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.
2. Плата защиты 3S 30A BMS PCM li-ion.
Цена покупки: 684р. 
1) Over-charge protection voltage with single cell:4.25V±0.025V
2) Over-discharge protection voltage with single cell:2.50±0.1V
3)Max continuous working current:30A
4) Over-current protection:40A
5) Suggest charge current: 1A-2A
6) Functions: Over-charge protection ,over-discharge protection,
over-current protection ,short circuit protection .High temperature detecting protection
6) Size:43*37mm
Предостережение продавца:
3.Use 12.6V li-ion charger, don"t use too high voltage charger OR high current charger to charge it.
Цены указары в рублях, почему?
Живу в России, данный ресурс находится в Российской зоне, зарабатываю в рубля, на карте в рублях, оплачиваю товар в рублях. Не вижу смысла пересчитывать в другую валюту. У продавца цены могут изменится, могут быть акции и т.п. Специально указал ссылки на магазин, переходите туда и ставьте цену хоть в тубриках, магазин сам пересчитает. DEL
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.
Аккумулятор PA12 после многих лет жизни
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.
Видео процесса заряда 1.5A
Разбито на две части, позвонили на телефон.
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.
Видео процесса заряда 2A
Видно как срабатывает защита. Причин может быть несколько, превышение тока в 2А, напряжение на одном из элементов становится больше 4,25в, перегрев.
Не сразу заметил описание товара: 5) Suggest charge current: 1A-2A
Набор 80% емкости, 2.000mAh происходит за час.
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.
АБСОЛЮТНО НОВОЕ УСТРОЙСТВО В УПАКОВКЕ.
Устройство позволяет визуально контролировать уровень заряда и разряда литиевых батарей (вольтаж), для предотвращения критического уровня разряда.
Визуальный и звуковой контроль составных аккумуляторных батарей.
Устройство, (детектор батарей питания, индикатор, тестер, контроллер, вольтметр, пищалка) имеет восемь контрольных входов для 1-8S, 1 или 8 Lipo/Li-Ion/LiMn/Li-Fe и позволяет подключать элементы с балансировочными контактами.
Данное устройство имеет малый размер и вес, незаменимо в авиамоделировании.
НАЗНАЧЕНИЕ:
Бипер - сигнализатор аварийного состояния батареи, может быть запрограммирован на нужный порог срабатывания.
Устройство информирует о низком напряжении (просадке напряжения) на любой из последовательно подключенной банке в составе аккумулятора.
Устройством удобно проверять уже использованные батареи.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ:
В нормальном состоянии происходит опрос напряжения батареи в целом и каждой банки в отдельности, показания выводятся яркими краснымм цифрами на дисплей. Показания дисплея отлично читаются при ярком солнечном свете.
При достижении запрограммированного уровня напряжения (заряда/разряда) любой банкой аккумулятора устройство издает сильный прерывистый звук (95дБ) двумя динамиками, а показания на дисплее показывают ярким красным цветом текущее напряжение каждого элемента составной батареи.
Уровень аварийного порога напряжения задается программно кнопкой, расположенной между динамиками, диапазон контролируемого напряжения 2,7В - 3,8В на каждый элемент в составе батареи.
Звуковая сигнализация может быть выключена на устройстве и в этом случае о аварийном режиме будет сигнализировать только дисплей.
ВНЕШНИЙ ВИД:
Устройство представляет собой установленные на плате элементы (в том числе: дисплей, бипер, кнопка программирования, гребенка 9ти контактного разъема) обтянутые прозрачной пленкой.
ПАРАМЕТРЫ:
размер: 39x25x11мм.;
вес 9гр.;
точность измерения: 0,01V;
диапазон индикации напряжения батареи: от 0,5V до 36V;
диапазон индикации напряжения ячейки (банки): от 0,5V до 4,5V;
диапазон установки порога аварийного срабатывания устройства: от 2,7V до 3,8V (при достижении заданного уровня в любой из ячеек)
ПОДКЛЮЧЕНИЕ:
Устройство подключается в специальный разъем балансира составной батареи 1-8s Lipo/Li-ion/LiMn/Li-Fe, и контролирует напряжение батареи в целом и каждой банки в составе по отдельности, при этом цепь питания работает независимо и в аварийном режиме размыкание нагрузочной цепи не происходит, а сигнализатор только оповещает пользователя о критическом состоянии батареи.
Устройство не контролирует цепь силовой нагрузки, поэтому нагрузка может работать до полной просадки батареи, независимо от состояния, вошел бипер в аварийный режим или нет.
PCM подходит для Li-Ion / Li-Pol. PCM предназначен для защиты от перезаряда и глубокого разряда 1…4 аккумуляторов.
В большинстве современных портативных устройств, таких как планшетные компьютеры, GPS навигаторы, электронные книги, портативные игровые консоли, устройства накопления солнечной энергии, производители используют бескорпусные литий-полимерные аккумуляторы. Основные преимущества Li-Pol аккумуляторов, это небольшие размеры при приемлемой ёмкости батареи, возможность изготовления под конкретное устройство, не прибегая к установленным стандартам.
Можно с уверенностью сказать, что литий-полимерные аккумуляторы самые "нежные" аккумуляторы из существующих, то есть требуют обязательного соблюдения нескольких несложных, но обязательных правил, из-за несоблюдения которых случается или пожар, или аккумулятор "умирает".
Перечислим их в порядке убывания опасности:
Заряд до напряжения, превышающего 4,2 В на банку;
Короткое замыкание аккумулятора;
Разряд токами, превышающими нагрузочную способность или нагревающими аккумулятор выше 60 ˚С;
Разряд ниже напряжения 3 В на банку;
Нагрев аккумулятора выше 60 ˚С;
Разгерметизация аккумулятора;
Хранение в разряженном состоянии.
Невыполнение первых трёх пунктов приводит к пожару, всех остальных – к полной или частичной потере ёмкости.
Поэтому каждый бескорпусный аккумулятор перед установкой, в какой либо гаджет снабжается контроллером, который осуществляет защиту аккумулятора от перезарядки, переразрядки, контролирует зарядные и разрядные токи и напряжения, что значительно продлевает срок службы аккумулятора и помогает в обеспечении безопасности.
Контроллер обеспечивает сбор и обработку информации относящейся к аккумуляторам и с помощью транзисторных ключей отключает аккумуляторы от питания. Резисторы и конденсаторы обеспечивают внешнюю синхронизацию.
При том условии, что напряжения заряда и разряда аккумуляторов соответствуют норме, на аккумуляторе нет короткого замыкания и его ёмкость не достигла максимума транзисторные ключи открыты и аккумуляторы могут свободно заряжаться и разряжаться.
При отклонении одного из указанных параметров от нормы, контроллер подаёт закрывающее напряжение на транзисторные ключи. Напряжение через большое сопротивление закрытых транзисторов не поступает на выводы аккумуляторов, из-за чего зарядка или разряд аккумуляторов прекращается до тех пор, пока все необходимые условия не будут соответствовать норме.
Для исключения разбалансированности аккумуляторов в батарее Li-Pol аккумуляторы заряжают отдельно. Для этого и используется контроллер 4SBLi-7A5021, который имеет 4 отдельных цепи, следовательно может заряжать батарею из четырёх литиевых аккумуляторов.
Схема подключения:
Защита литий-ионных аккумуляторов (Li-ion). Я думаю, что многие из вас знают, что, например, внутри аккумулятора от мобильного телефона имеется ещё и схема защиты (контроллер защиты), которая следит за тем, чтобы аккумулятор (ячейка, банка, итд…) не был перезаряжен выше напряжения 4.2 В, либо разряжен меньше 2…3 В. Также схема защиты спасает от коротких замыканий, отключая саму банку от потребителя в момент короткого замыкания. Когда аккумулятор исчерпывает свой срок службы, из него можно достать плату контроллера защиты, а сам аккумулятор выбросить. Плата защиты может пригодиться для ремонта другого аккумулятора, для защиты банки (у которой нету схем защиты), либо же просто можно подключить плату к блоку питания, и поэкспериментировать с ней.
У меня имелось много плат защиты от пришедших в негодность аккумуляторов. Но поиск в инете по маркировкам микросхем ничего не давал, словно микросхемы засекречены. В инете находилась документация только на сборки полевых транзисторов, которые имеются в составе плат защиты. Давайте посмотрим на устройство типичной схемы защиты литий-ионного аккумулятора. Ниже представлена плата контроллера защиты, собранная на микросхеме контроллера с обозначением VC87, и транзисторной сборке 8814 ():
На фото мы видим: 1 - контроллер защиты (сердце всей схемы), 2 - сборка из двух полевых транзисторов (о них напишу ниже), 3 - резистор задающий ток срабатывания защиты (например при КЗ), 4 - конденсатор по питанию, 5 - резистор (на питание микросхемы-контроллера), 6 - терморезистор (стоит на некоторых платах, для контроля температуры аккумулятора).
Вот ещё один вариант контроллера (на этой плате терморезистор отсутствует), собран он на микросхеме с обозначением G2JH, и на транзисторной сборке 8205A ():
Два полевых транзистора нужны для того, чтобы можно было отдельно управлять защитой при заряде (Charge) и защитой при разряде (Discharge) аккумулятора. Даташиты на транзисторы находились практически всегда, а вот на микросхемы контроллеров - ни в какую!! И на днях вдруг я наткнулся на один интересный даташит на какой-то контроллер защиты литий-ионного аккумулятора ().
И тут, откуда не возьмись, явилось чудо - сравнив схему из даташита со своими платами защиты, я понял: Схемы совпадают, это одно и то же, микросхемы-клоны! Прочитав даташит, можно применять подобные контроллеры в своих самоделках, а поменяв номинал резистора, можно увеличить допустимый ток, который может отдать контроллер до срабатывания защиты.
Контроль напряжения на каждой из ячеек:
При выходе напряжения на какой-либо из ячеек за пороговые значения вся батарея автоматически отключается.
Контроль по току:
При превышении током нагрузки пороговых значений вся батарея автоматически отключается.
Описание выводов:
" B- "
- общий минус батареи
" B1 "
- +3,7В
" B2 "
- +7,4В
" B3 "
- +11,1В
" B+ "
- общий плюс батареи
" P- "
- минус нагрузки (зарядного устройства)
" P+ "
- плюс нагрузки (зарядного устройства)
"T "
- выход терморезистора NTC 10K
Контроллер: S-8254А
Даташит на S-8254А.
Технические характеристики
Модель: 4S-EBD01-4.
Количество последовательно-соединенных Li-Ion АКБ: 4шт.
Рабочие напряжения: 11,2В... 16,8В.
Напряжение перезаряда ячейки (VCU): 4,275±0,025В.
Напряжение переразряда (VDD): 2,3±0,1В.
Номинальный рабочий ток: 3А - 4А.
Пороговое значение тока (IEC): 4А - 6А.
Защита от перезаряда.
Защита от переразряда.
Защита от КЗ.
Размеры,мм: 15 х 46.1 х 2.62.
Вес: 2 гр.
