BMS контроллер HX-3S-FL25A-А для 3-х литиевых аккумуляторов 11,1-12,6V 25A с балансиром

BMS HX-3S-FL25A-А (Battery Management System) – это система управления аккумуляторами, которая предназначена для контроля процесса заряда и разряда литий-ионных аккумуляторов типа 18650, а также мониторинга их состояния. 

К основным защитным функциям системы относятся: защита от перенапряжения в процессе зарядки, короткого замыкания, перезаряда и разряда аккумулятора. 

Модуль защиты имеет функцию балансировки, которая заключается в обеспечении равномерного заряда аккумуляторов. Балансировка работает постоянно и независимо от схемы защиты. Для обеспечения правильной работы балансировки необходимо использовать аккумуляторы одинаковой ёмкости и качества. Отключение заряда аккумулятора происходит при достижении напряжения 4,2~4,35 В, а разряда при снижении напряжения до 2,7~3,0 В. Использование данного модуля позволяет предотвратить преждевременный износ аккумуляторов, обеспечить их правильное и безопасное функционирование.

Подключение:

B+:	положительный полюс аккумулятора
B–:	отрицательный полюс аккумулятора
B1:	средняя точка сборки 1 и 2 аккумуляторов
B2:	средняя точка сборки 2 и 3 аккумуляторов
P–:	отрицательная клемма заряда/разряда
P+:	положительная клемма заряда/разряда

Благодаря невысокой стоимости и наличию встроенного балансира, плату защиты можно встраивать прямо в батарейный блок электроинструмента. Функций зарядного устройства плата не имеет.

---

Обратите внимание! Эта плата не подходит для переделки шуруповертов и другого электроинструмента без модификации схемы! Изменения, которые необходимо внести описаны ниже. Все вносимые изменения вы делаете на свой страх и риск!

---

Технические характеристики:

Максимальное напряжение заряда элемента, В	4,2 ... 4,35
Напряжение разряда элемента, В	2,7 ... 3,0
Напряжение питания, В	11,1 ... 12,6
Максимальный рабочий ток, А	25
Пиковый рабочий ток, А	40
Ток потребления, мкА	≤ 30
Габаритные размеры, мм	56 × 45 × 5
Масса, г	10

---

Схема модуля и описание работы

 
Шунт измерения тока собран из двух SMD резисторов по 5 мОм в параллель (суммарно 2,5 мОм). В качестве ключей использованы полевые транзисторы AOD514 включенные по 4 в параллель.
 
Балансировка собрана на базе микросхемы HY2213-BB3A, номинальное напряжение балансировки 4,20 В. Ток балансировки фиксированный 42 мА (4,20 В / 100 Ом = 42 мА), этого вполне достаточно для аккумуляторов не особо высокой ёмкости. 
 
Балансировка работает постоянно и независимо от схемы защиты. Пока напряжение на любом из аккумуляторов превышает 4,20 В, к нему подключается нагрузочное сопротивление 100 Ом до тех пор, пока он не разрядится до 4,20 В. 

На p-n-p транзисторах Q1-Q6 собран преобразователь уровней и сумматор сигналов с HY2210. На n-p-n транзисторах Q7-Q9 собрана логика управления силовыми ключами.

Транзистор Q7 отпирается при переразряде любого элемента батареи до напряжения ниже 2,40 В, восстановление происходит при напряжении выше 3,0 В, после снятия нагрузки либо подключения к зарядке.

Транзистор Q8 обеспечивает защёлкивание защиты после её срабатывания до момента полного снятия нагрузки. Одновременно на нём организована быстродействующая защита при коротком замыкании нагрузки, когда ток поднимается выше 100 А.

Транзистор Q9 отпирается при перезаряде любого аккумулятора до напряжения выше 4,28 В, а восстановление происходит под нагрузкой при напряжении ниже 4,08 В. При этом силовые ключи не препятствуют протеканию разрядного тока.
 
S1 и S2 — контрольные точки, к тепловой защите отношения не имеют. Более того, замыкать их между собой нельзя.
На S1 появляется сигнал при переразряде любого элемента.
На S2 появляется сигнал при перезаряде любого элемента, а также после срабатывания токовой защиты.

---

 
Для устранения проблемы срабатывания защиты в электроинструменте, необходимо увеличить время реакции схемы, чтобы аккумуляторы успели восстановить напряжение после пуска. Это решается добавлением конденсатора емкостью 0,47 мкФ для увеличения времени срабатывания защиты до 0,3 сек. 

Доработки в конечном итоге
 

1. Добавлен резистор база-эмиттер для быстрого восстановления после срабатывания защиты.
Без него, автовосстановление защиты после снятия нагрузки работает крайне нестабильно, так как малейшие наводки на базу транзистора мешают сбросу защиты и "подвешивают" контроллер. Подходящий номинал резистора 1-3 МОм. Этот резистор хорошо ложится на выводы база-эмиттер транзистора.

2. Добавлен конденсатор 0,47 мкФ для замедления срабатывания защиты от переразряда с типовых для HY2210 25 мс до 300 мс. Для более мощных двигателей может понадобиться еще более высокое значение емкости.

3. Выпаян конденсатор 0,1 мкФ со второго вывода микросхемы HY2210 к шунту, отсутствующий в документации.