★POTC40昇降圧ハイパワー走行充電器の製作★ | |
LTC3780基板モジュールを3パラ接続、ハイパワー制御機能付き走行充電器を作ります。 開発過程、経緯はブログで公開しています。 |
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POTC40 Rev01 2022/10/19 試作完成です。 昇降圧DCDCフルブリッジコンバータLTC3780チップを使った市販ボードを3枚並列接続によるパワーアップの試みです。 採用した市販ボードは最大14Aとされておりその実力を発揮できれば14*3=42Aのバッテリー充電能力となります。 同一サイズ、同一性能?で QFP24パッケージとSSOP24パッケージが混在します。SSOP24はチップ交換が楽です。発売開始から年月が経過しておりいずれ廃版になるかもしれない。SSOP版はAmazonからは姿を消した?ALixpresu現時点最安まだ購入可能である。なお電流制限VR付きは5A程度とパワー不足で不可。輸入電子部品は高騰し、春先からの円安ダブルパンチで50%程値上がりしている。 昇降圧コンバータの必要性
複数のLTC3780ボードに制御ボード、接続ボードによる構成で、単体ボードに無い機能を追加し、同時にパワーアップを実現します
最大3枚の市販DCDCコンバータの収容。並列接続用接続基板とコントロール基板を作る
基本的には行わないが下記については必要性があるものは実施する。
POTC40接続基板回路図 |
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ショートチップ1、2 各機能のオンオフ 温度制御調整 VR1(R10-openFAN連続)高温オフ 起動電圧調整 VR4 充電停止電圧調整 VR3 低電圧保護調整 VR2 ファン 風量が多く冷却能力に優れたもの。92*92 12V標準ファン ACC 車両のACCライン電圧を充電開始電圧にする。 制御ボードの消費電流は約9.0mA EN端子の説明 オンオフはEN端子の動作電圧で行います。0Vではオフ。6V程度でオンとなります。TTLレベルでの制御を想定していると思われます。開放状態ではオンとなります。制御ボード上に強制オフSW(スライドSW)をそれぞれ3個設置し電圧調整時や個別動作が行えるようにしました。 動作状況のLED表示 制御基板上にEN1-LED、 EN2-LED、 EN3-LED、 調整LED、 PowerON-LEDを設置し、動作状況が確認できる。 ボード個別の動作電流のチェック 出力側接続基板に2mΩ2Wの電流検出用チップ抵抗を配置し2Pのチェック端子を設けているので電流バランスのチェックが可能。 |
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制御基板完成基板 2個のショートチップは高温シャットダウンと低電圧保護の有効、無効の切替。調整時などに使用する。 左右接続基板との接続は6Pソケットで構造強度を確保。 |
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接続基板入力側 制御基板との接続は6PL型ピンヘッダー |
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接続基板出力側 制御基板との接続は6PL型ピンヘッダー 2mΩ2Wの電流検出抵抗を基板毎に設置、テストポイントで電流測定。基板毎テスター電圧測定でチェック出来る。10Aの場合は20mVとなる |
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LTC3780ボードの改造 チップ抵抗40~50mΩを追加 コイルの巻き数は16tと18tが混在する。 巻き数は16Tに統一する。コンバータとして出力電流重視なら16tとする。銅損は少なくなる。温度上昇も抑えれるか?リップル増加はあまり問題にはならない。販売時の画像で数えると16tの方が多い。 その他LTC3780ボードのチューニングについてはブログに詳細検討しました。 |
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LTC3780ボードの精密電圧調整 チップ抵抗追加の改造を行う(1/6Wカーボン抵抗でも可)多回転半固定VRに100KΩVRにチップ抵抗0805タイプ820Ωと13KΩを画像の様に半田付け追加する。 対象のサブバッテリーの充電指定電圧14.400V、14.460V等、組み込前に無負荷調整しておく。組込後でも調整は制御基板上のボードオンオフスライドSWでそれぞれ単独動作で調整可能です。 無改造では1mVレベルを合わせるのは困難です。テスターは5桁電圧計最低桁1mV、14.000V として表示できるもの。デジタル電圧計は1000円強で購入出来ます |
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組立前に基板毎に入念にチェックしておく事。 事前にボードの調整、必要なチューニングを済ませておき、最下段から組み立てる。 接続ピンは1.2φスズメッキ線を使用。ターミナルのネジ締め忘れ注意!、接続基板に半田付け。60W半田ごて使用。 組立後の不具合や故障基板の修理は分解が必要です。ピンは半田付け後数mm余裕を残しカットすると後日ピンを抜くとき楽に出来ます。ターミナルブロックのネジ締めは十分なトルクで締めておく。 |
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入出力基板にLTC3780ボードを挿入接続した状態。 LTC3780ボードのLEDはVoutに接続されているので制御基板上の青色LEDが1個であっても動作していないボードの赤LEDは全て点灯する。撤去した方が良い。 必要ならLTC3780の19PinにLEDを追加しても良い。 |
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入出力の端子は20A程度なので必ず2sq~3.5sq丸端子接続を2本以上で配線する事。短ければ1.25sqでも良い。 12AWGリード線付のヒューズホルダーを2本使いがお勧め。 |
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動作テスト 机上でテストは非常に難しいと思います。3基で最大入力電流は50A程度出力電流は最大45A程度となります。 テスト設備が無ければ実際にバッテリを接続しますが、入力電源は3最低50Aの物が必要ですがLTC3780基板を1枚毎オンオフ動作が制御基板上のスライドSWで可能です。14Aで0.5V以下の電圧降下で収まれば成功と言えると思います。実車搭載が可能になります。 20A程度の中華製電子負荷装置が購入出来ますが私はテスト中基板を2枚破壊させてしまいました。原因は過負荷負荷電流です。FET、LTC3780チップをダメにしました。電流制限領域では長時間動作さえない事、電子負荷入力端子100u程度の電解コンを接続する事。強制冷却などのテストが必要です。 通常であれば上記の様に50A以上の電源を用意し対象のバッテリー100AH程度を用意しなければなりません。昇圧モードのみのテストであれば入出力に負荷抵抗を接続する疑似テストが行えます。電源は20AでOKです。下記風景です。 簡易測定中。入力電流53.26A 出力電流44.4Aを記録しています。昇圧モード入力電圧12.6V出力電圧14.06V、強制空冷ヒートシンク温度は42℃・ほぼ最大出力 1基当たり平均14.8Aとなる。入力電流は1基平均17.75A。各基板がフルに作動していれば1基当たりの実際の出力電流も3基の和となる。冷却ファンは1基の9cm標準ファンのみです。。 本来はロガーデータでグラフ化する予定でしたが左端のLCDパネル表示の1行目入力電流2行目出力電流です。45A位で飽和した為分流抵抗を入れた結果較正せずに急ぎテストしたものです。この表示の138%アップとなり上記の急遽DCクランプメーターで測定したものです。大電流測定にはクランプ式が重宝します。 基板毎の出力電流は出力側接続基板のチェックポイントTP1、TP2、TP3の端子電圧を測定します。2mΩなので20mVであれば10Aとなります。 |
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ブログに1枚だけで50AH リン酸鉄リチュームイオンバッテリーを充電した記事を掲載しています。 |
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設置について
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動作測定 ブログ記事を見て下さい。 | |
計測 ブログ記事を見て下さい。 | |
実車テスト 2022/10/23現在未実施 SLE VERY ではオルタ能力不足の為2ボードで近日実施予定です。 | |
★まとめ
自作チャレンジされる方でモニターレポート頂ける方に制御基板生PWB、入出力基板生PWBを2022/12末まで無償提供いたします。お問合せ下さい。 |
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2022/10/20ページUP 2022/12/27記事追加更新 | |
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