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[综合] DIY的充电板对72V、60V电动车电瓶进行均衡充电实战

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发表于 2021-11-16 23:19:05 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 IlovePLC 于 2021-11-18 09:19 编辑

前言
        家里的72V电动车,使用不到两年,电瓶组的行驶里程严重下降,经检查有两块电瓶的空载电压降至11V以下,其它四块电瓶的空载电压均在12.3V以上。很明显,那两块11V以下的电瓶已经不行了,究其原因,是每个电瓶的容量在使用一段时间后,逐渐不均衡。容量好的充电时间慢,容量不好的充电时间快,而原车附带的72V充电器是串联充电的,它根本分不清哪个先充满,哪个没充满,一股脑的往死里充,只要到达某个总电压值才会转为小电流充电。正因为往死里充的阶段,往往会把容量不好的电瓶给充坏,而容量好的又没充够,久而久之,容量不好的电瓶优先报废,所以表现出来的特点就是行驶里程严重不足,一天一充才行。

制作均衡充电板的缘由
        而原车附带的充电器,还有某宝、某多多几十元的便宜充电器,由于成本控制,大多数采用LM324、LM358等之类的运放作为比较器(详见论坛内各种充电器拆解图),进行充满电压比较,从而控制充电电流。这种便宜货色号称“智能型”、“脉冲型”、“三段式充电”等一大堆虚伪的宣称,其实连最基本的充满自停的功能都没有,充满电了还有几百mA的电流往死里充,久而久之,就有一两个电瓶充鼓充爆,所以民间就有了这句俗语:电瓶不是用坏的,而是充坏的。

本充电板的特点
        采用专用的12V铅酸电瓶充电管理芯片,真正的三段式充电(恒流恒压浮充)、真正的充满自停,线路非常简洁,用它来做单个电瓶的充电,非常适合,可以方便改装成电池组的均衡充电线路。均衡充电的好处在于,能对单个电瓶进行充电,各自独立,互不影响,从而避免了串联充电的弊端。

        之前进行了初步的方案设计,并进行了PCB打样,进行了单个电瓶的测试,非常符合预期的目标。经过几次PCB改版,最终采用六块小板拼成一个大板的形式,可以对48V-72V的电动车进行均衡充电,也可以把一整块大板切割成六块小的板子,功能是不变的。为了整个电池组的整体充电测试,把那块不好的电瓶拆出,以旧换旧,换了两块比较好的二手电瓶。原理图详见另一个贴子:利用电池管理芯片CN3768,DIY一个对铅酸电池均衡充电的电路


改版后的3D图,主要是更换成贴片的DC插座5.5-2.5:
实拍PCB-6组_3D示意图.png

具有六组充电功能的PCB大板,可以分割成各自独立的六块小板,增加了正面散热面积:
实拍PCB-6组01-正面.png

PCB大板的背面,散热窗口集中在一起,背面可以安装散热片,但要做好绝缘处理,否则会短路炸管,也可以不安装散热片:
实拍PCB-6组02-背面.png

焊好后的成品图正面:
实拍PCB-6组03-焊好成品图正面.png

焊好后的成品图背面,有跳线连接,具体原因请见另一个贴子说明:
实拍PCB-6组04-焊好成品图背面.png

插上6个插头示意图,使用DC插座5.5-2.5:
实拍PCB-6组05-插上6个插头示意图.png

均衡充电必须使用六个独立的开关电源,严禁使用一个开关电源对六个充电板供电,否则会爆炸:
实拍PCB-6组06-六个开关电源.png

第1次充电,电动车座椅下面的空间很狭小,很杂乱:
实拍PCB-6组07-第1次充电,很杂乱.png

整理开关电源,三个一组,然后层叠起来,这样就美观很多了:
实拍PCB-6组08-整理开关电源,三个一组.png

实拍PCB-6组09-六个开关电源叠堆在一起,美观多了.png

重新整理电动车座椅内部空间,整洁好多:
实拍PCB-6组10-重新整理电动车座椅内部空间,整洁好多.png

第二天早上充好电了,实测电压为:
实拍PCB-6组11-第1个电池的电压为13.10V.png


由于是晚上充电,充电时间6-8小时,所以无法跟踪充电的各个阶段。充电前的各个电瓶空载电压为12.2V左右,第二天早上充好电后的空载电压为13.1V左右,很明显,每块电池都已经充分的充电了。实测:骑去上班,路程8KM,骑行速度35-40KM/H,电量满格为5格,上坡阶段保持时速不变,还稍微加点油,5格电量没有降低1格,这在以前是不可能的,以前骑车上坡时肯定会掉1格电量,现在5格电量满满的,说明各个电瓶应该是充足了电量。正常来说,骑行三天上下班,会掉1格电,今天是第1天,看看后面两天什么时候掉1格电。

至此,实战第1天结束,后续会进行多批次充电和骑行测试,希望这次的DIY均衡充电板,能再用电瓶两年,理想状态是四年一换,而不是两年一换。下一步准备给家里的第2台电动车进行改装了。
实战第2天:经过两天的骑行,在第2天的下班,上坡时电量下降了一格,达不到三天的预期目标。原因分析:1、如果是全新电瓶组,骑行三天才会下降一格电,毕竟我的电动车使用了两年了,容量肯定不如原来全新的状态,所以只能顶得了两天;2、测试环境是冬天,大家都知道,冷天的时候,不管是锂电池还是铅酸电池,容量肯定比夏天的时候下降1/3。晚上充电,电瓶的空载电压约为12.2V-12.3V,充电时间约六个小时就结束了,第3天的早上测量单个电瓶空载电压为13.1V。

码字不易,希望大家提出宝贵意见,或者有更好的排版,可以提出,我充分汲取和改进。





补充内容 (2021-11-24 22:22):
实战1周:经过一周以来的骑行测试,使用2年的电池组,每两天就会下降一格电(满格为4格),骑行过程中的总电压下降到72.0V左右,需要两天充电一次

补充内容 (2021-11-24 22:26):
今晚改用原车充电器进行充电。实测如下:15.3V、15.2V、14.5V、14.4V、14.3V、14.2V。电瓶最高充电电压不能超过14.8V,可见串联充电时的危害性很大,会过充

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