итоги.

Всё работает как и задумано.
Явных минусов не вижу, только шумит вентилятор.
-Время полной зарядки около двух часов.

Плюсы:
-Существенное снижение веса.
-Увеличение ёмкости.
-Набор ёмкости в 1'250mAh(50%) происходит за 35 минут, что сопоставимо по времени и ёмкости со штатным аккумом.
-Контроль заряда с подсчётом ёмкости.
-Два режима зарядки аккумуляторов, родные Ni-Cd & Ni-Mh и новые Li-Ion.
-Опыт.

Если где обнаружили ошибки, пишите в личку или в коментах.
Всевозможные рекомендации по улучшению так же приветствуются.