Цікава, але трохи дивна плата захисту акумуляторів

Під час підготовки кількох майбутніх оглядів знадобилося зібрати батарею акумуляторів, а оскільки акумулятори літієві, їм зазвичай потрібна плата захисту. Взагалі спочатку їх купували для інших акумуляторів, але вони стали в пригоді й тут.

Як завжди, нагадую: щоб постійно бути в курсі нових тем у блозі, рекомендую підписатися на мій інстаграм, де я публікуватиму сповіщення про всі нові теми й, можливо, писатиму просто про щось цікаве — посилання на акаунт

Взагалі плати купувалися в іншому магазині, але зараз їх там не лише немає в наявності, а й самої сторінки вже немає, тому зображення я взяв зі знімка сторінки замовлення. Пізніше знайшов їх в інших продавців, ціна приблизно така сама — близько двох доларів за одну плату.

Отже, спочатку стояло завдання зробити на кухні автономне освітлення, а точніше — перевести наявне на безперебійне живлення. Думаю, пояснювати, навіщо це знадобилося, не треба. Освітлення — це пара метрових стрічок потужністю близько 14Вт кожна, тобто струм приблизно 1.2А, разом 2.4А. Живити хочу від шести відомих багатьом акумуляторів 26650 LiFePO4 від A123.
Відповідно, потрібна плата захисту 6S, але мені переважно траплялися якісь монстри, а тут дивлюся — маленькі симпатичні платки, та ще й зі струмом із запасом. Загалом вирішив зробити пару батарей 3S і з'єднати їх послідовно, але для більшої універсальності замовив плати на 4S, а оскільки знижка діяла при купівлі від 3шт, замовив саме стільки.

Насамперед впадають в око розміри: навіть утрьох вони майже як коробка сірників, а окремо — взагалі крихітні.



У комплекті є роз'єм із проводами, довжина проводів близько 15см.


На сторінці продавців ви, найімовірніше, побачите шість варіантів плат. Вони поділяються на дві групи: для «звичайних» літій-іонних акумуляторів і LiFePO4. Кожна група містить три плати — 3S, 4S і 5S, але насправді всі відмінності зводяться до двох речей:
1. Початкове розташування перемичок
2. Кількість контактів у роз'ємі й, відповідно, кількість проводів.

Так, самі плати, по суті, нічим не відрізняються. Ба більше, навіть на платі 3S буде 5 світлодіодів і 5 комплектів балансирів, тобто якщо хочете універсальний варіант, беріть плату 5S — її завжди можна переробити на будь-який варіант.


Плата побудована на чипі BM3451, відомому багатьом за «білою платою на 100 ампер», тобто, по суті, це та сама біла плата, але «на мінімалках». Ключова відмінність — струм спрацьовування захисту і, відповідно, кількість транзисторів.
До речі, тут стоять транзистори AON7202, їхні параметри — 30 вольт, 40 ампер, 5мОм. За моїми прикидками, 20А — це максимальний короткочасний струм, тривалий — не більше 10А, а краще 8А. Транзисторів два, один захований під роз'ємом; там же розташований і шунт на 5мОм, що, до речі, начебто відповідає струму 20А згідно з даташитом на контролер.


На зворотному боці плати є інформація про встановлення перемичок, але простіше подивитися зображення на сторінці товару.


Оскільки плат три, а для мого проєкту потрібно дві, одна якраз залишається для моїх експериментів з іншим ДБЖ — і саме 4S та для LiFePO4. Загалом, спеціально захотів би, щоб так збіглося, а не вийшло б.

Для цієї збірки використав акумулятори розміру 32700, які нещодавно оглядав. Щоправда, довелося купити на ОЛХ пару подвійних рамок — чекати на них ще й з Китаю зовсім не хотілося.


Але перед складанням вирішив заради цікавості перевірити ступінь саморозряду акумуляторів: вони якраз пролежали близько двох тижнів після повного заряджання.
І що можу сказати: на мій погляд, усе просто чудово. Найбільший результат під час відновлення заряду становив 88мАч, найкращий — 55мАч.



Після цього тесту акумулятори пролежали на столі ще кілька днів, і я перевірив напругу — вона становила 13.76 вольта, що також просто чудово. У ДБЖ вони працюють за напруги 13.80 вольта, а отже, струм компенсації саморозряду буде зовсім мізерним.


Схема підключення є на сторінці товару, але тут усе просто й зрозуміло навіть без неї.


Єдина проблема була не в тому, як підключити, а в тому, куди її приліпити :)

Загалом, поки підключав, звернув увагу, що в міру підключення балансувальних проводів засвічувалися відповідні світлодіоди, але після підключення останнього проводу вони всі згасли.


Спочатку на виході було близько 7 вольт, але поки я тикнувся тестером, з'явилася повна напруга. До речі, це досить критично: деяким ДБЖ для запуску потрібна повна напруга на акумуляторі.


Загалом вийшла ось така конструкція. Колгосп, звісно, ще той, але поки що маємо те, що маємо.


Ставимо збірку на дозаряджання й отримуємо перший глюк. На тестері акумуляторів було вибрано режим 4S LiFePO4, що відповідає напрузі 14.6 вольта. Струм невеликий, але збірка майже відразу пішла в захист від перезаряджання.


Дивно... подумав я й вирішив спочатку розібратися з розряджанням. Виставив розряджання до 2 вольт на комірку, але плата вимкнулася при 2.5 вольта, що насправді для таких акумуляторів не дуже добре, адже вимкнення має завжди ініціювати сам ДБЖ, а плата повинна вимикатися, коли вже зовсім край.


Температура транзисторів буквально за хвилину піднялася до 70 градусів, ще через пів години була 70, а ще через 15 хвилин, наприкінці розряджання, — близько 74 градусів. На мій погляд, усе нормально: струм розряджання був 8 А, максимально, думаю, якраз 10 А — власне, про це я й писав вище.


Як не дивно, акумулятори теж відчутно нагрілися, хоча й розраховані на струм до 30 А.


А тепер спробуємо подивитися, що в нас із заряджанням.
Спочатку збірку повністю зарядили, і наприкінці заряджання плата захисту вимкнулася. Струм заряджання був 0.5С, що цілком нормально.


Далі, щоб пришвидшити експеримент, я трохи її розряджав, а потім ставив на заряджання.
Але тепер я виставив струм заряджання близько 1 А, а кінцеву напругу — 14.40 вольта, тобто 3.60 на комірку; до цього було 3.65 вольта. І плата захисту знову вимкнулася, але я зафіксував напругу вимкнення — 14.303 вольта!


І так, коли я спробував виставити кінцеву напругу 14.2 вольта, плата дала завершити процес заряджання.
Чесно кажучи, якась маячня: адже кінцева напруга заряджання LiFePO4 зазвичай становить 3.65 вольта, іноді 3.60, але точно не менше. Та й це ще не все: за весь час тестування жоден світлодіод балансувальника жодного разу навіть не блимнув, тобто про балансування можна забути.
Ні, зрозуміло, що під час роботи з ДБЖ балансування й так не працювало б, але ж не всім це потрібно, та й ДБЖ бувають різні.


Я знав, що цей чип має безліч варіантів виконання, які відрізняються напругами спрацювання захисту, а також наявністю чи відсутністю функції балансувальника, тож подумав, що, можливо, просто встановили не той чип.
Зазирнувши в даташит, я з'ясував, що «встановити не той чип» принципово неможливо: він і так розрахований на мінімальну напругу 3.65 вольта, та ще й єдиний такий — інших варіантів навіть на ті самі 3.65 вольта просто немає.
Зате є пара варіантів чипа для діапазону 2.0–3.85 вольта, що було б логічніше для цієї плати.


Загалом виходить, що плата начебто працює, але пороги захисту від надмірного розряджання й перезаряджання якісь... дивні.
Поріг захисту від перезаряджання не дає нормально заряджати в циклічному режимі й не дозволяє працювати балансувальнику.
Поріг захисту від надмірного розряджання може погано працювати з ДБЖ, адже 10 вольт цілком можуть бути нижнім порогом спрацювання захисту самого ДБЖ.
До речі, балансувальник має запускатися при 3.405 вольта, або приблизно при 13,62 вольта на всю збірку, але він не запускається навіть при 14.3. І так, саме такий режим роботи балансувальника підійшов би для ДБЖ, де акумулятор заряджається до 13.80 вольта.

Ну що сказати: загалом плата працює — ну, майже, і майже вся, — але якось дивно. З іншого боку, по суті проблема радше в тому, що балансувальник так і не може ввімкнутися, а пороги — тут усе дуже індивідуально, і цілком можна користуватися й так, хоча все одно дивно.

Самі платки мені сподобалися, насамперед своїм розміром: добре підійдуть для компактних збірок, не розрахованих на великі струми розряджання. А дивна робота, найімовірніше, стосується саме плат для літій-залізо-фосфатних акумуляторів; припускаю, що «звичайні» плати працюватимуть нормально.

На сьогодні поки що все, сподіваюся, було корисно.