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脑瓜子一热,就自制了汽车应急启动电源~

来源:汽车应急启动电源 点击:发表时间:2020-04-30
不知不觉笔者的汽车已进入第六个年头,在几个月前发现车辆发动开始不利索了。笔者知道这是汽车蓄电池老化的表现,终有一天会无法发动车辆。及时更换蓄电池虽然可以避免这种情况的发生,但是让“亚健康”的蓄电池马上下岗显然不能充分发挥它的余热。于是笔者决定自制汽车应急启动电源。就在最近的一次寒潮来袭,本已衰老的蓄电池在低温下进一步衰减,以致汽车无法发动,夹上笔者自制的汽车应急启动电源后可以顺利发动。于是笔者怀着成功后的喜悦心情将制作过程写下来,与读者们一同学习,共同提高。
 
典型的汽车应急启动电源由电池、电池保护板、导线、连接器、电池夹和外壳组成,附件为充电器、收纳袋等。也有一些汽车应急启动电源增加了电量显示功能,方便用户掌握电池电量。
 
我们知道发动汽车是一瞬间的事情,通常也就2秒左右。而一般轿车起动机的功率1千瓦到3千瓦之间,也就是说起动电流在100A到300A之间,排量越大,起动电流越大。因为起动时间短,而且汽车一旦成功发动,应急启动电源就可以功成身退,所以对应急启动电源的容量要求不高。但因为启动时瞬时电流很大,所以要求电池能够耐受高倍率放电。所谓放电倍率,就是放电电流与电池容量的比值。例如某电池的放电电流是50A,它的容量是5AH,那么我们就说它的放电倍率是10C。笔者出于组装工艺和成本考虑,选用物美价廉而又带螺纹接口的32650磷酸铁锂电池。这种电池使用紫铜电极,它的正极是M3公螺纹,负极是M3母螺纹。这样即使没有点焊机也能直接通过螺纹首尾相接把它们串联起来。四节串联起来的额定电压是14.4V(3.6V/节×4节),刚好和铅酸电池的电压相仿。当然也可以选择其他封装规格或者材料的电池。如果选用钴酸锂电池、锰酸锂电池或者三元锂电池,因为它们的额定电压较高,只要使用3节/组电池串联起来就可以了。如果电池的放电电流较小,不足以起动汽车,就可以通过先并联,再串联的方式来加大放电电流。为降低整个电池组的内阻,电池组的导线或者镍带要足够粗,使用镍带点焊连接的,焊点也要足够多和紧密。
 
4节电池串联同口接线图
 
用于组装电池组的电池一定要匹配好,电池的容量、内阻越接近越好,不要把不同规格的电池混合一起使用。正因为电池有一定的弥散性,每节电池的参数不可能完全一样,如果串联成电池组后直接使用或充电,就会造成各个电池放电/充电不均衡(部分电池过充/过放,部分电池欠充),轻则加速电池组老化,重则引起危险事故。所以锂电池必须配合保护板使用。笔者在电商平台上购买成品的3串/4串12v锂电池100A保护板QS-B305ABL-50A。该保护板针对使用磷酸锂、三元锂电、钴酸锂、锰酸锂组装12V电池组设计。采用成熟保护电路,使用大电流超低内阻MOS,具有完善稳定的充电和放电各种保护功能,电芯硬件平衡处理,平衡电流适当,均衡发热合理,不影响电池组性能。保护板的设计有同口和分口两种模式,同口模式支持放电电流60A,充电电流60A,分口模式放电电流80A,充电电流60A。接线方法见图1、图2,其中B-、C- 、P-线要用粗线连接,选用其他方案的保护板亦然。但无论选择什么成品板,它的放电电流一定要够大,从MOS管数量和MOS管的内阻,铜箔的厚度、宽度基本可以判断保护板是否为大电流设计。如果保护板的放电电流不足以起动汽车,我们可以只使用保护板的充电保护功能,电池组直接输出。目前市售的成品汽车应急启动电源,基本都采用电池组直接输出的方案。这样的好处是使用较小容量的电池组,也可以顺利起动汽车,将成本控制在一个较低的水平。
 
4节电池串联分口接线图
 
导线的选择,建议使用10AWG硅胶线(等效2.5mm铜质电线)。连接器可以使用EC5、XT60等大功率连接器,母头用在电池端,公头用在电池夹端。
 
汽车应急启动电源插头
 
虽然T型插头也能承受大电流,但是不耐拔插,不建议使用。当然,也可以使用带绝缘护套的铜芯接线柱做输出连接器,而且护套要以不同颜色来区分正负极。插头、电池夹的猫腻很多,注意要用铜芯的,虽然有些插头、电池夹表面看上去铜光闪闪,但本质还是铁的,这个用磁铁试一下就一目了然。
 
汽车应急启动电源插头
 
本来焊接是各位电子爱好者的基本技能了,但笔者认为还是有必要说一下EC5、XT60等模型插头的焊接机巧:焊接前先将公、母插头对接插上,这样插着插头焊接的好处是能够有效的给插头散热,避免烙铁(尤其是小功率电烙铁)长时间的焊接带来的高温熔化插头塑料,还有一个作用就是如果出现了塑料软化或者熔化,另一半插头还可以给被焊接的插头起到固定的作用,内部的金属接件不会因为塑料熔化而偏移原来的位置。焊接电线前记得先套上热缩管,否则又要焊下来返工。
 
汽车应急启动电源电池
 
所有材料准好后,选择一个适合大小的盒子就可以总装了。现在电商平台上各种规格的仪表盒、工具箱都有,根据自己的电池组以及保护板大小,选择适合大小的仪表盒或者塑料手提工具箱都可以。电池组需要用热熔胶或强力双面胶固定,最好还以一定的海绵加压填充空隙,避免日后电池组松脱晃动。如果想了解电池电量,也可以加装一个电池电量显示表(图5),价钱也相当便宜,4元左右就能买一个。电量显示表通过轻触开关连接电池组两端,按下轻触开关就可以直观地了解电池的大致余量。当然,也可以加装微型数字显示电压表头,安装方法和电池电量显示表一样。
 
另外,由于自制锂电池充电器并不能降低整体成本,如果手头没有现成的充电器,建议在淘宝等电商平台上采购。笔者在网上以13元包邮的价格就能买到一个14.6V2A磷酸铁锂电池充电器。至于5V USB输出、照明等附加功能不在本文讨论范畴,在此不再赘述。

实用性强,制作成本也不高,有兴趣的读者不妨一试。