如何完全不用管地将锂电池放到存储电压、不用额外供电、还能给手机充电的方案

vector090 · 发表于 2019-11-30 22:50

本帖最后由 vector090 于 2021-1-29 15:47 编辑

背景
当从飞场归来时，锂电池往往可能没用完，它们是需要放电到存储电压才好长期保存的，但出行前充了没用完的电量如果放给电阻或者灯泡白白发热烧掉的话有点可惜，所以市面上诞生了将航模电池转换到USB口的转换器，可以将电量给手机充电。但如果只靠转换器，没有低压提醒，一旦不注意，比如不小心一觉睡过去，起来基本上电池就报废了。如果加上BB响，倒是有提醒了，但被吓醒也不健康。所以需要有一种比较可靠又傻瓜式的方法，既能够将多余电量放掉、又能够将电量利用起来，还能够避免电池过放。

最小方案：
- ToolkitRC M6 充电器一个
- 转接线若干（需要自制。最终效果是要从XT60公头转成USB母头）

关键步骤：
1、【对电池进行保护】设置充电器的输入电压下限为锂电的存储电压。当锂电电压低于存储电压时，就让充电器停止输出，从而达到保护锂电的目的。
例如，对于3S电池，在充电器里设置输入电压下限为 11.5V，就可以保证锂电放电不会低于这个安全电压。

所以，有点麻烦的地方就是要根据电池的串数来设置电压下限。当然，如果手里大部分电池都是同样串数的话，也还好。

2、【对手机进行保护！！！】这点务必注意！！！必须设置充电器的输出电压为 5V，否则就要跟手机说拜拜了！！！而 M6 充电器是不存储这个设置的，也就是说每次进到充电器的“输出”功能、或者每次重新接上输入电源，初始电压都是 12V（！！！），所以务必每次要记得调到 5V！！！（Update: M6后续的固件支持保存输出电压了，会免去每次都人工调节，相对好一些，但仍应当在开启前人工确认，否则还是有烧机风险）

3、连上手机，就可以充电了。

注1：这个方案既可以给手机充电，也可以给任何USB设备输电（比如充电宝……）。
注2：充电器里的输出电流默认是 5A 没关系的，因为受电设备自己会限流，例如手机一般只会接受1A或2.1A，充电宝也同理。快充的可能高一些，未试验。

更安全的改进方案：
基于上面第2点：M6 充电器（旧版固件）默认输出电压为 12V 这个不安全因素，如果一块锂电用完了，取下来，换上第二块，默认输出又变成 12V ！手机可能会立刻 BOOM。太恐怖了！
为了安全和省心，再串上一个常见的 XT60转USB充电转换器，这样就万无一失了。这样 5V 输出电压都不用调，只要把锂电、充电器、转接线、XT60转USB转换器，统统接上就能用。
这样做的缺点就是多了一层转换，耗损也随之增加。但是安全，总比烧了手机好吧。

这个方案要补充的物料：
- XT60公头转公头的连接线（自制）
- XT60转USB充电转换器

更新：实测发现，虽然在输入电压达到设定值时，充电器会停止输出，但是如果一直连着充电器的话，充电器本身还是会持续少量消耗电池的电量，时间长了，仍会造成电池过放甚至报废的后果（别问我是怎么知道的

）
因此，萌生了第三种绝对可靠的方案的构思：
1、电池通过继电器（或者MOS管？）接入系统，系统在电池电压足够时，输出电流给接受端（手机等）
2、系统持续检测电池各串的电压
3、当系统发现电池电压达到存储电压时，断开继电器，直接将电池与系统进行物理断开，这样可以彻底杜绝电池的消耗。
4、由3可反推：在电池初始接入系统时，继电器是没有上电接通的，所以系统也没有电力进行工作。需要有一个开关触发，来闭合继电器，使系统进入工作状态。
具体实现方案：
对硬件了解不多，但最近在研究 arduino（做了一套仿真客机的爆闪灯），经过分析，认为它是可以胜任这个需求的：
1、如果用 arduino 的 5V 输出给手机充电，电流是不给力的（理论最高 400mA），但可以用输出引脚控制继电器，将电源输入打通给变压模块，从而给手机充电
2、用 arduino 的输入引脚，对接电池的各个平衡口，轮询检测电压，当电压达到存储电压时，断开继电器。从而断开了变压输出，也断开了自己的电源。
上述构想已经觉得差不多，就差动手实现。可能有人会觉得花力气抠门干这么点事情不值，但是个人认为：一方面帮助自己省去处理电池剩余电量的时间，二是虽然折腾但对自己解决问题的能力是一种提高。所以，后续若有时间实现以后会分享给大家。或者有心人可以一起来实现。