利用电池管理芯片CN3768，DIY一个对铅酸电池均衡充电的电路

IlovePLC · 发表于 2021-10-28 00:23:52

电动自行车60V和72V，都是采用五块和六块铅酸电瓶（12V/20AH）串联供电的，随着使用年限的增加，六块电瓶的内阻会逐渐不一致，导致有的充电快，有的充电满慢，当充电电压达到一定电压后，充电器会自动停止充电，此时有的电瓶充得太足，有的电瓶充得不够，久而久之，充得太足的电瓶会鼓包，充得不够的会失去活性从而带动整个电池组走向损坏。

本电路采用12V电瓶专用的管理芯片CN3768，对铅酸电池三段式充电，这种专用的管理芯片，比淘宝上卖的那种所谓的“智能充电器”不知好上多少倍了，淘宝上的几十元的充电器都是要交智商税的。唯独采用专用芯片进行充电管理才是真正的充电电路。因此，可以把原来的60V或72V充电器扔掉，使用本电路分别对每一个电瓶单独充电，哪个电瓶先充满会自动停止，哪个电瓶晚充满也不会对其它电瓶造成影响，从而避免了串联充电的缺陷，起到了均衡充电的作用。

本电路采用官方电路设计，结合多个坛友的实例，设计成了两组电池充电板，实际使用时，一个电瓶使用板上的一组电路。你的电动自行车有几个电瓶，就使用几块板（每块板有两组充电电路）。至于为什么要设计成一块板子有两组电路，原因是这是第一版实验电路，想进行多个电瓶的同时充电测试，因为采用的电源输出电流才3.5A左右，而两块电瓶的充电电流可达到3.2A左右，所以最多设计成两组电路，纯属为了测试而已。

实际应用时，一个电源带动一块板，一块板去充电一个电瓶，如果你的车有六块电瓶，就需要6个电源、6个充电板、每个充电板上的其中一组电路，带动一个电瓶。

均衡充电示意图：

原理图：

PCB正面效果图：

PCB背面效果图：

3D正面效果图1：

3D正面效果图2：

3D正面效果图3
：

3D背面效果图1：

3D背面效果图2：

因为处于设计验证阶段，目前PCB板还在打样中，具体效果未知。为了预防大电流发热，PCB板上的P-MOS管，背面焊盘上有大面积的通孔，便于把MOS管上的热量传递到背面铜皮上散热。原理图有Q1和Q2两个MOS管，实际上只用到Q1，它的功率更大，散热更好。原理图中还有R1和R1`两个电阻，如果只使用一个电阻的话，则使用R1即可，阻值为0.068欧。如果想要更大电流或更精确的阻值，可以同时使用两个电阻并联。本电路充电电流公式为：I=0.12V/R1，其中的0.12V是官方规定的，无法改变，想要改变充电电流，只有改变R1的阻值。

原理图只有一组充电电路，而PCB板上有两组充电电路，那是从第一组电路复制过来得到两组电路的。它们的正负极都互相连通。想要均衡充电，只能使用其中一组电路，不能两组电路同时使用，切记！目前处于测试阶段，估计通过率很大，因为有官方电路和几个坛友都能成功。等打样的PCB到手后，进行焊接通电测试，因为手头上没有电瓶，可能无从下手，如果哪个坛友有废弃不用的电瓶，能否寄过来给我进行测试，运费到付，作为答谢，我可以焊好一组电路的板子回赠给您。打样回来的PCB板会有剩余，老规则，哪个想要的，免费送，但运费自负。

码字不易，大家将就着看吧！:loveliness:

补充内容 (2021-11-2 13:11):
后续补充1：38楼有充电数据和使用报告，大家直接跳到38楼阅读。

补充内容 (2021-11-16 23:28):
补充2：均衡充电实战，请见另一个贴子：https://www.mydigit.cn/thread-285498-1-1.html

kingenius · 发表于 2021-10-28 01:04:24

高手~~~:praise::praise::praise::praise::praise:

最初梦想者 · 发表于 2021-10-28 01:09:26

我就等你的续集。

miqi328 · 发表于 2021-10-28 08:20:17

这就是独立的12V铅酸蓄电池充电电路，有几块电瓶，弄几个独立电路，都单独充电。

卫星123 · 发表于 2021-10-28 08:23:54

出成品后打个招呼，60V的电瓶车有三辆呢

carfield · 发表于 2021-10-28 08:27:58

必须是隔离电源，否则就是boom:lol:

qqings · 发表于 2021-10-28 08:33:49

我提出怀疑态度。
首先，12v的电瓶也是由6格2v串联而成，你这样等于只给12v一组做了均衡，并没有给每一个2v做均衡，要知道电瓶损坏并不是一组一起损坏，而是一格损坏，导致该格电压异常，后果就是这格充过了，别的格没充满，长此以往这一格报废，一组跟着报废。
其次，既然你是给每一组单独充电，何以见得淘宝上的12v充电器就比你这个差呢，买5-6个12v的充电器，一样实现你的功能，

long2012 · 发表于 2021-10-28 08:54:43

等打样的PCB到手后，进行焊接通电测试，因为手头上没有电瓶，可能无从下手，如果哪个坛友有废弃不用的电瓶，能否寄过来给我进行测试，运费到付，作为答谢？？

严重怀疑你是冲着电瓶来的....:lol::lol::lol::lol::lol::lol:

alangxl · 发表于 2021-10-28 08:57:05

感觉这个均衡充电路真的是没什么好的方法吗，都是用独立电源各个充电或者像电动车电池保护板上那种小电流的直接用电阻来均衡。:lol:

long2012 · 发表于 2021-10-28 08:59:12

独立平衡大法......坐等楼主直播冒烟.....:lol::lol::lol::lol:

IlovePLC · 发表于 2021-10-28 09:02:17

本帖最后由 IlovePLC 于 2021-10-28 09:39 编辑

carfield 发表于 2021-10-28 08:27
必须是隔离电源，否则就是boom

请见均衡充电示意图，图中很明确：如果你有5块电瓶，就使用5个独立的开关电源，这样使用就没什么问题。如果只使用1个开关电源带动5个充电板，那肯定会BOOM的。

maojgo · 发表于 2021-10-28 09:06:20

同意7楼意见，12V电池，内部有6个电池串联，方案并没有做到真正的平衡充。

qrut · 发表于 2021-10-28 09:13:38

历史的经验告诉我们，一个普通充电器加个定时器效果好于这个。电瓶鼓包最主要原因是缺水导致的不转灯，高恒压电流下不来导致热失控开锅鼓包，如果不人为补水依靠普通三段充电器那就会鼓包报废。好点的充电器二次侧带个单片机有定时功能和温补功能（不同气温不同的转灯电流和高恒压电压），这种充电器能有效的防止缺水造成的不转灯电流下不来，带定时功能的充电器就等效于普通三段充电器加定时器。对每个电瓶单独充电也就是所谓的平衡充并不能完全解决问题，cn3768的功能并不比一般三段充电器来的要好，甚至不如一些带单片机管理的充电器，至少有个定时器，而这个没有。多颗12v电瓶串联充电和单颗12v电瓶单独充电效果几乎没差别，因为12v铅酸电瓶由6x2v单元组成，对6个2v单元充电同样存在不均衡的问题。铅酸比较皮实对于轻微单元不一致导致的某单元过充不那么敏感，除非长时间的大电流过充才会析气。因此有一定的抗过充能力，用不着非点均衡充电。另外如果几颗电瓶非常不一致，就算做到完全均衡充电，也不能解决均衡放电的问题，容量落后的会先放完电，导致整体欠压，如果强制使用成为整组负载甚至反向充电，这么多年市面上几乎所有的电动车铅酸电瓶都是串联充电，无保护板和均衡板就是因为铅酸相对锂电皮实，对轻度过充过放不敏感，只要避免了缺水造成的不转灯下的热失控就无需特别的照顾，实际上因为铅酸的多单元结构也照顾不了，因此一个带定时的三段充电器或普通三段充电器加定时器就能解决所有问题～

IlovePLC · 发表于 2021-10-28 09:21:00

qqings 发表于 2021-10-28 08:33
我提出怀疑态度。
首先，12v的电瓶也是由6格2v串联而成，你这样等于只给12v一组做了均衡，并没有给每一个2v ...

回复你：
第1个问题：12V电瓶内部确实是由6个2V小格电池串联而成。但电瓶作为一个整体进行了固化封装，我们无法拆解电瓶，改为对2V小格电池充电，退而求其次，只能对整个12V电瓶进行充电，使它不会对整个60V电池组造成影响，这是我们想要的效果。当一个电瓶慢慢变坏时，如果还是传统的串联充电形式，必定会使60V电池组寿命慢慢变短，本来可以使用3-4年的电瓶，使用1年半至2年就报废了。我的电动车就出现了单个电瓶慢慢损坏的趋势。
第2个问题：如果你有机会的话，可以拆解出淘宝上卖的几十元充电器看看（我们论坛就有大量的淘宝便宜货充电器的拆解图，有空可以找出来看），它们的充电电路无非就是一个电压检测+电压比较器+输出控制等电路，这种电路根本没有恒压、恒流、涓流等多种监测和控制功能，当电瓶充到满时，虽然充电电流转小了，但依然拼命的把电瓶往死里干，造成电瓶过充，长期使用这种充电器会造成电瓶过充变坏，电瓶寿命缩短。所以我们不要指望一个几毛钱的LM324等电压比较器，会给你带来很好的体验。只有那些电瓶专用的管理芯片，专门针对蓄电池的充电曲线特性研发出来的，具备很好的充电效果。