利用点焊机剩下的材料做个汽车应急启动电源

开心果1

这个事儿还要从去年说起，看到坛友在矿坛购买了一组超级电容，我也忍不住买了一组。7个做电焊机用了，6个拆下来准备做应急启动电源，还有几个坏的坏，单个的单个，也不好利用，就扔一边了。虽然电容组去年就买了，但是一直没弄，一来二去到今年3月份车打不着火了，才知道这个东西的重要性。于是开始着手弄这个东西，先看成品图吧外壳用的12V60AH的电瓶外壳，某宝购买的。


这个东西一共设计了三个版本
第一个版本是升压恒流方案，打板验证后发现升压和恒流是冲突的，因为恒流后电压就要下降，输出电压不升反降，直接吧升压芯片搞懵逼了，不知道怎么工作好了，干脆直接输入呈现断路状态。第一版本就此作罢。
第二个版本使用的降压横流方案，兼顾效率和发热，但是需要外置一个充电器，携带以及充电都不方便，而且是直接输出的，启动电源端子上一直有电，安全性也没保证。随即作罢
第三个版本就是这次做的。最初没想弄这么复杂，就想用纯硬件做个电子开关，按下按钮延时10秒接通输出。输出10秒后断开输出。电路都设计出来并且经过仿真都没问题了，但是后面想到尽量利用手里现有的东西来制作这个电源。就抛弃了原来的设计方案，改用单片机控制。先说一下功能吧。
1充电采用升压-降压-恒流的模式充电，采用成品升降压一体模块（后续验证发现这是一个大坑，导致开关上面又多出一个铜螺柱）
2单片机采用STC15W408AS（做点焊机剩下的）既然用上了单片机，显示肯定要搞起来，三位数码管显示（做金大大的T12烙铁剩下的），可以显示电容电压，点火倒计时
3船型开关是控制单片机核心的，虽然单片机有低功耗模式，但是这个东西放车里可能半年才用一次，再低的功耗也是功耗，万一哪一天着急用又没电了就尴尬了，所以还是采用船型开关切断电源，实现0功耗。只用了一个按钮，功能复用，按着按钮开机进入电压表校准模式，按一下电压表显示数字+0.1v，（如果电压调大了怎么办？）那就只能一直按，按到超过17V电压表会重新从8v开始调整，调整结束后，断电参数会自动写入EEPROM，下次无需再调整推荐以12V为基准进行校准。
开机状态默认显示电容剩余电压，如果电压大于12v只需要轻按一下按钮，数码管显示10秒倒计时并伴有蜂鸣器提示，倒计时结束后开始放电，同时数码管显示电容电压。放电10,秒后关闭输出，自动进入充电状态。如果电容电压>不足12V，就不放电，但是有个应急模式，长按按钮3秒，就进入应急启动模式过程同上（前提条件电容电压要>10v才可以）
因为是二手电容，性能不一致，所以均衡电路还是非常有必要的因为汽车启动电压不会超过14V，而6电容串联最高电压可以达到16.2V，留点余量，每个电容均电压2.5V即可，剩下的就是设计原理图，绘制PCB。


先看一下原理图吧


PCB3D图预览，为了压缩成本，板子硬挤进10*10的PCB内


背面的3只MOS为电子开关，为什么不用汽车继电器，第一是那个玩意儿太大，板子没那么大的空间，第二个原因就是几块钱的继电器，连个资料都没有。质量和耐用性都未经验证，会增大风险。第三个嘛就是继电器我没有，到是MOS管还有几只。所以果断放弃继电器，选用MOS管，MOS管还有一个好处就是内部自带一个体二极管，这个体二极管会在车辆打着火后，反向给电容充电，简直一举两得。


MOS还是采用做点焊机剩下的AUIRFS8409，具体参数如下，红框内的Is就是MOS的体二极管参数最大电流522A，雪崩电流1200A，对付发电机那一百来安电流还是轻轻松松的。但是不能长时间使用此方式充电，因为这样充电体二极管最大发热功率能达到375w，没有良好的散热一会儿就挂了


准备原件


因为MOS是控制正电压的，所以就不能用12V驱动了，还需要升压，这个跟点焊机原理类似，不然mos导通后会因为S级电压抬高导致VGS电压不足，mos发热严重，随即加入MT3608升压电路，也是做点焊机剩下的（右上角）


反面因为要过大电流，所以埋了三条2.5平方铜线


电容组也是重组的，这个是整个制作过程最费劲的


为了安全，每两个相邻的电极都用绝缘胶带缠绕3圈增加安全xing


测试内阻不到2毫欧


充电采用ZK-SJ4模块


充电电流限制到1.6A，但是这个模块会随着电容电压上升，电流不规则变化


电容从0V充电到14V耗时1小时10分钟，室温24度


模块温度45度，这是裸奔温度，装机后没有空气对流温度估计能飚到70度


模块组合起来，完美匹配，上下用导线连接右侧还兼容EC11/xt90这种航模插头


高度刚好


45度展示一下


为了节约成本，连接线用工程剩下的2.54平方多芯软线，剥皮重组成12.5平方多芯软线


线头绕铜带防止散开，并压50A铜鼻子


镀锡


做两条，套热缩管备用


外壳开孔，手工开的，歪歪斜斜，凑合能用


写程序过程略过，程序很简单，下载程序，开机！
这个14V是显示的升压模块的电压


后续装机发现了一个致命问题，这个模块是负极检流，而这个电源输入输出都是公用端子的，这样就共地了导致模块不恒流，真是千算万算算漏这一点
无奈只能拆掉模块输入负极，外壳又做一个电极，作为充电负极，正极公用，其实想解决也很好解决，只需要负极也做一路电子开关，断开两个地就可以解决，只是都进行到这一步了，改主板太麻烦，还是等有时间了重新设计升降压模块比较省事


装机前最后一张照片


完工， 只要不按下按钮，三个端子都是没电的，随变断路都没事儿


视频不知道怎么上传，上个GIF图吧


老规矩，为了防止不讲武德的人倒卖论坛资料，上传PCB和HEX，有需要的可以自行折腾


由于还没有机会装车测试，请各位不要盲目尝试，以免对自己的生命财产造成损失，也希望有大功率电子负载的进行测试。此贴仅供交流学习，请勿商用。
转载请注明出处，数码之家-开心果

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后续：用超级电容制作一款汽车搭电电源
https://www.mydigit.cn/thread-361637-1-1.html

开心果1

qrut 发表于 2022-6-3 14:33
这真是走心了，也是属于完美主义者，不过用的升降压模块性能很差效率不高，实际超级电容比较适合大电流充电 ...

这个均衡实测2.6V有1.5A左右，就是发热很大，板子扛不住，准备重新做这个一体模块，买的太差了，而且跟我预想的电路也冲突

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jpdd521 发表于 2022-6-3 14:44
不如用铝排就可以了兄弟。
铜铝会发生啃食现象，如果一定要用铜排，抹上导电膏。或者垫上铜铝过渡片 ...

你说的这个问题只有再长时间，大电流工作才明显，应急电源一年也用不了两次，估计用报废这个问题都不会出现，外壳淘宝搜索关键字“厂家直销汽车锂电瓶壳防水电动车电池壳盒箱ABS阻燃磷酸铁锂外壳”

开心果1

qrut 发表于 2022-6-3 15:26
没有这么大吧，原理图看不太清阻值，我看板子上实物用了两颗6.2并联，2.6v也就800多ma吧？那个模块如果没 ...

实际是4个电阻并联，没有买到2R的电阻。这个模块现在只能算凑合能用，但是升降压的拓扑没有特别好用的方案，还需要一些时间去找合适的拓扑

开心果1

qrut 发表于 2022-6-3 15:38
看来是叠罗汉了，那就还差不多，升降压模性能好的马宝成品都不算便宜，自己做成本也并不低，而且周期也长 ...

是的，如果有Aoto wit这种的设计可以参考一下会更好

开心果1

一位不愿意透漏 发表于 2022-6-3 16:31
大佬就是大佬，。看完想把自己做的扔了

这个其实很简单的，没有想象的那么复杂，就是个大号的点焊机

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石墨 发表于 2022-6-3 16:36
开心果出品必精华
   
千算万算漏了一点

多谢支持

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qyuanmeng 发表于 2022-6-3 18:17
不错现在闲鱼卖假电容的好多

其实这个白皮电容也一般，自放电太大，但是做应急电源还是没有问题的

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havipzhao 发表于 2022-6-3 18:35
我做的简单粗暴，装了个电压表和应急照明灯，一个按钮开关控制电压表何照明灯打开，没用保护板，每次搭电完 ...

用都是一样用，只是追求完美

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loveggy 发表于 2022-6-3 19:48
楼主太厉害了。软硬件通吃

多谢支持

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st911 发表于 2022-6-3 20:45
楼主这个是精心设计制作了。
我也组了一个6电容的，用的是自带的均衡板。充电用可调电源，手动调压 ...

主要考虑到应急使用，在外面万一没电了就很麻烦

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xxh2003 发表于 2022-6-3 21:51
完全没必要这样搞！

电容直接出两条线就行，红黑两个夹！

你可以试试你这样充电行不行得通，而且法拉电容输出电流非常大，正负极不小心短路可不是闹着玩的，所以麻烦点还是有必要的

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chenq525 发表于 2022-6-3 23:19
精品，单片机都用上了

多谢支持

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panmouse 发表于 2022-6-4 06:25
漂亮，整体弄的跟成品一样

多谢支持

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ylf999 发表于 2022-6-6 22:10
请教下楼主，电容上的铝片你是如何能扭得那么正的？？？？我看大家很多都没法掰对角度，多节并串时就歪歪扭 ...

平口螺丝刀插进去翘起来，再用活动扳手掰成90°即可

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人生之际 发表于 2022-6-7 09:58
3000F的单体太浪费了，500F的5串就行了

3000F可以拿掉电瓶，单独启动车辆，缺点也很明显，充电时间长，体积大

开心果1

一位不愿意透漏 发表于 2022-6-7 11:08
3000F的好处是可以应对更极端的情况，比如电瓶电压特别低，只有几伏那种，3000f的可以独立启动，500f就不 ...

最近又研究了一下Auto wit电源，这个容量太大，充电时间太长，还需要再修改修改

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一位不愿意透漏 发表于 2022-6-7 14:38
期待！体积确实大，要是能兼顾小体积和独立启动汽车就完美了，auto不一定能做到无电瓶启动吧。。 ...

这个只能辅助，不能单独启动，

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spsywjm 发表于 2022-6-7 17:18
大佬们都是完美主义者，我是直接6个串联用，充电到13.6v放一年还有12v多，这样每年补一次电就成。 ...

电容和动力电芯区别就在这里，电容每次用完后剩余电量要及时放光，而不是存留在电容里，下次使用从0开始快速充电，如果电容里一直有电，就没有安全可言，一旦短路也是起火。
电芯就是不能吧电放为0在充电，所以才放弃电芯方案

开心果1

spsywjm 发表于 2022-6-8 14:30
不懂求解，请指教，电容长期带电会损坏吗，我看有人直接并接在汽车电瓶上啊。至于短路，电池也会起火，没 ...

电容长期带电并不会损坏，但是你想要长期安全的存放，最好是吧电放光，而不是带电存放