和坛友一起折腾小狗吸尘器D53X系列电池包

jf201006

这个电池包我俩断断续续折腾了有一个月，基本上是我动嘴，坛友动手。
那是1月29日了，收到坛友的问候：说有一个电池板，CHG-和M+能充电二秒，然后就没充电电流了。
想着不就是3S或4S的锂电池保护板吗，不会太复杂。结果是这样的



是个6串的电池包，只能是试试—。第二天发来了细节图。

是两种板子。
其中一种如下：






简单跑了一个电路板，放电应该是这样的：

充电应该是下图：


充电回路如图中黄线：充电受Q8（NMOS）控制，Q8又受Q24控制。
单片机控制Q24（过孔在U1下），U1同时采集每个单体电池的电压。

直到2月5日，跑完了充放电部分的电路：

可见充放电是受单片机MCU控制的，放电有两个回路，充电是另外使用MOS管控制的。


放电1的电流采样电阻是R42，电阻小，电流大；放电2的电流采样电阻是R29，放电电流比放电1的电流小；充电电流的采样电阻是R28，三个电流采样电阻中阻值最大，电流最小。
U2是3.3V稳压管，3脚输出3.3V，供单片使用，并通过VCC引脚向外供电。

MCU的1脚通过电阻连接到接口的SIG端，应该是充放电（或其它）功能的控制。
于是在SIG端接一个可调电位器，试试什么状态下有什么功能：


在坛友测试充电两秒就停止。过程中，完成了电路功能块的梳理

坛友要求抄图，抄

又发来了按键板的图：

有集成块啊。
16日这天是一个关键的时刻，神通广大的坛友又搞来了设备的接口、按键连接情况，还有视频：

确定了是SIG端通过10K电阻下拉就可以。



到17日了，坛友给出总结：


应该SlG接10K电阻到GND就行了，充电控制是单片机，估计1A以下电流。超过可能会保护，
一开始能充二秒钟，就是电流2.5A多。可以单片机控制了，老怀凝没接对，在这里可能走了弯路。

这个板上的电路我是这样分析的：

按键按一下后，sig得到一个开机信号，电池板vcc输出，U1工作，D4点亮。
这时，sig应该输出数字信号(低电平有效)，控制按键板上的q1，U1的7脚收到数字信号(高电平有效)，控制相应的电量灯点亮。

双分析充电控制回路中的6脚集成块，充电应该是不用按键的。

坛友测试：不接任何元件都能充，充电电流不能大，2A拒充，二秒就保护了。
充电可以了，M端放电不行。
按下输出只有1秒。然后归0
按下按键为什么不能输出？
是不是要带载？
坛友接了47欧的电阻，依然输出两秒。
我又出了一个馊主意：电池总电压在24V以下时，敢不敢直接挂一个t12试试？

有输出了，二个电阻加一个t12并联，完美。就是要重载才输出。

2月20日
发现几个问题：
带载输出电压M+M-只能输出16V多，同时测MBR-有近23V输出，这跟带载和容量没关系了。
坛友接上T12电路，T12控制板滋滋叫，且头子烧红，不受控制，换一个24V电源，T12就正常。
问：是Q9挂了吗？

我说那就使用MBR放电吧。
测试过：M+M-必须接负载，不然的话MBR-接什么都不输出，M-和MBR-的电压差5V多。

计算了一下：


功率用了三种不同的算法。结果是不一样的。但是5个水泥电阻的是纯电阻，只能说明输出可能不是纯直流电，可能是脉冲。

一度怀疑Q6有问题：


忽然有一个想法。在原有的电路上面直接并联m和mbr输出试试。
具体就是M-和MBR-短路，作为电池包输出负极。电池包输尘正仍然是M+。其实这个想法主要是想解决M输出带t12时不能控制的问题。可以用t12作负载测试。

结果：带载一直有输出了，但是只带T12不行，因为热了就负载轻了，空载就不输出了。
坛友提出欺骗MCU，我给出下图。让MCU以为有3.5A的一个负载吧。

2月24日，完成了这个板子的折腾。
在此这个整理。
楼下简单分析一下这个板子的电路功能。不喜直接右上角点X

要往下看的，下面最左边（收藏）和最右边（点赞）点一下哦

jf201006

保护板整体功能：

U1是MCU，U2是3.3V稳压，给MCU供电并向外供电。

电池的分压阻容为MCU计算电量提供基准。

Q7完成对板外的3.3V供电控制，

Q4、Q6、Q9控制着主（M）电源输出，R42为输出电流采样；

Q25控制着从（MBR）电源输出，R29为输出电流采样；

Q24、Q8、Q1充电的控制，R28为充电电流采样。

先给出整体电路图：

电路分析如下：未做过全面测试，只对已知的功能进行分析，如有不当，欢迎批评指正。

主控采用单片机STM8L051F3，完成电池检测、发热管理、开关机控制、充放电控制

一、电池检测

MCU的12到17脚对6串电池电压进行采样，设单节电池为4.2V充满、3.0V为过放保护，下表可见：

分压后大约（猜想）在2V到3V之间，从而进一步判断电量，实时电量由MCU的1脚通过SIG接口向外传送。

当低于或高于某个域值可启动放电或充电保护。

二、充放电管理

1、充电：Q1完成充电器插入检测

当有充电器插入时，Q1的5脚被接低，6脚输出低电平，通知MCU有充电器插入。

MCU5脚输出低电平，控制Q24导通，进而Q8导通，充电器对6串电池时行充电。充电电流的大小由R28（0.1欧姆）进行采样。

对于Q4，猜测是PNP和NPN两个三极管封装在一起的：

当未插入充电器时。Q4-2导通，Q4-1截止，MCU的6脚得到高电平；

当有充电器插入时，Q4-2截止，Q4-1导通，MCU的6脚得到低电平。这里感觉不用Q4，使用R6和D8也能完成相应的功能。

2、放电：分两路进行放电M和MBR

I、MBR放电：

MCU的3脚输出高电平，使Q25导通，完成MBR端的放电控制。放电电流的大小由R29（20毫欧）进行采样。

II、M放电

MCU的9脚输出高电平时，Q4导通，Q6的2脚为低电平，其6脚输出高电平，5脚也为高电平，这时，其3、4脚为高阻状态，高频率开关二极管D9导通，高电平加到Q9的G极，Q9导通，M端可以放电；

当MCU的9脚输出低电平电平时，Q4截止，Q6的2脚为高电平，其6脚输出低电平，5脚也为低电平，这时，其3、4脚为低阻状态，D9截止，Q9导通，M端不可以放电。

对于Q6，猜测是两个PNP封装的三极管：（下面这个图有一点错误）

Q6和D9共同完成了Q9的加速关闭。Q6-2的ce结导通时，能加速Q9的gs结电容的电荷释放，比单独使用电阻（R36）速度要快，所以M放电在调整脉冲状态下，快速关断是很有必要的。

III、M回路上的负载的刹车

MCU2脚输出高电平时，Q3导通，进而使用Q5导通，完成M外回路储能元件上的电荷释放。

三、其它功能

1、3.3V电源

由B+经过D4及R66限流，输入到3.3V稳压集成块U2，其输出的3.3V为MCU及外部设备供电。

对外设的供电受控于Q7，当MCU的18脚为低电平时，才能对外设供电。

2、开机（放电）

MCU的1脚进行开机检测，平时为高电平，当接口的SIG接地或通过小电阻接地时，MCU的1脚为低电平，

此时，完成相应功能，如通过接口VCC端对外供电、判断电池温度、传输电量数据、放电输出等。

3、温度保护

当开机后，MCU的18脚为低电平，温度电阻RT和R3对3.3V进行分压，RT的变化会引起分压值的变化，MCU的8脚对此会压值采样，判断当前电池温度。

4、电量数据输出

MCU对电池电量的管理中，电量信息由MCU的1脚复用输出，由按键板上的相应元件完成电量的指示。

四、未装元件的功能

对电池过放，或电池充满后电压在回落，需要小电流激活或浮充，这时就要用到小电流充电。

MCU的19脚充电信号到达Q2的5脚，控制Q2的1、6脚导通。充电电流通过R84和R71限流，对6串电池进行小电流充电，其等效电路如下：

平时，MCU的19脚输出高电平，Q2-2截止，Q10截止，Q2-1截止，不能进行小电流充电；

当MCU的19脚输出低电平时，Q2-2导通，Q10导通，Q2-1导通，可以进行小电流充电。

谢谢观赏！！

祝坛友们周末快乐！！

石墨

远程遥控，现场直播

jf201006

石墨 发表于 2023-3-11 19:51
远程遥控，现场直播

就数你快，幸亏我占楼了

兔包公

再次准备恭喜楼主加精了…

aacyxjz

牛掰哈哈哈哈

石墨

jf201006 发表于 2023-3-11 19:53
就数你快，幸亏我占楼了

带单片机的都不好搞，楼主你这个是大工程，慢慢来

m3132427

虽然不懂，用料挺足

mhtlov

这个真多电池

井之水

专业维修

8139

jf手段老辣，就这么个遥控维修法，那位坛友得请两顿海鲜烧烤

lookball

竟然是线上维修啊

qianjiakun

我也有个这个电池，但是没有吸尘器，不会玩一直放着，电路板太复杂，您这能神精了

zhaoge001

这也太恐怖了，一个吸尘器居然这么复杂，好在，楼主发贴吸精了。

c720w

厉害厉害，记录下。。

走来走去2003

手里有个用镉镍电池的无线吸尘器，4.8v的电池组已失效，想换锂电池找不到合适的方案，纠结，，，

liu98986623

楼主真牛，有时间可以看看我的帖子，5串充电器单片机控制，直接量没有输出，不知道怎么诱骗

moontree

这电路板做工看着不错

数码芝华士

厉害，我也有个电动车电池包，松下芯的，一年多就突然出现时不时断电和充不进。

wfzdm

pcb做工很不错