ESP Battery Protection Board

乐鑫系列电池保护板

描述

• 基于 乐鑫 芯片 和 DVC1006 AFE芯片实现的 4S 电池保护板
• 设计电流 50A, 单接线端子最大80A 2路并联理论160A, 单NMOS管 理论可以120A 4路并联, 具体由用户决定
• PCB 板厚1mm, 4层, 阻抗线到铜距离5.5mil 叠层JLC0410H-3313, 理论上天线部分阻抗是在49.7549Ω
• 库仑计区分充电和放电
• 配置电池容量, 通过库仑计, 可计算剩余供电时长, 后期会添加网络UPS功能
• 后期添加 点灯 & 巴法 & MQTT 对接服务器, 用于后期米家/信息展示
• V1.0 - 不再维护
  • 芯片 ESP32C3-FN4
  • 预留有主动均衡接线口和开关
  • 剩余1个IO 和 1路USB IO 未使用
  • 提供 2 路 IO 输出, 可以用于按键和主动均衡(AE)开关
  • 淘宝BOM成本大概在 RMB:30
• V1.1 修改如下
  • 芯片更换成 ESP32S3-FH4 / ESP32S3-FH4R2
  • 电容式主动均衡电路(依次搬运方式)
  • USB 接口 (用于实现UPS功能)
  • 屏幕 接口 (用于显示信息,建议上ESP32S3-FH4R2)/外扩功能-可选)
  • 预留IPEX4座子, 通过焊接电阻跳转
  • 提供 1 路 IO 输出, 可以用于按键
  • 淘宝BOM成本大概在 RMB:40
• V1.2
  • 修复监控电压偏差问题
  • 修改采样电阻封装大小

功能

• 基本的 过压、欠压、过充、过放、短路 由 AFE 芯片提供保护
• 充电&放电开关
• 电池电压信息采集
• 温度采集(3950/10K)
• 输出/充电电流采集(未校准-误差±1%)
• 电池容量相关的记录以及电流、电压、温度、充放电容量的时间轴记录(每日&累计分开)
• 依赖于记录的电池容量循环次数的电池健康度(SOH)
• 页面配置和信息展示

硬件调试进度

• 1. 硬件焊接
• 2. DC-DC测试
• 3. MCU部分测试
• 4. IO口测试
• 5. AFE芯片测试
• 6. NMOS管测试
• 7. 被动均衡测试(抛弃, 若是电池组内阻差距较大时, 关闭被动均衡也会由于电压差而触发)
• 8. 主动均衡测试

软件调试进度

• 1. 无线功能
• 2. 指示灯控制
• 3. AFE芯片信息采集和控制
• 4. AFE采集信息记录(1天(分级1440)-秒级(60)-分级(60)-时级(24)均值记录) (每日覆写)
• 5. 库仑计(累计和每日)
• 6. 日志记录(RAM部分)
• 7. 日志记录(FLASH部分) - 使用开源库 FlashDB
• 8. 信息记录(FLASH部分) - 依赖 NVS
• 9. 屏幕信息显示 - 使用开源库 LVGL 官网
• 10. 低功耗相关(使用动态频率-降低功耗)
• 11.低电量/按键关闭 WiFi & 均衡, 进入定时休眠唤醒保活AFE , 充电恢复
• 12. Web服务器 与 API 控制
• 13. 页面编写

页面调试进度

• 1. 当前电压、电流、功率、外部温度、AFE温度、启动时间
• 2. 累计mAH、累计mWH、当日累计mAH、当日mWH、
• 3. AFE提供的状态
• 4. 每节电池电压
• 5. 采集信息记录的图标显示(可选择 电压/电流/功率/外部温度/电池电压 和 分级显示:60秒/60分钟/24小时/1440分钟(1天))
• 6. 配置信息-WIFI功能
• 7. 配置信息-AFE配置以及电池信息配置
• 8. 配置信息-OTA页面 - 上传文件升级 以及 OTA服务 器配置
• 9. 配置信息-服务器配置
• 10. 适配 手机布局 以及 PC/平板布局

更新

• 2025/1/21 (未打板测试)
  • 更换状态指示灯为ws2812b-x 2020封装
  • 新增 1个Power指示灯 和 1个按键
• 2025/3/8 (未打板测试)
  • 去除多余的采样电阻, 只保留1个, 电流采样线从电阻引出
  • 4个接线柱中心掏空, 做成多层焊盘
• 2025/8/2 发板 V1.1
• 2025/8/8 焊接 V1.1
• 2025/8/9 代码适配 V1.1 并测试, 代码问题修复
• 2025/8/9 22:19 正式发布第一个版本固件 - 基础功能正常
• 2025/8/17 屏幕驱动 和 UI

预览

外壳渲染展示

外壳渲染视频

乐鑫系列电池保护板-外壳展示

UI 演示视频

乐鑫系列电池保护板-屏幕UI演示(不带设置页)

开源链接

固件代码: https://gitee.com/maplerian/esp-bat-pb-idf/tree/master
页面代码: https://gitee.com/maplerian/esp-bat-pb

V1.1 : 第一版本已正式发布到gitee上 /bin/1.0/production.bin 0x00

提示

PCB中, MOS管的B0未与MCU部分的B0相连, DRC中两个B0未连接的错误请无视

CRSS037N10N 可用 NCE60H10K 替代 成本降低 8块, 也可以降低个数来降低成本(峰值电流会降低)
电容耐压需求: EG2104 和 DCDC 输入电容需要 25V耐压