鋰聚合物電池充電器開源分享

描述

介紹：

我將向您介紹這款鋰聚合物 (Li.Po.) 電池充電器。它確實(shí)支持 2s1p 電池組，兩個(gè)串聯(lián)的 3.7V 元件，總共 7.4V。充電器進(jìn)行平衡，這意味著它一次為單個(gè)元素（電池）充電以獲得更好的最終結(jié)果。

關(guān)于 Li.Po 的一些事情。電池：

這種電池有兩條電纜：一條用于放電（您在此處連接“負(fù)載”，2 根線，較粗），第二條用于充電（您在此處連接充電器，3 根線，較細(xì)）。兩條電纜都將連接到充電器。如果你有一個(gè)“負(fù)載” ，你的電路或電器要連接到電池，你必須使用板上提供的 X1-LOAD 兩線 (+) (-) 連接器；由于保險(xiǎn)絲尺寸，電流不應(yīng)超過 2.5A。

警告：請勿打孔、切割或損壞此類電池。3.2V以下不要放電（3.4V更好），4.2V以上不要再充電。關(guān)于放電水平取決于您和您的“負(fù)載”。如果您不注意這些建議，您將面臨著點(diǎn)燃房屋并燒毀一切的嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)。這些是Li.Po的一般特征。電池！充電時(shí)不要放過電池。更好的是存儲(chǔ)一個(gè)Li.Po。電池裝在防火袋中，以便在發(fā)生火災(zāi)時(shí)丟棄。

在充電期間，“負(fù)載”將斷開（如果有）

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電路：

這個(gè)充電器照顧電池，它不會(huì)充電超過 4.2V。它通過穩(wěn)壓器散熱器和小風(fēng)扇來控制溫度。我們在穩(wěn)壓器 uA7812 和 LM317 上放置了 3 個(gè) TMP36 溫度傳感器，其中一個(gè)遠(yuǎn)程安裝在電池上（參見 X7-S3 連接器）。溫度升高超過風(fēng)扇啟動(dòng)的注意力閾值；更高的溫度會(huì)開始“減速” （充電電流更少）；還有更多溫度它開始 100% 風(fēng)扇速度，停止充電并播放聲音警報(bào)。它有一個(gè)用于聲音警報(bào)、LED 狀態(tài)和藍(lán)牙遙測的蜂鳴器. 當(dāng)您將外部電源連接到充電器時(shí)，它會(huì)通過繼電器斷開負(fù)載：有必要完全斷開負(fù)載，以免在充電過程中受到干擾，而且非常重要的是，因?yàn)樨?fù)載的 GND (-)，在平衡/充電期間，充電器也必須與電池的 GND (-) 分開。下圖顯示 3 線電纜串聯(lián)連接到兩個(gè)電池元件（電池），這意味著中心線作為減號(hào) (-) 和加號(hào) (+) 工作，具體取決于具體情況。GND (-) 是浮動(dòng)的，它不存在一個(gè)簡單的“共同點(diǎn)”。

充電和放電電纜

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該電路使用 3 個(gè)繼電器來斷開負(fù)載并切換電池。軟件一次檢查一個(gè)電池：如果電池電壓大于 4.18V（已經(jīng)充電），它會(huì)跳過充電，但如果低于 4.18V，則充電包括兩個(gè)階段：

• 第一階段，以高達(dá) 4.2V 的恒流充電

• 第二階段，恒壓（4.2V）充電，直到充電電流低于最大值的20%

兩相充電：恒流和恒壓

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我用的電池是2600mAh，30C，2s1p，7.4V。他們說你必須以最大 1C (2600mA) 為電池充電，但我決定在恒流階段僅以 0.2C (2600*0.2=520mA) 充電；在恒壓階段，最終的最小電流將達(dá)到 20% (520*20/100=104mA)。如果您的電池是 2s1p 7.4V 電池但具有不同的功率（2600mAh 或更多或更少），那么您必須在軟件草圖 (CBatt) 的開頭更改/指定此值，以便充電器以它的方式工作最好的。兩個(gè)多色 LED，每個(gè)電池一個(gè)，讓您知道充電狀態(tài)通過顏色從紅色變?yōu)榧t色/紫色，變?yōu)樽仙?，變?yōu)樽仙?藍(lán)色，最后變?yōu)樗{(lán)色（閃爍，長閃爍或穩(wěn)定），當(dāng)0-20％，21-40％，41-60％時(shí)。充電水平的 61-80% 或 81-100%。藍(lán)燈快閃表示加班（只是時(shí)間比預(yù)測長的信息）；藍(lán)色常亮表示電池已充滿電。如果電池完全放電，第一階段大約需要 5 小時(shí)，第二階段大約需要 1 小時(shí)。充電器啟動(dòng)時(shí)發(fā)出一聲“嘀”聲，第一個(gè)電池充滿時(shí)發(fā)出兩個(gè)“嘀”聲，第二個(gè)電池充滿時(shí)發(fā)出三個(gè)“嘀”聲，警報(bào)響起時(shí)發(fā)出許多“嘀”聲。

電路的核心是數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC MCP4725 + LM317 穩(wěn)壓器，當(dāng)然還有 Arduino Nano MCU。這三個(gè)集成電路共同為電池提供正確的電流和電壓。

在安裝HC-05 藍(lán)牙板之前，您必須將其速度設(shè)置為 38400 bps 。對于外部電源，我使用了開關(guān)電源，2A 和 15Vcc。

所有連接器均為 JST-XH 類型：“ X1-LOAD ”-> 將您的負(fù)載連接到電池必須供電的電路（可選，最大 2.5A），“ 2S Lipo BATT ”-> 電池放電 2 線電纜，“ X5- BAL ”->電池3線充電線，“ X9-12VFAN ”->12V小風(fēng)扇，“ X8-14/35V ”->外接電源15Vcc 2A，“ X7-S3 ”->到遠(yuǎn)程S3溫度傳感器裝上電池，“ X6-LED ”->到小LED板上。為了使 S1、S2 和 S3 溫度傳感器與元件接觸，我使用了小蹦極，如您在上面的主圖中所見。

30x30mm 12V 散熱風(fēng)扇

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充電器示意圖（www.diagrams.net）

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示意圖（下載以獲得更好/更大的視圖）

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藍(lán)牙遙測：

在充電過程中，您可以跟蹤“實(shí)時(shí)”每個(gè)階段，讀取充電器通過藍(lán)牙傳輸?shù)臄?shù)據(jù)：時(shí)間、充電水平、電流、電壓、狀態(tài)等。我構(gòu)建了一個(gè)簡單的藍(lán)牙應(yīng)用程序（使用ai2.appinventor.mit.edu ）你可以在安卓手機(jī)或平板電腦上下載安裝，我把安裝包BTMonitor.apk （還有.aia源代碼文件）放在文件下載部分。安裝好，將手機(jī)與充電器的HC-05藍(lán)牙模塊配對，啟動(dòng)，點(diǎn)擊“連接BT服務(wù)器”按鈕，選擇HC-05設(shè)備，讀取屏幕上的遙測數(shù)據(jù)。要停止?jié)L動(dòng)數(shù)據(jù)，請按“暫停”開關(guān)。在遙測會(huì)話結(jié)束時(shí)，按“斷開連接”按鈕。當(dāng)然，您可以使用另一個(gè)應(yīng)用程序來讀取遙測數(shù)據(jù)：只需要一個(gè)簡單的串行數(shù)據(jù)接收器，例如串行藍(lán)牙終端應(yīng)用程序。

BTMonitor App 讀取遙測數(shù)據(jù)

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遵循遙測數(shù)據(jù)含義：1) 以攝氏度為單位的溫度、電池、7812 和 LM317 穩(wěn)壓器、風(fēng)扇速度；2）cell 1正在充電，cell電壓，DAC電壓，充電電流；3）狀態(tài)已充電、正在充電、正在超時(shí)、正在報(bào)警、正在減速；4) 電池 1 開始時(shí)間（以分鐘為單位）、結(jié)束時(shí)間、初始電壓、最終電壓、預(yù)計(jì)超時(shí)、預(yù)計(jì)警報(bào)、預(yù)計(jì)剩余時(shí)間、充電狀態(tài)百分比；5) 與上述單元格 2 相同；6) 以分鐘為單位的實(shí)際時(shí)間；7) 恒流時(shí)調(diào)諧；14) 調(diào)諧(finalization)時(shí)恒壓。

遙測的解釋

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軟件（Arduino IDE 草圖）：

它還需要添加 2 個(gè)庫：I2C 通信和 DAC 可操作性所需的Wire.h和Adafruit_MCP4725.h 。

充電器軟件流程圖

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印刷電路板（PCB）：

我使用帶有大約 50 個(gè)小銅鉚釘（焊接）的雙面板來連接頂面和底面。我在家里使用 press-n-peel 技術(shù)通過熱“藍(lán)片”和墨粉轉(zhuǎn)移來準(zhǔn)備它。請?jiān)诰W(wǎng)上參考，或查看我的其他項(xiàng)目之一，如何在家制作好的 PCB。自己做，為什么不呢？在下載部分，您將找到準(zhǔn)備打印的兩個(gè)面等。對于小型 LED 板，我也使用了雙面 PCB；在這種情況下，我選擇了一些 SMD 組件只是為了獲得更多樂趣并開始研究這種“新”技術(shù)。

充電器板概述 (www.easyeda.com)

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LED 板概述 (www.easyeda.com)

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組件列表：

組件列表

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享受！