Плата защиты для 3S аккумуляторных сборок

Для одного из своих проектов купил небольшую платку защиты, параметры скромные, 3S при токе до 10А, но на самом деле мне реально надо было еще меньше, потому сегодня не только обзор платы, а небольшая переделка.



Вообще платы я покупал товарищу, так как они идут лотом по 5 штук. Просто одну выкупил для себя, получилось немного выгоднее чем покупать поштучно. Понадобилась она мне для изготовления батареи из трех штук 18650.



У продавца на странице есть некое подобие технических характеристик в гуглопереводе, но в принципе вполне понятное.
Хотя конечно разброс указанный характеристик такой, что наверное подойдет к половине плат с алиэкспресс :)


Собрано все довольно компактно и аккуратно, за силовую часть отвечает два полевых транзистора, за управление ими кучка дискретных компонентов, балансира здесь нет.


Снизу плата пустая, есть только маркировка для подключения аккумуляторов и выхода платы.


Измерять габаритные размеры смысла особо нет так как плата задумана для установки на торец сборки из трех штук 18хх0 аккумуляторов. потому понять их можно даже из этого фото.


На странице товара есть схема подключения, впрочем мне показалось что все указано настолько просто, что можно обойтись и без неё.


Я же решил поступить немного по другому, потому взял трехместный держатель аккумуляторов. Мне его крепить проще, да и он у меня уже был, а кроме того если посмотреть на последнее фото, то становится понятным, что и с ним разводка проводов получается очень аккуратной.


Единственно что, зная «болезни» таких держателей, я все силовые провода паял прямо к клеммам, а не к специально предназначенным контактам.


Плата не потребовала подачи питания для запуска. Кстати вообще она вела себя по разному, после срабатывания защит отключалась, потом через некоторое время включалась опять, но мне показалось что она это делала не всегда стабильно и пару раз приходилось её «толкать» подключением к зарядному, но я не отслеживал ситуации когда такое происходило.


Для определения порогов срабатывания защиты от переразряда/перезаряда подключил сборку с аккумуляторами к электронной нагрузке.


Выяснилось что в сборке один аккумулятор был заряжен больше остальных, потому при первом заряде получил срабатывание защиты от перезаряда.


Затем я разрядил сборку до срабатывания защиты, «толкнул» плату чтобы она опять включилась и дальше разряжал с контролем напряжения на ячейке с минимальным напряжением.
Кроме того попутно немного отбалансировал сборку разрядив все ячейки до одного напряжения, последующий старт зарядного имел весьма странную форму, напряжение и ток установились не сразу, причем я такое наблюдал несколько раз при запуске платы принудительно (когда не хотелось ждать автостарта).


В итоге я получил следующие результаты:
Отсечка по перезаряду при 4.3В
При переразряде и токе нагрузки 1А — 2.53В

В общем на мой взгляд нормально, эксплуатировать безопасно.


Тест с током нагрузки до 10А показал что этого мало для срабатывания защиты от перегрузки.


Перед тем как переключить сборку к более мощной нагрузке измерил падение напряжение на плате, оно суммарно составило около 240мВ при токе 10А, соответственно общее сопротивление 24мОм, что очень даже неплохо.


Плата в принципе длительно держит ток 10А, но температура транзисторов почти на пределе, через 10 минут разряда было около 115 градусов.


После этого сборка была полностью заряжена, здесь зарядный ток отключила уже сама нагрузка так как аккумуляторы я немного отбалансировал.


Но так как плата без балансира, то напряжение на одном из аккумуляторов все таки было немного выше и хотя оно не дошло до порога отключения, емкость такой сборки будет чуть ниже, потому я рекомендую балансировать аккумуляторы путем полного заряда.
Общее напряжение, а также напряжение на аккумуляторах по порядку от нижнего в схеме.


Тест с другой нагрузкой показал что плата отключается при токе около 13.5А, что примерно соответствует тому что указано на странице товара.


Но как я писал в самом начале, мне пришлось немного доработать эту плату. Дело в том, что туда куда пойдет эта сборка, большой ток не только не нужен, а и вреден. А точнее сборка с таким максимальным током теоретически могла в случае перегрузки убить слабые аккумуляторы, которые туда планировались, да и само устройство имеет ток потребления порядка 0.5А.

В итоге я решил просто заменить шунт. Изначально стоял на 10мОм, при этом ток срабатывания 13.5А, я решил поставить 40мОм, чтобы уменьшить ток в четыре раза.


Расчетный ток срабатывания 13.5/4=3.37А, прогон с нагрузкой показал немного больше — 3.7А, что меня также устроило. Можно было поставить шунт на 50-60мОм, но под рукой такого не было, а колхозить из двух не хотелось.


Вот собственно и всё. Единственное нарекание, плата не имеет балансира, в остальном очень даже рекомендую, стоит недорого, работает отлично, а кроме того имеет такую форму и расположение контактов, что удобно подходит для построения сборок.

На этом у меня все, надеюсь что было полезно.