锂聚合物电池充电器开源分享

描述

介绍：

我将向您介绍这款锂聚合物 (Li.Po.) 电池充电器。它确实支持 2s1p 电池组，两个串联的 3.7V 元件，总共 7.4V。充电器进行平衡，这意味着它一次为单个元素（电池）充电以获得更好的最终结果。

关于 Li.Po 的一些事情。电池：

这种电池有两条电缆：一条用于放电（您在此处连接“负载”，2 根线，较粗），第二条用于充电（您在此处连接充电器，3 根线，较细）。两条电缆都将连接到充电器。如果你有一个“负载” ，你的电路或电器要连接到电池，你必须使用板上提供的 X1-LOAD 两线 (+) (-) 连接器；由于保险丝尺寸，电流不应超过 2.5A。

警告：请勿打孔、切割或损坏此类电池。3.2V以下不要放电（3.4V更好），4.2V以上不要再充电。关于放电水平取决于您和您的“负载”。如果您不注意这些建议，您将面临着点燃房屋并烧毁一切的严重风险。这些是Li.Po的一般特征。电池！充电时不要放过电池。更好的是存储一个Li.Po。电池装在防火袋中，以便在发生火灾时丢弃。

在充电期间，“负载”将断开（如果有）

 

电路：

这个充电器照顾电池，它不会充电超过 4.2V。它通过稳压器散热器和小风扇来控制温度。我们在稳压器 uA7812 和 LM317 上放置了 3 个 TMP36 温度传感器，其中一个远程安装在电池上（参见 X7-S3 连接器）。温度升高超过风扇启动的注意力阈值；更高的温度会开始“减速” （充电电流更少）；还有更多温度它开始 100% 风扇速度，停止充电并播放声音警报。它有一个用于声音警报、LED 状态和蓝牙遥测的蜂鸣器. 当您将外部电源连接到充电器时，它会通过继电器断开负载：有必要完全断开负载，以免在充电过程中受到干扰，而且非常重要的是，因为负载的 GND (-)，在平衡/充电期间，充电器也必须与电池的 GND (-) 分开。下图显示 3 线电缆串联连接到两个电池元件（电池），这意味着中心线作为减号 (-) 和加号 (+) 工作，具体取决于具体情况。GND (-) 是浮动的，它不存在一个简单的“共同点”。

充电和放电电缆

 

该电路使用 3 个继电器来断开负载并切换电池。软件一次检查一个电池：如果电池电压大于 4.18V（已经充电），它会跳过充电，但如果低于 4.18V，则充电包括两个阶段：

• 第一阶段，以高达 4.2V 的恒流充电

• 第二阶段，恒压（4.2V）充电，直到充电电流低于最大值的20%

两相充电：恒流和恒压

 

我用的电池是2600mAh，30C，2s1p，7.4V。他们说你必须以最大 1C (2600mA) 为电池充电，但我决定在恒流阶段仅以 0.2C (2600*0.2=520mA) 充电；在恒压阶段，最终的最小电流将达到 20% (520*20/100=104mA)。如果您的电池是 2s1p 7.4V 电池但具有不同的功率（2600mAh 或更多或更少），那么您必须在软件草图 (CBatt) 的开头更改/指定此值，以便充电器以它的方式工作最好的。两个多色 LED，每个电池一个，让您知道充电状态通过颜色从红色变为红色/紫色，变为紫色，变为紫色/蓝色，最后变为蓝色（闪烁，长闪烁或稳定），当0-20％，21-40％，41-60％时。充电水平的 61-80% 或 81-100%。蓝灯快闪表示加班（只是时间比预测长的信息）；蓝色常亮表示电池已充满电。如果电池完全放电，第一阶段大约需要 5 小时，第二阶段大约需要 1 小时。充电器启动时发出一声“嘀”声，第一个电池充满时发出两个“嘀”声，第二个电池充满时发出三个“嘀”声，警报响起时发出许多“嘀”声。

电路的核心是数模转换器 DAC MCP4725 + LM317 稳压器，当然还有 Arduino Nano MCU。这三个集成电路共同为电池提供正确的电流和电压。

在安装HC-05 蓝牙板之前，您必须将其速度设置为 38400 bps 。对于外部电源，我使用了开关电源，2A 和 15Vcc。

所有连接器均为 JST-XH 类型：“ X1-LOAD ”-> 将您的负载连接到电池必须供电的电路（可选，最大 2.5A），“ 2S Lipo BATT ”-> 电池放电 2 线电缆，“ X5- BAL ”->电池3线充电线，“ X9-12VFAN ”->12V小风扇，“ X8-14/35V ”->外接电源15Vcc 2A，“ X7-S3 ”->到远程S3温度传感器装上电池，“ X6-LED ”->到小LED板上。为了使 S1、S2 和 S3 温度传感器与元件接触，我使用了小蹦极，如您在上面的主图中所见。

30x30mm 12V 散热风扇

 

充电器示意图（www.diagrams.net）

 

示意图（下载以获得更好/更大的视图）

 

蓝牙遥测：

在充电过程中，您可以跟踪“实时”每个阶段，读取充电器通过蓝牙传输的数据：时间、充电水平、电流、电压、状态等。我构建了一个简单的蓝牙应用程序（使用ai2.appinventor.mit.edu ）你可以在安卓手机或平板电脑上下载安装，我把安装包BTMonitor.apk （还有.aia源代码文件）放在文件下载部分。安装好，将手机与充电器的HC-05蓝牙模块配对，启动，点击“连接BT服务器”按钮，选择HC-05设备，读取屏幕上的遥测数据。要停止滚动数据，请按“暂停”开关。在遥测会话结束时，按“断开连接”按钮。当然，您可以使用另一个应用程序来读取遥测数据：只需要一个简单的串行数据接收器，例如串行蓝牙终端应用程序。

BTMonitor App 读取遥测数据

 

遵循遥测数据含义：1) 以摄氏度为单位的温度、电池、7812 和 LM317 稳压器、风扇速度；2）cell 1正在充电，cell电压，DAC电压，充电电流；3）状态已充电、正在充电、正在超时、正在报警、正在减速；4) 电池 1 开始时间（以分钟为单位）、结束时间、初始电压、最终电压、预计超时、预计警报、预计剩余时间、充电状态百分比；5) 与上述单元格 2 相同；6) 以分钟为单位的实际时间；7) 恒流时调谐；14) 调谐(finalization)时恒压。

遥测的解释

 

软件（Arduino IDE 草图）：

它还需要添加 2 个库：I2C 通信和 DAC 可操作性所需的Wire.h和Adafruit_MCP4725.h 。

充电器软件流程图

 

印刷电路板（PCB）：

我使用带有大约 50 个小铜铆钉（焊接）的双面板来连接顶面和底面。我在家里使用 press-n-peel 技术通过热“蓝片”和墨粉转移来准备它。请在网上参考，或查看我的其他项目之一，如何在家制作好的 PCB。自己做，为什么不呢？在下载部分，您将找到准备打印的两个面等。对于小型 LED 板，我也使用了双面 PCB；在这种情况下，我选择了一些 SMD 组件只是为了获得更多乐趣并开始研究这种“新”技术。

充电器板概述 (www.easyeda.com)

 

LED 板概述 (www.easyeda.com)

 

组件列表：

组件列表

 

享受！