несколько вариантов зарядки Li-Ion сборки

[fuzzy]

Приветствую. Будет много букв, но в процессе решения задачи накопилось много сомнений, вопросов и непониманий. Не будучи профи в этом деле, постарался подробно описать , что нужно и какие пути вижу. Нужны советы, подсказки и конструктивная критика.
Хоть и не касается напрямую скутеров , но все же суть то одна.
Переделываю шуруповерт с деградировавшими Ni-Cd (10х1,2В=3х3,7В 3S Li-Ion сборка 18650). Емкость каждой банки будет 2000 или 2200ма*ч. Есть самая обычная узкая платка BMS 3S для лития (у меня вариант на 10А, т. к. этого достаточно для моего шурика, у которого при зажатии патрона в пике потребляется от заряженных полностью Li-Ion аккумов ~4,6А) и импульсный источник питания (драйвер, в таком перфорированном мет. корпусе) для led светодиодных лент на 8,3А и 12.54В (максимум выкручиваемый выходным подстроечником, как раз вроде 12,6В).
Вначале хочу сделать как обычно - просто замену на иную химию, но по-прежнему автономно от аккумуляторов, затем добавить универсальности и реализовать и работу от сети (через источник питания 12в, конечно). Также хочу вкрячить внутрь корпуса аккумуляторного отсека вольтметр с буззером на гребенке ,который, включаясь вручную по необходимости или постоянно ко всем выводам В* BMS платы, будет показывать остаточное U каждой банки и в целом и сигнализировать о низком заряде и том, что пора заряжаться.
Прорабатываю несколько вариантов реализации такой зарядки, а их оказывается не мало. То есть нужно понять ,что приобретать в итоге. Свел к 3 вариантам во вложении. В качестве интеллектуального ЗУ рассматриваю гуманную по ценнику серию IMAX B6, но конкретно младшую модель Compact, у нее есть и силовой выход 12В и ток до 4А  (I= примерно 0.5*C, где общая С=3*2000мач). В качестве "тупого" ЗУ без собственного балансира выступать может специализированный зарядник для конкретно Li-Ion на 12,6В.
Контролировать именно процесс заряда можно либо с помощью платки BMS 3S и в этом случае ограничиться более простым и дешевым ЗУ без собственного балансира, либо доверять эту функцию более интеллектуальному IMAX, имеющему балансировочный разъем, но в таком случае надобность в дополнительной плате BMS отпадает (во всяком случае именно в момент заряда, чтобы масло масляным не было. Для последующего же контроля разряда при автономной работе платка все равно нужна). От выбора варианта зависит реализация коммутаций/соединений проводников внутри корпуса, в частности задействованность площадок P-/P+ платы BMS, наличие предусмотренных переключателей/тумблеров, кнопки которых выводить вовне корпуса, и т.д. Как подвид одного из вариантов хотелось бы, не проделывая отдельного отверстия под силовой разъем внешнего питания заряда 12В в корпусе, использовать штатные клеммы стакана корпуса аккумуляторного отсека, которые вставляются в комплектный для шурика крэдл, который, в свою очередь, уже имеет стандартное гнездо 5,5х2,5(или 2,1?) и соединяется  с источником питания либо с силовым разъемов IMAX.
Хотелось бы мнений относительно того, работоспособны ли варианты, какой предпочтительнее и корректнее. Думаю, из схематичных рисунков понятна мысль каждого варианта. Там же приведен ряд комментариев ,в т.ч. относительно моих мыслей по поводу нужности внутри корпуса отсека двух переключателей режимов SA/ Вначале я думал, что они нужны для синхронного ручного переключения с режима окончания заряда на автономную работу шурика от аккумуляторв и обратно, но потом понял, что физически разрывая связь между ЗУ и корпусом отсека после окончания заряда, я фактически обесточиваю соответствующие цепи, они становятся повисшими в воздухе отростками и уже не будут конфликтовать с иными путями протекания токов. Поэтому вроде надобности в них обоих и нет...
1)сразу первый вопрос. Все IMAX-подобные не навороченные и не синие ЗУ как правило формально заточены только под Li-Po, не под Li-Ion. Сколь тогда вообще корректно их использовать для зарядки моих сугубо Li-Ion? Или все же можно, но только учитывая разницу в номинальных вольтажах (3,7 против 3,6), максимально возможных U отсечки заряда (4,2 и 4,1 соответственно), как-то пытаться ограничивать ток и напряжение заряда аккумов, вставив на выходе с силового разъема IMAXa в разрыв, например, преобразующий модуль DC-DC на XL4051? Это чтобы избежать возможного перезаряда аккумов излишней и не предназначенной для них силы током и напряжением. А может не заморачиваться этим и разница несущественна?
2) правильно ли я понимаю, что простые по сравнению с IMAX, но специализированные источники 12,6В 2А для Li-Ion (форм-фактор обычных адаптеров) все-таки содержат в себе механизм зарядки CC-CV несмотря на отсутствие балансировочных выводов?
3) более общий вопрос. Поскольку на таких платах никакой светоиндикации нет, какова пошаговая методика ПРОВЕРКИ как таковой работоспособности ее функционала при зарядке, при отсечке питания по достижению номинального заряда каждой банкой, при отключении от нагрузки при разрядке аккумов ниже минимального порога в ~2.5В?
4) Пока в чисто тестовых целях подключив ТОЛЬКО лишь плату BMS в разрыв между выходом импульсного источника питания 12.55В и собственно аккумуляторной сборкой (более никакой иной обвески), получаю замером, что на вход платы P+ с источника питания идет 460мА, а вот в каком месте корректно нужно замерить, каким током заряжает сама плата уже собственно аккумуляторы, ведь никаких настроек для этого вмешательства у нее нет?
Я бы хотел видеть ток зарядки в соответствии с формулой ~ 0.5*C, что в моем случае примерно 3А. В какой из 4-х проводов (для 3S) балансировочного кабеля вклиниться амперметром? Подозреваю, что т. н. силовыми линиями зарядки тут выступают В- и В+ и именно в разрыв между любой из этих площадок и подключаться ?

5) С точки зрения именно силового питания 12В мой импульсный источник питания или то же простейшее ЗУ для Li-Ion 12.6B 2A, чтобы сравниться по функционалу с IMAX, должны были бы иметь на выходе регулятор силы тока (но не имеют по факту, не так ли?). А что если  поставить на их выход известный DC-DC преобразователь на XL4015 с регулировкой подстроечником силы тока и функцией СС-СV? Или тут может оказаться засада – у подобных преобразователей обычно якобы нужна разница между входом и выходом минимум 1В, то есть если я выставил максимум на выходе БП 12,55В, то после понижающей платки с токоограничителем будет максимум 11,5V.
И тогда, выходит, что надо было бы иметь источник на принципиально более высокое U, например, блок питания от ноутбука либо той светодиодной ленты, но с выходом 16-24В, чтобы было, что уменьшать с запасом?
6) И в продолжение предыдущего вопроса. Сколь вообще необходима собственно BMS (но только в случае именно контроля заряда, а не последующей балансировки и контроля превышения I и низкого U) в таком случае использования DC-DC преобразователя на XL4015 ?
7) я правильно понимаю, что функции BMS по части именно балансировки между банками уже заложены в сам imax (а может быть даже в простой зарядник для Li-Ion)?
"простой зарядник для Li-Ion 12.6В 2А" в действительности не выдает этого ампеража, ограничиваясь максимум1,3-1,5А, так ли?
9) такое ЗУ лишено контроля силы заряжаемого тока да и вообще как такового механизма CC-CV?
10) Один из главных вопросов практически любого варианта реализации. Несмотря на все преимущества интеллектуальных ЗУ перед платой BMS, особенно в части заряда и в какой-то степени и балансировки, необходимость в наличии платы на аккумах все равно неоспорима ,т.к. при отрыве зарядных устройств и кабелей и переходе на автономный режим работы шурика все же нужно иметь то, что отключит нагрузку при превышении силы потребляемого тока, а также будет следить за опусканием ниже порогового побаночного U и опять отключит мотор. Так?
Но если так, то приходится думать как реализовать в схеме одновременное подключение BMS и IMAX с точки зрения питания, подачи его либо на клеммы P+/P- или крайние общие +/- аккумуляторной сборки. Вот это попытался учесть в вариантах.
11) Я видел, что у фирменных, а не самосборных аккумов большой ёмкости и токоотдачи действительно есть как силовой разъем зарядки (он же на нагрузку), так и соответствующий nS балансировочный. Но вот моя самодельная сборка из 3-х обычных 18650 лишена этой дополнительной пары силовых, есть только фактически припаянные 4 контакта готового балансировочного. И если я захочу подружить такую мою сборку с таким интеллектуальным ЗУ типа IMAX, то, видимо, в качестве силовой пары я просто могу допаять к крайним общим для всей сборки контактам минуса и плюса 2 провода и пустить их в 12-вольтовые бананы IMAX?

12) один из главных вопросов. При варианте одновременного использования как BMS, так и IMAX с силовым разъемом 12В на какие все же контакты подавать это питание: на Р+/Р- BMS или все-таки на общий +/- самой сборки аккумов? Потому что, например, для Варианта1 и Варианта2 совершенно бессмысленно на мой взгляд дополнительно запитывать 12Вольтами плату BMS (по факту включать ее) только лишь для зарядки и балансировки, что УЖЕ выполняется самой IMAX (масло масляное, да еще и хуже может быть), лучше уж подать эти 12В напрямую на +/- самой сборки аккумов, а собственно балансировкой займется балансировочный кабель от IMAX. Именно поэтому в схемах обоих этих вариантов я веду жилы балансировочного кабеля от IMAX не на площадки контактов В*, а на точки соединения самих аккумов. И пусть в этой фазе зарядки BMS фактически будет не работать. Или я ошибаюсь?
13)у меня вызывает некое непонимание вот что. Есть ведь младшие модели тех же IMAX серии В3, которые якобы заряжают только по балансировочному кабелю, т. к. силовых выходов вовсе лишены. Правда паспортные токи зарядки у них 0.8-1.6-2А максимум. Те же, которые способны заряжать от 2 до 4 и даже 6А, уже имеют силовые выходы и зарядка идет уже по ним. Для ускорения времени зарядки моей сборки 3*2200мач оптимальный ток зарядки желателен 0.5*2200=1,1А на каждую банку, итого 3,3А всего? Получается мне нужно ЗУ одновременно с силовыми и балансировочными выходами, одних последних будет недостаточно для передачи энергии и тем более простейшее ЗУ 12,6В 2А тоже (или заряд будет идти, но медленно)?

14) по поводу распайки балансировочного разъема. В каком порядке, т. е. как определить в случае 3S какие контакты на балансировочном разъеме зарядника для каких именно B-контактов платы (0В,4.2В, 8.4В, 12.6В)? Поправьте, если не так - крайний левый контакт на балансировочном разъеме зарядника всегда +, а крайний правый - всегда общий минус? Соответственно, так и по проводам балансировочного кабеля судить , к какому В* их в порядке возрастания вольтажа паять?

15) Нужен ли диод на варианте 1 для исключения возможного обратного проброса U от аккумов в силовой разъем IMAX?

[zelen50]

что то у Вас слишком сложное и замороченное получается.
Или Это рукоблудие ради рукоблудия?
Рассказываю как делаю Я
Беру обычную БМС с баллансировкой и собираю акб шуруповёрта  по схеме 2С3Р.
При этом параллельно каждому балансировочному резистору БМС подпаиваю светодиод с  токоограничивающим резистором 200 Ом.
в корпусе АКБ сверлю дырки и ставлю туда эти светодиоды.
Заряжаю АКБ  родной зарядкой.  Как только все три светодиода загорелись - значит аккумулятор заряжен.
Все эти рыдания с имаксом и контролем напряжений каждого АКБ не нужны, светодиодов достаточно за глаза.
По поводу зарядного тока. зарядка должна быть двухступенчатая.
первая ступень - зарядный ток 1 - 1, 5 ампера до напряжения 12.4 - 12.5  Вольт
вторая ступень - зарядный ток 0.05 - 0.1 ампера до напряжения 12.7 вольт.
  А если хочешь штобы аккумуляторы жили долго и счастливо -  ставь зарядный ток не более 0.5 А.

[fuzzy]

ну какое "рукоблудие"? о чем это?
может все-таки 2S3P, а не 2с3p?
у меня нет возможности и оборудования что-либо припаивать в столь мелких кондициях. Я хочу взять готовое и собрать.
Заряжаете по-прежнему стоковой тупой зарядкой для Ni-Cd в родном стакане для корпуса аккумуляторного отсека?
I заряда не более 0.5А вне зависимости от емкости аккумов вообще?

[zelen50]

у меня нет возможности и оборудования что-либо припаивать в столь мелких кондициях. Я хочу взять готовое и собрать.

Мелкий паяльник на 12 вольт стоит 900 рублей.
А готовое, которое заряжает и бережёт батареи, это как раз IMAX и зарядка малым током 0.5 - 1 Ампер через баллансировочный разЪём.
Да заряжаю тупой родной зарядкой от никеля в родном стакане.
Она даёт 400 мА при конечном напряжении 14 - 15 вольт.
Cборка 2S3P при таком токе заряда вообще не греется.
а если АКБ после работы была горячая то как раз, пока АКБ заряжается аккумуляторы внутри остывают.

[fuzzy]

как раз IMAX B6 compact  и купил. Только что-то он очень долго заряжает ,в конце видимо тяжело балансирует, разряжая-заряжая. В итоге аккумы, практически полные до начала процесса зарядки этим ЗУ (на них было 3,89В, ну не было у меня на тот момент полностью разряженных) стали еще меньше - 3,76В. И тогда imax запиликал, окончив. Это как?

[zelen50]

стали еще меньше - 3,76В. И тогда imax запиликал, окончив. Это как?

Это значит что ты выставил не тот тип аккумуляторов в IMAX. Ну или погрешность у твоего китайского клона имакса такова,
или тестер твой криво напряжение мерит.
Если хочешь гарантированно точно зарядить за недорого - купи модуль заряда на основе TP4056.  https://www.ozon.ru/product/modul-zaryada-i-zashchity-li-ion-akb-gnezdo-microusb-tp4056-633325172/?
И заряжай от него каждый элемент отдельно. Через меня таких модулей прошло больше двух десятков -  и все они держали 4.20 - 4.21 Вольт в конце заряда ( при зажигании зелёного или синего светодиода окончания заряда )
Вообще держи идею. Три модуля ТР4056 и три зарядки для телефона типа такой
https://www.ozon.ru/product/zaryadnoe-ustroystvo-setevoe-dlya-telefona-microusb-913122596/?
вот тебе готовое зарядное устройство с 100% автоматической баллансировкой банок с точностью до 10 мв

[fuzzy]

Это значит что ты выставил не тот тип аккумуляторов в IMAX

У этой видимо уже снятой с пр-ва модели нет такого функционала. Нет кнопок и экрана, т.е. не путать с более современными "синими" собратьями подороже в мет. корпусе
Ну да , идею понял. Но  заряжать отдельно в моем Liitikala каждый аккум я и так могу ,просто вынимая их из отсека шуруповерта