Плата BMS 3S 40A rev 2.3 для переделки питания шуруповерта Bosch GSR 9,6 на литий

Есть у меня шуруповерт Bosch GSR 9,6, купленный аж 1998 г.
Аккумулятор там уже был 3й, Ni-MH. Конечно китайский, оригинала к такому не найти. Как показала практика, долго они не живут, даже в режиме хранения умирают очень быстро, да и отдача от них слабовата.Да и дорогие они по нынешнем временам. Хотел продать, да не берет никто. Так он и пылился в гараже несколько лет.
А машинка хорошая, сделан почему-то в Швейцарии, не подводил никогда. Поэтому было принято решение переделать его аккумулятор на литий и использовать дальше.


Информации по переделке очень много, многие прошли уже этот путь. Поэтому я воспользовался наработками опытных людей.
За что им отдельное Спасибо, Ваш труд друзья не пропал даром.
Я постарался собрать самые нужные с моей точки зрения материалы. Вот они .

kirich.blog
kirich.blog
www.78294.ru/forum/23-618-1
mySKU.me/blog/aliexpress/55176.html (доработка платы v2.2)
mySKU.me/blog/aliexpress/58000.html
alexgyver.ru/18650/

Задачу переделки разобьем на два этапа :
1. Переделка самого аккумулятора
2. Переделка зарядного устройства. Это нужно потому что способы зарядки лития и никеля совсем разные,
а удобную коробочку полностью адаптированную по посадочному месту для аккум. не хочется терять.

Итак Этап 1

Для этого нам понадобится, сами аккумуляторы
Конечно идеально было бы заказать аккумуляторы на известном сайте nkon.nl , но мне надо было всего 3 штуки, да и сварочника у меня нет. Платить за доставку всего 3х аккумуляторов 10евро, тоже не резон. Поэтому заказа на Али, я надеюсь в проверенном магазине ссылка. Вот такие с уже приваренными лепестками, можно было бы запаять опыт уме есть, но лучше так )



Это аккумуляторы похожие на LG HG2 3000 mAh 20 А, под маркой LiitoKala HG2

Дополнение от kirich


Синий график оригинал, красным график Литокала, ток разряда 3 и 10А.
Работать в этой модели шуруповерта должны нормально, она не очень мощная.

Согласно даташиту, данный тип аккумуляторов имеет емкость в 3000 мАч, которая гарантируется при токе разряда в 0,6 А. Стандартный заряд — 1,5 А, Заявленное напряжение полного разряда 2,5 В, полного заряда 4,2 В. Максимальный заявленный ток постоянного разряда — до 20 А, быстрого заряда 4 А.



Обзоров на данные аккумуляторы достаточно. Что касается купленных мною, то вес соответствует, емкость тоже.
Габариты, верхняя крышка тоже соответствует оригиналу.
Момент замеров и фотографирования я упустил каюсь, так что верите на слово.
Вот измерение внутреннего сопротивления сфоткал


У всех трех одинаковое почти.
Так что может это и подделка но ведет себя совсем как оригинал.
Таких аккумуляторов для моего шуруповерта вполне достаточно.
Параметры Литокал к сожалению зависят от партии к партии, поэтому что придет в каждом конкретном случае не угадать.
Мне в данном случае повезло.

Следующий элемент это плата защиты от КЗ, переразряда и перезаряда, а так же балансировки элементов. Для лития она обязательна. Иначе элементы будут быстро убиты или еще доброго загорятся при мах нагрузке. Собственно с чего я и начал.
итак



В корпус от старых аккумуляторов можно запихнуть сборку 3S, т.е 3 аккумулятора последовательно, место позволяет собрать 3S2P, 3 последовательно 2 ветки параллельно, но для моих задач это будет лишнее. Да и опять же, такую сборку лучше самому сварить под размер, а у меня сварочника нет.

Технические характеристики BMS:

Основные функции: защита от перезаряда, защита от переразряда, защита от КЗ, защита от перегрузки по току, балансировка.
Напряжение питания: 12.6V / 13.6V
Ток разряда: 40A
Ток балансировки ячеек: 100mA
Максимальное напряжение при зарядке на одном аккумулятор: 4.095 — 4.195 ± 0.05 V
Минимальное напряжение при разрядке на одном аккумулятор: 2.55 ± 08V
Время задержки: 0.1 s
Диапазон температур: -30-80
Время задержки обнаружения короткого замыкания: 100 мс
Размер: 42 х 60 мм х 3.4 мм
Вес: 8,7 г
Это новая версия платы BMS 3S 40A rev 2.3, есть еще старая версия BMS 3S 40A 12.6v rev 2.2
все тоже самое но с двумя токовыми шунтами в виде резисторов она более критична к качеству аккумуляторов, здесь шунты видимо выполнены с помощью мосфетов.

И машинный перевод с АЛИ
Применение: Номинальное напряжение 3,6 В, 3,7 в литиевая батарея (включая 18650,26650, полимерный литиевый аккумулятор).
Ток непрерывной разрядки (верхний предел): 40A (если охлаждающая среда не хороша, пожалуйста, уменьшите ток нагрузки).
Ток непрерывной зарядки (верхний предел): 20А; подходит для сверл с пусковым током ниже 80А, мощность 135 Вт ниже.
Примечание 1: для успешного запуска сверла требуется три аккумулятора 15C-20C или шесть аккумуляторов 10C-15C (обычные 18650 не могут начать сверло!).

Подключение такое



Также при подключении необходимо соблюдать следующие правила

Подключение аккумуляторов к контроллеру производится строго последовательно, вначале 0 В затем 4,2 В, 8,4 В, 12,6 В, при нарушении данного требования BMS работать не будет!
Избегайте короткого замыкания при монтаже аккумуляторов!
Используйте однотипные аккумуляторы!
Перед установкой аккумуляторов сбалансируйте их! (балансировку можно произвести путем замыкания всех минусовых контактов аккумуляторов между собой, и плюсовых между собой)
После сборки, подключите соответствующее зарядное устройство к BMS, для его активации!
Используйте качественный монтажный провод под соответствующий ток!

Схема для монтажа



Есть еще один тонкий момент, при больших нагрузках, на старте например, может срабатывать зашита по падению напряжения. Это если аккумуляторы использовались не очень.
Тогда необходимо припаять дополнительный конденсатор на 4,7мкФ керамический



Также на этой плате есть контакты CD и FD служат для индикации заряда
Называются «обнаружение заряда» и «полный заряд» («charge detect» and «full detect».). Окружающие резисторы кажутся слишком большим сопротивлением, чтобы поддерживать светодиодный индикатор, поэтому, вероятно, требуется буферный транзистор. Я их не использовал, потому-что сделал индикацию на зарядном устройстве.

Сборка всего этого хозяйства не сложная, блок батарей я упаковал в термоусадку. Основные силовые провода 14AWG в силиконовой изоляции. Терморезистор не подключал, просто не понял куда.




Внутри все закрепил на силиконовый автомобильный герметик, все прочно. При выходе из строя аккумуляторов можно всегда разобрать



Крышка закрыта, батарея собрана. Я не стал делать индикатор, во первых у меня его не было, а во вторых степень разряда можно оценить по силе вращения шурика. Защита по полному разряду всегда сработает.

Этап 2

Переделка зарядного устройства, если его планируется использовать просто необходима. Способ зарядки лития отличается от способа зарядки стоковых никелевых батарей. Можно пойти по простому пути купить у китайцев зарядку для 3S, 12.6 В. Приделать разьем и заряжать через 3.5 Jack

Но я хотел сохранить аутентичность и заряжать в нормальном блоке, как положено.



Поэтому взял родную зарядку, выкинул из нее все, оставил только трансформатор, диодный мост и конденсатор
и собрал все вот по такой схеме из ранее приведенных обзоров. Спасибо kirich за разъяснительную работу )



В качестве преобразователя использовал платку для зарядки литиевых сборок с регулировкой тока заряда и мах напряжения заряда.



Вот такого типа их на али море разливанное.
Первая попроще, регулируется только ток и напряжение, индикация заряда выставлена фиксировано, светодиод погасает когда ток упадет меньше 1/10 от установленного тока заряда (стандартный алгоритм заряда лития).
mySKU.me/blog/aliexpress/32986.html
Здесь подробное описание работы и схемы платы

Вторая по сути как первая, но в более «продвинутом» варианте, отображается напряжение аккумулятора и ток его заряда.
mySKU.me/blog/china-stores/33405.html
Здесь подробное описание работы и схемы платы
Пострадавший от издевательств


Собираем все по схеме, закрепляем все в корпусе зарядного устройства что бы ничего не болталось, все таки
мобильное устройство )
Светодиоды вывел на корпус зарядного устройства, для контроля зарядки.
Правильно конечно делать как писал в своих статьях kirich, но я посчитал это излишним, да и корпус больше ничего не
лезло )

Если где ошибки, прошу исправлять и дополнять.

Всем Спасибо за внимание, надеюсь, кому-нибудь пригодится.