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

qrut

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，如果匹配良好可以不用均衡，如果上了均衡就必须是大电流均衡，我看你用的431被动均衡，均衡电流只有最大几百ma，这样就必须降低充电电流否则起不到均衡效果，因为均衡电流小于充电电流一旦某颗电容过压启动均衡此时钳位旁路电流不足以抵消充电电流，所以起不到保护作用。超级电容的内阻极小，恒流阶段会持续到及其接近满电电位，因此即便单体2.5v均衡开始，充电电流也会很大（一般还处在恒流设定值附近）。所以超级电容个人一直提倡单体配对，大电流充电，无需也并不能轻易均衡。除非不在意充电速度小电流充电，例如1，2a这个电流，配超过充电电流的均衡板才有意义，但是对大电流放电时仍旧没啥意义，这部分电路其实可以省略，把成本用在选购配对更好的超级电容上面，可能效果更好，以上个人建议仅供参考～

jpdd521

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
我5块钱买了两片铜铝片准备组这个电容，，还没开始用就找不到了。。。
外壳哪里买的，我刚把车顶装了太阳能。准备并一组这个电容。。

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

开心果1

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”

qrut

开心果1 发表于 2022-6-3 15:16
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 ...

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？那个模块如果没看错跟我前些日子测试的sepic拓扑升降压属于一个方案，就是多了个运放加了恒压恒流功能，这个模块性能确实很差，有条件还是换一个性能好一点儿的～

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

daphon

铜铝连接还是加个过渡片好一点。
我的也差不多做好了，是最简单粗暴的，直通方案

qrut

开心果1 发表于 2022-6-3 15:32
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 ...

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～

57185490

高级货  
俺直接电容接插头出来
15v充电  边充边量各电压 误差0.01左右
然后装鞋盒  
冬天一天启动一次，启动后等30秒左右 ，汽车给电容充点
然后一年了，去年8月组的 到现在一直14v  再没充过电
应急启动正常   

一位不愿意透漏

大佬就是大佬，。看完想把自己做的扔了

石墨

开心果出品必精华
   
千算万算漏了一点

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

开心果1

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

qyuanmeng

不错现在闲鱼卖假电容的好多

havipzhao

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，每次搭电完都等几秒看电压到十四伏再取下来，用了快3年了，上千次拆开测量有0.3V的压差吧，懒折腾，仍店里接着用

loveggy

楼主太厉害了。软硬件通吃

st911

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，手动调压电流维持在9-10A，感觉不超过10分钟就能冲到15V了。放了9个月了还有12V多的电压。

xxh2003

完全没必要这样搞！

电容直接出两条线就行，红黑两个夹！

充电，就用个12V的适配器，能调高点电压就再好！

如果用5V充的话，就用个升压模块！