Защита аккумулятора от глубокого разряда

Тема: Простая защита аккумулятора от глубокого переразряда

Работать будет, но транзистор при отключении нагрузки будет закрываться постепенно. На транзисторе некоторое время будет выделятся мощность (Ватт 2-5 в Вашем случае), может потребоваться радиатор.

Поделиться этим сообщением через

Very High Power Регистрация 23.05.2005 Адрес Красноярск, Россия Возраст 45 Сообщений 1,054 Поблагодарили 122 Поблагодарил 32

Поделиться этим сообщением через

Standart Power Регистрация 26.03.2004 Адрес Владикавказ Возраст 50 Сообщений 188 Поблагодарили 5 Поблагодарил 2

Сообщение от RU0AU

Не будет она работать нормально. Падать на транзисторе будет много. Греться он будет не только при отключении но и при включении. При напряжении близком к напряжению стабилитрона +0,6 Вольт- схема будет вести себя черезвычайно прикольно! А вот нагрузке эти “приколы” могут не очень понравится
Собери – увидишь! собирать то там минуты на две с перекуром, только в качестве нагрузки используй что нибудь не капризное к питанию.. например резистор, лампочка не подходит, уж очень нелинейная нагрузка
Да, и снова отключаем “минус”

Поделиться этим сообщением через

Поделиться этим сообщением через

Сообщение от RU0AU

Добрый день! Вроде простой вопрос, но поиском ничего ценного не нашлось.
Задача – есть свинцовый акк-р 12В 7А/ч, и еще 6В 12А/ч, питают в постоянном режиме “железяку”, заряжать вовремя получается не всегда.
Как их защитить от переразряда? Т.е. насколько я понимаю необходимо отключение акк-ра от нагрузки при достижении порядка 10,5В на 12-и Вольтовом акк-ре и около 5В на 6-и Вольтовом акк-ре.
Подкиньте простенькую схемку pse.

Добрый день!
Есть простое решение этой проблемы.
Подключаете GSM – дозвонщик ОКO-U.
При пропадании или появлении сетевого напряжения он анализирует падение/повышение напряжения на клеммах аккумулятора.
И присылает Вам SMS-сообщение.
На борту имеется релейный выход.
С помощью Вашего мобильника вы дистанционно управляете его работой.
Программируется легко.
Удачи .

Поделиться этим сообщением через

Big Gun Регистрация 25.01.2006 Адрес Петрозаводск Возраст 75 Сообщений 5,835 Поблагодарили 2479 Поблагодарил 1446

Сообщение от RU0AU

Вообще то полностью заряженный свинцовый аккумулятор это 14,4 В.
Если вы в буфере будете заряжать до 13,8 он быстро засульфатируется.
Значит автоматику надо на 14,4 делать.
.
У меня в деревне с весны по осень стоит в буфере 60 А/ч Бошевский необслуживаемый.
С БП я ему даю 14,5 В когда он полностью зарядится и без нагрузки.
Лет 7 тому такой же аккумулятор угробил за пару лет – держал напругу 13,8 В.

Поделиться этим сообщением через

Вот схема абсолютно рабочая изначально была на 12 вольт, переделана под 48 станционное питание.
В принципе можно поискать оригинал и найти номиналы под 12в питание.
Защита станционных АКБ
При пропадании сетевого электропитания АТС, питание осуществляется от АКБ, которые могут поддерживать ее работоспособность сравнительно небольшое время – всего несколько часов, после чего они уходят в глубокий разряд. Такой разряд кислотно-свинцовых АКБ для них губителен, а цена на них – немаленькая. Их необходимо защитить от такого режима. Для этого нами применяется довольно простое устройство защитного отключения.
Работа устройства в режиме “сеть” – АТС и УЗО питаются от станционного БП напряжением 48 вольт. Стабилитроны VD2-5 в сумме имеют напряжение около 41 вольт (набор ид Д814 с разными буквами до суммы), которые пробиваются этим напряжением и протекающий через них ток, отпирает транзистор VT1.
Транзистор открыт и по цепи коллектора, через обмотку реле и балластный резистор течет ток, удерживающий реле во включенном состоянии. Через контакты реле идет медленный подзаряд АКБ.
При пропадании сети, питание АТС и УЗО продолжается от АКБ. УЗО остается во включенном режиме.
По мере разряда АКБ, падает напряжение на её клеммах и когда напряжение уменьшится до критического уровня (примерно 41. 42 Вольт – следует подобрать стабилитроны), ток базы транзистора уменьшается, транзистор запирается и соответственно отпускает реле.
АКБ отключается от нагрузки, не уходя в режим чрезмерно глубокого разряда, не просто вредного, а губительного для нее.
При запирании транзистора, возможно появление импульса ЭДС самоиндукции катушки реле, для защиты транзистора от пробоя установлен диод VD1.
При восстановлении сетевого питания, напряжение питания поступает на цепочку стабилитронов, пробивает их и транзистор снова открывается, подавая питание на обмотку реле. Реле восстанавливает подключение АКБ к станционной шине питания, АКБ начинает заряжаться.
Устройство полностью автономно и будучи однажды настроено, более не требует какого-либо обслуживания.
Конструкция и компоненты:
Вся конструкция собирается на плате из стеклотекстолита, размерами 4х8 см.
Реле – применено реле от КаМАЗа c обмоткой на 24 Вольт и коммутируемым током до 20 ампер, возможно применение другого аналогичного.
R1 – Для “КаМАЗовского” реле 400 Ом/6 Ватт (составной из резисторов МЛТ-2)
R2 – 22 КОм МЛТ-0.5
R3 – 1.5 КОм МЛТ-0.5
VD1 – Д226
VD2-5 – Д814с буквами В,Г,Д – подобрать до суммарного напряжения 41 Вольт.
VT1 – КТ940 с небольшим теплоотводом. Достаточно медной пластинки 2х6 см.
В процессе работы транзисторы были заменены на какие-то импортные.
После этого необходимость в теплоотводе отпала. Транзистор холодный.

Поделиться этим сообщением через

для 12в.
R2 – 2K
R3 – 200
если реле 12в, то R1 выкинуть.
стабилитрон поставить по желаемому напряжению отключения аккумулятора.

Поделиться этим сообщением через

Без позывного Регистрация 15.05.2010 Адрес Калининградская обл. Возраст 68 Сообщений 330 Поблагодарили 39 Поблагодарил 27

Главное своевременно , вопрос из прошлого – 2009г, наверное уже решился. Хотя к Вашей схеме будет небольшое дополнение, вдруг кому пригодится: всё будет хорошо, но только если мощность выпрямителя с хорошим запасом, т.к. при подключении разряженной батареи выходное напряжение БП может понизиться настолько, что транзистор не откроется. Подобное явлением легко устранить если добавить реле для контроля напряжения сети и его контакты на замыкание включить параллельно коммутирующим постоянный ток.

Защита аккумулятора от глубокого разряда

Многие автомобилисты из личного опыта знают, что кислотные и гелевые аккумуляторы быстро выходят из строя от глубокого разряда до напряжения менее 10 вольт, причиной тому не выключенные своевременно магнитолы, усилители и другие автомобильные гаджеты являющиеся потребителями электрической энергии. Чтобы не допускать глубокого разряда аккумуляторной батареи, предлагаю собрать простое и надежное устройство которое не позволит разрядить гелевый или кислотный аккумулятор ниже 10 вольт.

Где же это устройство можно применить?

В современном мире существует очень много полезных автомобильных девайсов подключаемых к бортовой сети автомобиля через гнездо прикуривателя, позабыв отключить которые есть риск полностью разрядить аккумулятор. Тем более в советских автомобилях в отличии от иномарок прикуриватель не отключается поворотом замка зажигания.

Многие автолюбители на иномарки специально устанавливают дополнительный прикуриватель работающий без зажигания, чтобы заряжать телефон или ноутбук во время стоянки автомобиля с заглушенным двигателем. Защиту можно установить например на мощную аудио систему и тогда у настоящего меломана всегда в аккумуляторной батарее останется немного заряда для запуска двигателя. Вообщем вариантов применения данного устройства много надеюсь на вашу смекалку. Ну а пока вы будете размышлять, я расскажу, как это устройство защиты аккумулятора от глубокого разряда работает.

На этом рисунке изображена схема защиты аккумулятора от глубокого разряда.

Схема защиты аккумулятора от глубокого разряда

На этом рисунке изображена печатная плата устройства защиты аккумулятора от глубокого разряда.

Печатная плата устройства защиты аккумулятора от глубокого разряда

Данная схема очень надежная и не содержит дорогостоящих компонентов, собрать её под силу даже начинающему радиолюбителю с минимальным уровнем познаний в электронике. В состоянии покоя контакты реле Rel1 находятся в разомкнутом состоянии и лампочка La1 выполняющая роль нагрузки не горит. Чтобы включить нагрузку, надо кратковременно нажать кнопку S1 «Старт», минус питания подается на реле Rel1. Контакты реле замыкаются, включается нагрузка La1, ток через делитель напряжения построенный на постоянном резисторе R1 и подстроечном резисторе P1 поступает на базу транзистора T1 выполняющего роль ключа. Транзистор открывается и ток поступает на обмотку реле. Подстроечным резистором P1 подбирается минимальное напряжение при котором контакты реле будут находится в замкнутом состоянии.

Как только аккумуляторная батарея разрядится и напряжение на делителе упадет, транзистор T1 закроется, контакты реле Rel1 разомкнуться и нагрузка La1 автоматически отключится. Кнопка S2 «Стоп» служит для отключения нагрузки в ручном режиме. При нажатии контакты кнопки соединяют резистор R1 с минусом в обход подстроечного резистора P1, напряжение на базе T1 пропадает и транзистор закрывается, контакты реле Rel1 размыкаются, нагрузка отключается. Настройка устройства заключается лишь в подстройке напряжения удержания реле. Для настройки устройства удобно использовать регулируемый блок питания, который при необходимости можно собрать своими руками.

Давайте рассмотрим настройку устройства поэтапно. Подстроечный резистор P1 вращаем по часовой стрелке до упора, то есть в правое положение. На блоке питания выставляем напряжение не менее 12В и нажимаем кнопку «Старт» . Если устройство не включилось, покрутите подстроечный резистор в разные стороны до упора и попробуйте запустить. Нажмите кнопку «Стоп» устройство будет выключено.

Включите устройство снова. Установите желаемое напряжение на блоке питания при котором вы хотите автоматически отключать нагрузку La1, например 10 вольт.

Медленно вращайте переменный резистор P1 против часовой стрелки до автоматического срабатывания защиты. На этом настройка устройства защиты от глубокого разряда для гелевых и кислотных аккумуляторов окончена.

Для четкой и надежной работы устройства не рекомендую заменять транзистор BD139 на советский аналог КТ815 потому что, после замены резко упадет чувствительность устройства. Данную схему можно переделать практически под любой аккумулятор достаточно заменить реле Rel1 и при необходимости подобрать сопротивление резистора R1.

Радиодетали для сборки устройства защиты аккумулятора от глубокого разряда

Транзистор Т1 BD139, советские КТ815 не ставить, они очень грубые
Реле Rel1 SRD-12VDS-SL-C или аналогичное соответствующее напряжению вашего аккумулятора
Резистор R1 10 кОм 0.25 Вт
Резистор подстроечный Р1 10 кОм
Кнопки S1, S2 с нормально разомкнутыми контактами, любые маломощные, какие вам понравятся, нагрузки на них нет ни какой.

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как сделать устройство защиты аккумулятора от глубокого разряда

Инструкция по эксплуатации

СтопРазряд предназначен для защиты автомобильного аккумулятора (далее АКБ) от глубокого и/или частичного разряда, посредством отключения минусовой клеммы АКБ от бортовой сети автомобиля, в ситуациях, когда разряд может привести к невозможности запуска двигателя. Уникальной особенностью СтопРазряда является наличие собственного датчика вибраций, который позволяет, с одной стороны, настраивать устройство без нарушения герметичности корпуса, а, с другой, управлять его состоянием (отключать защиту и восстанавливать питание) без непосредственного доступа к его корпусу (что очень удобно, т.к. АКБ обычно находится под капотом).
СтопРазряд можно настроить в широком диапазоне напряжений, задержек срабатывания и чувствительности датчика вибраций. Подробнее см. Настройка.

2. ПОРЯДОК УСТАНОВКИ

Для установки устройства СтопРазряд вам потребуется гаечный ключ (чаще всего достаточно одного ключа на 10) для ослабления и затяжки крепления клемм.

2.1. Ослабьте крепление и снимите минусовую клемму.

2.2. Установите и закрепите устройство СтопРазряд на минусовой клемме аккумулятора, а минусовой кабель соедините с верхней клеммой, к ак показано на картинке.
ВНИМАНИЕ . не нужно затягивать клеммы аккумулятора слишком сильно. Материал клемм достаточно пластичен. Слегка покачивайте устройство одной рукой во время затягивания гайки. Остановите затяжку как только устройство перестанет поддаваться.

2.3. Подключите питающий провод к плюсовой клемме АКБ. Например, можно ослабить гайку крепления полюсовой клеммы аккумулятора, зафиксировать контакт питающего кабеля устройства (как показано на картинке выше). Снова, аккуратно и без лишних усилий, затянуть крепление плюсовой клеммы аккумулятора.

3. НАСТРОЙКА

3.1. Сразу после подключения питания (см. п 2.3.) засветятся и погаснут все светодиоды. Далее, снизу вверх, по одному, начнут зажигаться периферические светодиоды. После этого СтопРазряд перейдет в режим настройки уставок. Замигает единственный светодиод, указывающий текущую уставку по напряжению срабатывания защиты (начальная заводская уставка 12,3В).

Постукивая по корпусу устройства можно установить новый уровень напряжения срабатывания в диапазоне от 11.7В до 12,6В с шагом 0,1В.

Добившись мигания светодиода на нужном вам уровне напряжения, прекратите постукивание на 2-3 секунды.

3.2. Следующим этапом настройки будет выбор времени срабатывания защиты, при этом устройство начнет мигать уже парами светодиодов начиная с минимальной заводской уставки в 10 минут. Аналогичным п.3.1. образом можно выбрать уставку в диапазоне от 10 до 50 минут.

Аналогично п.3.1 добившись мигания светодиодов на нужной вам задержке срабатывания, прекратите постукивание на 2-3 секунды.

3.3. Последним этапом настройки является установка чувствительности сенсора вибраций. От самого чувствительного (сверху) до самого грубого (снизу) при этом устройство начнет мигать отрезками по три светодиода .

Аналогично п.3.1 и 3.2, добившись мигания светодиодов на нужном вам уровне чувствительности, прекратите постукивание на 2-3 секунды. Прибор запомнит последнее установленного значение времени и перейдет в основной режим работы.

3.4. Сброс уставок. Если требуется сбросить и переустановить сохраненные уставки времени, напряжения или чувствительности срабатывания, отключите устройство от плюсовой клеммы на 2-3 секунды (см.п 2.3.) и повторите действия указанные в п. 3.1, 3.2 и 3.3.

4. ПРОВЕРКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ

4.1. ВАЖНО . После завершения установки, включите сигнал аварийной остановки.

Через некоторое время (обычно 10-30 секунд) начнет часто мигать красный светодиод «Защита». Это значит, что устройство правильно определило включение аварийной сигнализации.

Если по истечении 20-30-ти секунд после включения аварийной сигнализации мигание красного светодиода «Защита» не наблюдается, эксплуатация устройства на вашем автомобиле не безопасна . Т.к. в случае аварии или вынужденной остановки в неположенном и слабоосвещенном месте с включенной аварийной сигнализацией, ваш автомобиль может стать причиной ДТП, если, при достижении порогового значения напряжения на аккумуляторе, устройство проигнорирует аварийную сигнализацию и отключит питание, и, как следствие, аварийные и габаритные огни. Столкнувшись с такой проблемой, Обратитесь к нам по телефону беспльной горячей линии 8-800-707-74-17 или через сайт stoprazryad.ru для замены устройства.

4.2. В отсутствие вибраций на корпусе автомобиля и устройства, светодиоды, указывающие напряжения, и уставки плавно погаснут. Это сделано для еще большей экономии заряда аккумулятора. Если создать небольшую вибрацию, например, легко постучать по корпусу устройства пальцем, пнуть по колесу автомобиля ногой, свечение светодиодов на несколько секунд восстановится . При этом устройство будет цикличеки показывать:Текущую уставку напряжения (мигание одного светодиода)Текущую уставку времени срабатывания (мигание 2-х светодиодов)Текущую уставку чувствительности датчика вибраций (мигание 3-х светодиодов)Напряжение на АКБ (столбик светодиодов соответствующего уровня, без мигания).

Если устройство не «засыпает» при отсутствии вибраций или «не просыпается» при постукивании по его корпусу, значит устройство неисправно. Обратитесь для замены устройства по гарантии.

4.3. При включенном двигателе, если генератор и регулятор напряжения исправны и на клеммы поступает АКБ подается напряжение выше 12,7В (как правило 13-14В), устройство, вместо текущего напряжения на клеммах АКБ демонстрирует циклически нарастающий столбик светодиодов, символизируя зарядку.

Если этого не наблюдается (т.е. светодиоды демонстрируют текущее напряжение 12,6В или ниже), значит генератор или регулярор(выпрямитель) автомобиля неисправны, и зарядка АКБ не происходит. Существует так же вероятность что в данном случае, измерительные цепи устройства СтопРазряд работают некорректно.

В любом случае, если при запущенном двигателе СтопРазряд, помимо уставок, не показывает циклически нарастющий столбик светодиодов, то стоит обратиться к услугам квалифицированного электрика для поиска и устранения неисправности системы зарядки АКБ автомобиля.

4.4. Если при заглушенном двигателе СтопРазряд, без видимой причины отключил АКБ, и не восстанавил питание даже при создании сильных вибраций (сильный пинок по колесу или постукивание по корпусу устройства), вне зависимости от того, светятся какие-либо светодиоды или нет, демонтируйте устройство и сообщите об этом через сайт stoprazryad.ru и/или по бесплатному телефону горячей линии 8-800-707-74-17 для урегулирования вопроса в рамках гарантийных обязательств.

5. ОПИСАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

Срабатывание защиты аккумулятора происходит по следующему алгоритму:

Если не включена аварийная сигнализация И , при этом напряжение на АКБ упало ниже настроенного уровня (см. раздел Настройка п.3.1. ) начинается обратный отсчет выбранного при настройке промежутка времени (см. раздел Настройка п.3.2.). , по истечении которого, СтопРазряд отключает минусовую клемму от бортовой сети и ждет появления вибраций (выбранного уровня) на корпусе автомобиля (пинок по колесу или действия злоумышленников).

Но . если до завершения отсчета времени

ИЛИ напряжение на клеммах АКБ восстановится до уровня выше установленного , (см. раздел Настройка п.3.1. ).

ИЛИ будет уловлена вибрация, (выше уровня срабатывания (см. раздел Настройка п.3.3. ).

отсчет времени будет обнулен и остановлен.

Новый отсчет возобновлен с начала и ТОЛЬКО когда напряжение снова опустится ниже установленного уровня, при условии если аварийная сигнализация будет отключена.

Единственным условием восстановления подключения минусовой клеммы и, соответственно, восстановления питания бортовой сети автомобиля, после срабатывания СтопРазряда, является появление вибрации на корпусе автомобиля(выше установленного уровня). Но если напряжение на клеммах АКБ восстановится выше выбранного уровня (что часто бывает после быстрого разряда по причине не выключенных фар) , уже после срабатывания СтопРазряда , устройство не восстановит питание до тех пор, пока не уловит вибрацию на корпусе автомобиля.

Таким образом, столкнулись с тем, что СтопРазряд отключил бортовую сеть автомобиля, достаточно создать вибрацию на корпусе автомобиля и СтопРазряд восстановит питание. Если в процессе настройки был установлен максимальный уровень чувствительности вибродатчика, то обычно достаточно легкого пинка ногой по колесу, как для вызова срабатывания противоугонной сигнализации.

ВАЖНО .

Защитные функции устройства могут быть приостановлены включением штатной аварийной сигнализации автомобиля. Устройство СтопРазряд автоматически определяет работу аварийной сигнализации и не отключает аккумулятор при любом уровне разряда .

Оставляя свой автомобиль в неположенном или слабоосвещенном месте по причине аварии, неисправности и т.п., помимо габаритных огней, обязательно включайте аварийную сигнализацию. Если вы оставите включенными только габаритные огни или фары, устройство отключит бортовую сеть для защиты аккумулятора и ваш автомобиль может стать причиной других аварий.

Если нет возможности сразу установить причину срабатывания защиты, т.е.:

не были включены фары или иные осветительные приборы;
срок годности аккумулятора не близок к истечению;
автомобиль не находился на стоянке длительное время;

в этом случае рекомендуется без промедления обратиться к специалистам для установления причин сверхнормативно быстрого разряд или недозаряда АКБ.

6. Гарантийные обязательства

бессрочную

3 прикольных устройства с AliExpress для АКБ

Китайские производители неугомонны! И нужно отдать им должное — их предложениям нет числа. Мы обратили внимание на три устройства: прибор защиты АКБ от глубокого разряда, автомобильный тестер аккумулятора с принтером и универсальные быстросъемные клеммы. Расскажем о них по порядку, а заодно выслушаем оценку нашего специалиста Алексея Ревина.

1. Устройство защиты АКБ от разряда

Почти за 50 долларов нам предлагают бесконтактное полупроводниковое реле для защиты аккумулятора от глубокого и частичного разряда с вибрационным датчиком. Устройство защитит батарею от разряда, если вы, например, забыли выключить фары, подсветку салона или автомобиль долго «пылился» на стоянке. Или, если у вас чересчур «прожорливая» сигнализация или есть утечка в проводке. При срабатывании устройство отключает минусовую клемму, то есть останавливает разряд, но только если возникнет угроза, что вы не сможете запустить двигатель, когда вернетесь к автомобилю. Если, вернувшись, вы обнаружите, что устройство сработало, достаточно легко стукнуть ногой по колесу, или дернуть ручку двери, или похлопать рукой по капоту (как будто хотите вызвать срабатывание сигнализации), и устройство восстановит питание.

Заводские настройки при этом такие — напряжение 12,3 Вольт, задержка 10 минут, вибросенсор — на максимуме. Утверждается, что самостоятельно устройство не сработает, так как напряжение в бортовой сети не опускается ниже 13–14 Вольт (работает генератор), да и движущийся автомобиль всегда создает достаточно вибраций, которые уловит вибросенсор.

В целом устройство может быть востребовано в карантинное время, когда мы долго не подходим к своим автомобилям. Например, в весеннюю изоляцию у одной из моих машин батарея разрядилась до 6 В, а у другой до нуля. Если бы была холодная зима, корпус батареи могло разорвать льдом и подкапотное пространство было бы залито кислотой.

А если устройство однажды разорвет цепь и не восстановит, то его можно демонтировать — открыть водительскую дверь и капот с помощью ключа при этом возможно.

И еще: современные высокотехнологичные автомобили при отключении батареи могут не запуститься и потребовать инициализации на сервисе. Но если у вас автомобиль, на котором вы периодически сами снимаете клемму с батареи (например, для зарядки) и ничего плохого не происходит, то подобное устройство можно установить, чтобы пережить очередную самоизоляцию.

2. Тестер с принтером

Это устройство (стоит почти $80), кажется, никаких подвохов не таит. Только вот зачем нужна эта распечатка? Притом что на рынке полно подобных приборов по более скромной цене, но без этой избыточной функции. Так что этот тестер скорее подойдет для сервиса.

Алексей Ревин: «Не вижу в таком устройстве никакого смысла для личного пользования. Замеры, которые выполняет прибор, можно сделать обыкновенным тестером за 300 рублей. А „чеки“ кому вы будете предъявлять, на гвоздик в гараже накалывать? Разве что, вы ведете дневник технического состояния автомобиля и фиксируете все параметры. Тогда этот прибор вам пригодится».

3. Быстросъемные клеммы

Пару зажимов для автомобиля, фургона, лодки, мотоцикла предлагают чуть меньше, чем за 4 доллара. Вероятно, это устройство подойдет тем, кто боится за сохранность своего аккумулятора и каждый раз уносит его домой. То есть для владельцев лодок и мотоциклов. Ну или делает это в противоугонных целях. Однако в автомобиле сейчас батарею снимают очень редко, да и для многих машин, как мы уже говорили раньше, это чревато сбоями электроники. Кроме того, контакт для стартерных токов не будет очень уж надежным, не зря же соединения обычно хорошенько затягивают винтом.

Алексей Ревин: «Такие клеммы позволяют быстро отсоединить аккумуляторную батарею. В современном автомобиле это может потребоваться только при замыкании проводки. А вот при подключении батареи на катерах и яхтах такие клеммы удобны тем, что после похода выходного дня позволяют быстро снять аккумулятор в том числе и для предотвращения хищения».

Наш вердикт. Условно полезным для автомобиля можно считать устройство защиты АКБ от разряда. В период карантина к нему, возможно, есть смысл присмотреться.

Тест 7 автономных пусковых устройств и советы по их использованию вы найдете тут.

Продлить срок любого механизма помогут современные технологии — присадки в ГСМ.

Защита от перенапряжения и глубокого разряда

Автором разработано многоступенчатое устройство защиты. Плавкие предохранители рассчитаны на нагрузку до 1 кВт. Сетевой кабель следует использовать с сечением не менее 1 мм 2 . Дроссели L2 и L3 наматывают проводом ПЭВ-2 1 мм на двух сложенных вместе кольцевых магнитопроводах КП27х15х6 из пермалоя МП140 (можно использовать К28х14х12 от блока питания компьютера). Намотка осуществляется в два полных слоя без межслойной изоляции. Дроссель L4 выполнен на кольце К28х15х10 мм из феррита М2000НМ. Острые кромки закругляют и магнитопровод изолируют лакотканью. каждая из обмоток содержит 15 витков ПЭВ-2 1 мм. для удобства подключения одну обмотку наматывают в направлении противоположным первой.

Защита от разряда литий-ионного аккумулятора

Схема, показанная ниже, отключает литий-ионный аккумулятор при снижении напряжения на нем ниже 3,1 В.

Индикатор разряда АКБ

В приведенной схеме используется специализированная микросхема супервизор К1274СП33П (PST529G). При снижении питания схемы (напряжения на DA1) ниже 3,3 В включается светодиод (в данном случае мигающий синий).

Схемы защиты низковольтной аппаратуры

Рис.1

Для защиты низковольтной аппаратуры (3-20 В) можно применить устройство построенное по схеме, изображенной на рисунке 1.
В качестве датчика напряжения используется регулируемый стабилитрон TL431, переменным резистором VR1 задается порог напряжения срабатывания защиты (включения TL431). При входном напряжение ниже порога (но более порога напряжения открытия полевого транзистора) полевой транзистор открыт и нагрузка подключена к источнику питания. При превышении напряжения срабатывания TL431, его сопротивление резко падает и он замыкает затвор полевого транзистора на отрицательную шину питания — транзистор закрывается, отключая, тем самым нагрузку. Светодиод на схеме индицирует наличие напряжения в нагрузке (можно не устанавливать). Верхний порог рабочего напряжения 20 В обусловлен граничным напряжением затвор-исток полевого транзистора. Его можно повысить за счет включения стабилитрона (показан красным) на напряжение 12-18 В между затвором и истоком, тогда верхняя граница рабочего напряжения будет ограничиваться максимальным напряжением сток-исток транзистора (возможно придется подобрать сопротивление резистора R2 таким образом, чтобы не превысить максимальный ток через TL431, а также сопротивления делителя напряжения на резисторах R1 и VR1).

В схеме можно применять и любые мощные полевые транзисторы, приоритет следует отдать тем транзисторам, у которых наименьшее сопротивление в открытом состоянии и достаточным напряжением сток — исток. При защиты потребителей с небольшим напряжением питания (например, до 5 В), следует выбрать полевые транзисторы с низким пороговым напряжением открытия (например, применяемые на материнских платах от ПК).

С аналогичной схемой в ж.Радио, №1 за 2021г. (с.47) представлено еще одно устройство защиты от глубокого разряда АКБ.

Устройство защиты собранное преимущественно на SMD деталях является довольно миниатюрным и помещается на плате размером 20х18мм:

Защита Акб от глубокого разряда

Устройство для защиты 12v аккумуляторов от глубокого разряда и короткого замыкания с автоматическим отключением его выхода от нагрузки.

ХАРАКТЕРИСТИКИ

Напряжение на аккумуляторе, при котором происходит отключение — 10± 0.5V. (У меня вышло ровно 10,5 В) Ток, потребляемый устройством от аккумулятора во включенном состоянии, не более — 1 мА. Ток, потребляемый устройством от аккумулятора в выключенном состоянии, не более — 10 мкА. Максимально допустимый постоянный ток через устройство — 5А.(30 Ватт лампочка 2,45 А — Мосфит без радиатора +50 градусов(комнатная +24))

Максимально допустимый кратковременный (5 сек) ток через устройство — 10А. Время выключения при коротком замыкании на выходе устройства, не более — 100 мкс

ПОРЯДОК РАБОТЫ УСТРОЙСТВА

Подключите устройство между аккумулятором и нагрузкой в следующей последовательности:
— подключите клеммы на проводах, соблюдая полярность (оранж. провод +(красный), к аккумулятору,
— подключите к устройству, соблюдая полярность (плюсовая клемма помечена значком +), клеммы нагрузки.

Для того чтобы на выходе устройства появилось напряжение нужно кратковременно замкнуть минусовой выход на минусовой вход. Если нагрузку кроме аккумулятора питает другой источник, то этого делать не надо.

УСТРОЙСТВО РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ;

При переходе на питание от аккумулятора, нагрузка разряжает его до напряжения срабатывания устройства защиты (10± 0.5V). При достижении этой величины, устройство отключает аккумулятор от нагрузки, предотвращая дальнейший его разряд. Включение устройства произойдет автоматически при подаче со стороны нагрузки напряжения для заряда аккумулятора.

При коротком замыкании в нагрузке устройство также отключает аккумулятор от нагрузки, Включение его произойдет автоматически, если со стороны нагрузки подать напряжение больше 9,5V. Если такого напряжения нет, то надо кратковременно перемкнуть выходную минусовую клемму устройства и минус аккумулятора. Резисторами R3 и R4 устанавливается порог срабатывания.

Запчасти

1. Монтажная плата(не обязательно, можно навесу)
2. Полевой транзистор любой, подбирайте по А и В. Я взял RFP50N06 N-канал 60В 50А 170 град [TO-220AB]
3. Резисторы 3 на 10 ком, и 1 на 100 ком
4. Биполярный транзистор КТ361Г
5. Стабилитрон 9.1 В
Доп. Можно клеммы + Микрик для запуска.(Я себе не делал т.к. у меня это будет часть другого устройства)
6. Можно по светодиоду на вход и выход для наглядности(Подбирайте резистор, паяйте в параллельно)

Паяльник+олово+спиртоканифоль+кусачки+проводки+мультиметр+нагрузка и т.д. и т.п. Паял Оловянно-сопельным путём. Травить на плате мне не охота . Лейаута нет. Нагрузка 30 Ватт, Ток 2,45 А полевик греется на +50 град(комнатная +24). Охлаждение не нужно.

Пробывал нагрузку 80 Ватт … ВАХ-ВАХ. Температура за 120 град. Дорожки начали краснеть… Ну сами знаете нужно радиатор, Хорошо пропаянные дорожки.

Как работает плата защиты литиевой батареи?

Литиевые аккумуляторные батареи обладают большой энергоёмкостью и малыми размерами. Применяются во многих устройствах с автономным питанием, например, электроинструменте.

Особенностью данного типа аккумуляторов является их пожароопасность. Они способны воспламеняться и взрываться при нарушении условий их эксплуатации.

Чтобы обезопасить литиевые аккумуляторы и батареи, в них встраивают специальные электронные платы. Защитная плата для одного аккумулятора обычно называется PCM (Protection Circuit Module), – модуль защиты, защитная плата.

Защитная плата для литиевой батареи, которая состоит из нескольких аккумуляторов называется PCB (Protection Circuit Board) или BPU (Battery Protection Unit), – блок защиты батареи.

Иногда такие платы называют BMS (Battery Management System) – система управления аккумулятором. Но, самые простые платы, которые выполняют лишь защитные функции трудно назвать BMS, так как системы управления батареей, как правило, имеют схему балансировки (балансир).

Функции, которые выполняет схема защиты батареи:

Защита аккумулятора от чрезмерного заряда (перезаряда);
Защита от чрезмерного разряда (переразряда);
Защита от короткого замыкания (КЗ) в нагрузке;
Защита от перегрузки по току при заряде и разряде;
Защита от перегрева, контроль температуры.

Это основные функции защитной платы или модуля. Естественно, существуют и более сложные платы, имеющие дополнительный функционал, но мы рассмотрим самую простую, которая присутствует в любой литиевой АКБ для электроинструмента и других приборов.

Разбираться с работой какой-либо схемы проще и интересней на конкретном примере. В качестве образца для исследований возьмём плату защиты от аккумуляторной батареи для дрели-шуруповёрта «Варяг» Professional ДА-16/2П.

Плата маркирована, как TL181203-V4S-WKS_V1.0. Она не имеет балансира, а выполняет лишь защитные функции.

Электронная плата следит за состоянием четырёх литиевых аккумуляторов типоразмера 18650. Функции контроллера, который является “мозгом” всей схемы, выполняет микросхема CM1041-DS. Это, так называемая Battery protection IC.

Схема защитной платы от аккумуляторной батареи «Варяг» Professional ДА-16/2П. По клику откроется в полном разрешении.

Защитная плата аккумуляторной батареи выполнена по типовой схеме с разделением цепи заряда и разряда, представленной в даташите на микросхему CM1041.

Схема дополнена. На ней указаны номиналы SMD-резисторов, маркировка транзисторов и диодов, а также изображены те элементы, которые отсутствуют на схеме из даташита, но присутствуют на плате. О них я расскажу чуть позднее.

Заряд аккумулятора осуществляется через отдельный разъём (контакты Charge: CH+ и CH-), к которому подключается зарядное устройство. Подключение батареи к нагрузке осуществляется через клеммы Power: P+ и P-.

Микросхема CM1041-DS (U1) получает напряжение питания непосредственно от самой аккумуляторной батареи, которую защищает. Плюсовое напряжение подаётся на вывод 1 (VCC), а минусовое на вывод 7 (VSS).

Таким образом, плата защиты работает всегда, пока подключена к батарее, даже, когда она лежит полгода в кейсе вместе с инструментом или где-нибудь в дальнем углу вашего гаража.

У аккумуляторной батареи есть два основных режима работы:

Режим заряда (“Charge”), когда аккумуляторная батарея заряжается;
Режим разряда (“Discharge”), когда происходит разряд аккумулятора при использовании электроинструмента.

Потребление и отдача тока в этих двух режимах регулируется двумя MOSFET-транзисторами, которые выполняют роль ключа и находятся в открытом или закрытом состоянии. Работой MOSFET-транзисторов управляет контроллер защиты CM1041-DS.

Через MOSFET-транзистор Q2 (NCE3404Y) протекает ток заряда аккумуляторной батареи. Его я буду называть транзистором заряда. Он управляется микросхемой CM1041-DS по выводу 15 (CO).

Через MOSFET-транзистор Q3 (NCE3080K, FM3080K) протекает ток разряда. Назовём его транзистором разряда. Управляется микросхемой CM1041-DS по выводу 14 (DO).

Вот так выглядит транзистор заряда и разряда на печатной плате. Тот, что поменьше, это транзистор заряда.

Схема дополнена диодом Шоттки D3 (SS34), который является защитным. При неправильной подаче напряжения от зарядного устройства (блока питания), этот диод не пропустит ток, так как будет включен в обратном направлении.

При штатном подключении диод D3 не оказывает какого-либо сопротивления, он включен в прямом направлении. Диод рассчитан на прямой ток (IF_(AV)) в 3 ампера и имеет низкое падение напряжения на переходе в прямом включении (V_F) в 500 mV.

Также на плате имеется диод D2 (RS1M), который обратновключен между плюсовой «+» (P+) и минусовой «-» клеммой (P-) АКБ.

Назначение данного диода мне не совсем понятно. Но, в случае, если будет подано напряжение неправильной полярности от зарядного устройства и диод Шоттки D3 (SS34) пробьёт, то ток потечёт через него и внутренний диод MOSFET-транзистора Q2.

Далее ток пойдёт через диод D2 (RS1M), так как в таком случае он будет включен в прямом направлении. При этом сработает защита от перегрузки по току или сгорит защитный предохранитель в зарядном устройстве. АКБ при этом будет защищена.

Диод D2 также защитит батарею, если реализован её заряд через клеммы подключения нагрузки (P+, P-), то есть по типовой схеме включения микросхемы с общими цепями заряда и разряда (приводится в даташите на CM1041-DS).

В таком случае, при неправильном подключении зарядного устройства, когда на клемму P+ подано отрицательное, а на P- положительное напряжение от зарядного устройства, диод D2 будет открыт и спровоцирует сгорание предохранителя или срабатывание защиты в зарядном устройстве.

Контроль температуры аккумуляторной батареи осуществляется следующим образом.

К выводу 11 (RTS) подключается NTC-резистор, – это терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом (ТКС). С его помощью контроллер блока защиты измеряет температуру аккумуляторов при заряде и разряде.

На печатной плате он выполнен в виде чип-терморезистора, что на мой взгляд не очень практичное решение.

Обычно температурный датчик устанавливается на один из аккумуляторов сборки, чтобы как можно точнее отслеживать температуру. Здесь же он запаян на печатную плату, причём даже не со стороны батарейного блока.

Изучая даташит на CM1041 я наткнулся на интересную функцию.

Оказывается, если по какой-либо причине произойдёт отключение NTC-резистора от микросхемы, то она полностью отключает батарею, – закрывает транзистор заряда и разряда. Это приведёт к полной блокировке АКБ. То есть пока не будет восстановлено соединение терморезистора с микросхемой защиты, она не даст ни зарядить АКБ, ни разрядить её.

Наверняка, аналогичная функция есть и в других микросхемах защиты. Поэтому всегда проверяйте исправность терморезистора и надёжность его соединения с микросхемой-контроллером. Во многих батареях для электроинструмента терморезистор имеет форму капли с двумя длинными проводниками, которые запаиваются на плату защиты.

Алгоритм работы микросхемы CM1041-DS следующий.

Как уже говорилось, аккумуляторная батарея имеет два режима работы: заряда, когда батарея подключена к зарядному устройству и разряда, когда от батареи потребляется ток во время работы электроинструмента или иной нагрузки.

Стоит отметить, что выпускается несколько модификаций микросхемы CM1041. Связано это с тем, что существует несколько типов литий-ионных аккумуляторов. Например, литий-железо-фосфатные (LFP), литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные (NCA), литий-никель-марганец-кобальт-оксидные (NMC). Их параметры отличаются, порой очень сильно.

Соответственно, под каждый тип идёт своя версия микросхемы.

Далее все числовые значения уровней срабатывания защит, я буду приводить для микросхемы CM1041-DS/DT (буква D – указывает на версию, S и T – тип корпуса). Она подходит для литий-ионных аккумуляторов с рабочим диапазоном напряжений 2,7. 4,2V, например, типа INR (литий-марганцевых).

Защита от глубокого разряда.

Глубокий разряд литиевого аккумулятора приводит к его деградации и последующему выходу из строя.

С помощью выводов VC1, VC2, VC3 и VC4 микросхема отслеживает напряжение на каждом из четырёх литиевых аккумуляторов составной батареи. Если напряжение хотя бы на любом из них упадёт до уровня 2,7V, то микросхема отключит транзистор разряда, чтобы защитить аккумуляторы от повреждения при чрезмерном разряде.

Пока напряжение на каждом аккумуляторе не вырастет хотя бы до уровня в 3V, которое считается минимальным рабочим напряжением аккумулятора, транзистор разряда будет закрыт. При этом АКБ будет отключена от нагрузки, в данном случае от дрели-шуруповёрта, и его мы использовать не сможем.

Защита от перезаряда.

Чрезмерный заряд литиевого аккумулятора приводит к его нагреву и тепловому выбросу, что повышает риск возгорания или взрыва.

При заряде аккумуляторной батареи микросхема отслеживает, не превышено ли напряжение на каждой из литиевых ячеек. Если оно достигнет напряжения в 4,25V, то контроллер отключает транзистор заряда и заряд аккумуляторной батареи прекращается.

Заряд батареи будет блокироваться до тех пор, пока напряжение на всех аккумуляторах не понизиться до уровня 4,15V.

Защита сбрасывается, если к литиевой батарее подключена нагрузка, – сработала цепь обнаружения нагрузки (VM, вывод 16) и напряжения на всех ячейках аккумуляторной батареи понизилось до уровня ниже 4,15V.

Защита от перегрузки по току и короткого замыкания.

Чрезмерный ток потребления от литиевого аккумулятора приводит к его нагреву. Это может привести к его повреждению, возгоранию или взрыву.

Поэтому, микросхема постоянно контролирует потребляемый от батареи ток. Реализовано три пороговых уровня, при которых микросхема отключает транзистор разряда.

Мониторинг ведётся по выводу V_INI (13). С ростом потребляемого тока, напряжение на V_INI растёт.

Для каждого уровня определена минимальная длительность события, – задержка срабатывания. Самая короткая задержка задана для уровня короткого замыкания (КЗ), всего лишь 100. 600 микросекунд (μs).

Если напряжение на выводе V_INI будет выше, чем 0,085. 0,115V, а длительность составит не менее 0,5. 1,5 секунды, то сработает защита по первому уровню.
Для второго уровня задан порог в 0,16. 0,24V, а длительность – не менее 50. 200 миллисекунд (ms).
Когда же напряжение на V_INI будет выше 0,4. 0,6V и длится не менее 100. 600 микросекунд, то контроллер расценивает это, как короткое замыкание в нагрузке и отключает транзистор разряда.

Как видим, на каждом пороговом уровне напряжение растёт, что соответствует высокому пусковому току включения или большому току потребления, а длительность задержки уменьшается. При КЗ задержка срабатывания защиты самая короткая, так как ток замыкания будет максимально возможный.

Для сброса защиты от перегрузки по току необходимо отключить аккумуляторную батарею от нагрузки или устранить КЗ. По выводу 16 (VM) микросхема определяет, отключена нагрузка или нет.

Защита от перегрузки по току заряда.

Чрезмерный ток заряда, как и высокий ток потребления приводит к нагреву и повреждению литиевого аккумулятора. Это может привести к его самовозгоранию или взрыву.

Поэтому, микросхема защиты контролирует ток заряда литиевой батареи. При его превышении она отключает транзистор заряда. Контроль ведётся по выводу V_INI.

Благодаря цепи обнаружения зарядного устройства и нагрузки (вывод 16, VM) микросхема определяет снята ли нагрузка и подключено ли к батарее зарядное устройство. Защита сбрасывается, если зарядное устройство отключено.

Температурная защита.

Как уже говорилось, контроль температуры батареи осуществляется с помощью терморезистивного датчика (NTC-резистора).

Если температура снижается до уровня -10°C, то заряд аккумулятора прекращается. При низкой температуре литиевые аккумуляторы теряют свою ёмкость и быстро разряжаются. Зарядка также происходит медленнее, так как снижается способность аккумулятора накапливать заряд. Это может привести к порче аккумуляторной батареи.

При высокой температуре блокируется и заряд и разряд аккумулятора. Но, сначала блокируется заряд батареи. Если температура повысится ещё на 20°C, то сработает защита от разряда при высокой температуре. Литиевая батарея будет полностью заблокирована. Ни зарядить, ни разрядить её будет нельзя.

В даташите на микросхему CM1041-DS приводится таблица соответствия R_T (R11) и требуемой температуры срабатывания при высокой температуре заряда и разряда.

Там, в качестве NTC-термистора (R_NTC) используется терморезистор на 100 кОм (при 25°C) с коэффициентом температурной чувствительности B = 3950. Из этого следует предположить, что на рассматриваемой нами плате используется терморезистор с такими же или близкими параметрами, но в корпусе SMD.

Исходя из номинала резистора R11, которым задаётся уровень срабатывания защиты от заряда при высокой температуре, следует предположить, что он равен 52. 53°C, а защита от разряда при высокой температуре составляет 72. 73°C.

Чтобы защита отключилась, необходимо, чтобы батарея остыла на 10°C и в том, и другом случае.

Защита от отключения.

В случае, если на одном из выводов VC1, VC2, VC3 и VC4 пропадёт напряжение, то микросхема расценивает это, как отключение ячейки батареи или то, что она пришла в негодность. При этом транзистор заряда и разряда отключаются, полностью блокируя заряд и разряд батареи.

Состояние блокировки будет действовать до тех пор, пока штатное соединение ячеек аккумуляторной батареи не будет восстановлено.

Как видим, микросхема обладает достаточным набором функций контроля, позволяющими предотвратить нештатный режим работы аккумуляторной батареи.

Микросхемы, аналогичные описанной, легко встретить во всевозможных устройствах с автономным питанием. Если бегло изучить даташиты на них, то можно заметить, что все они устроены схожим образом, имеют одинаковые узлы и обладают близкими параметрами.

Пример тому, микросхема S-8254A. Разница может быть в типе проводимости применяемых MOSFET-транзисторов заряда/разряда (N-канальные или P-канальные), количестве ячеек литиевой батареи, которые способна обслуживать микросхема защиты (2S, 3S и т.д.).

Стоит отметить, что рассмотренная плата защиты для литий-ионной АКБ шуруповёрта «Варяг» Professional ДА-16/2П довольно примитивна. Функции защиты она выполняет, но в ней, как и во внешнем зарядном устройстве нет балансира.

Со временем, из-за разности в параметрах литий-ионных аккумуляторов, которые входят в состав батареи, они начнут разряжаться и заряжаться неравномерно, что приведёт к срабатыванию защиты, в то время, когда некоторые из литиевых ячеек будут заряжены не полностью. Выровнять напряжения будет нечем, так как в схеме отсутствует балансир.

АКБ перестанет забирать и отдавать полную ёмкость, а часть аккумуляторов начнёт деградировать. Поэтому, спустя некоторое время потребуется ремонт литиевой АКБ и замена аккумуляторов в ней.

Причиной неисправности может стать и сама плата PCB. Про ремонт только что изученной нами платы от АКБ шуруповёрта «Варяг» Professional ДА-16/2П я уже рассказывал.

Эксплуатировать электроинструмент с литий-ионными батареями на морозе также не рекомендуется. Так, например, после глубокого разряда литиевой батареи на холоде, она может перестать корректно заряжаться.

Даже штатное зарядное устройство может не справиться и придётся восстанавливать батарею. Реальный пример из практики ремонта я приводил в статье про восстановление аккумулятора DCB145 от шуруповёрта DeWalt.