基于物联网的电池组均衡充电与监控系统
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电池组中每一节电芯的均衡充电，对满足系统性能要求、最大化电池使用寿命至关重要；而对温度、电流与电量的持续监控，则能保障电池安全、高效运行。传统充电器与电池管理系统（BMS）虽能提供基础均衡与保护功能，但往往缺少实时无线监控能力，无法远程查看电池状态与健康状况。
本基于物联网的均衡电芯充电器与监控系统，是一款紧凑、实时的电池管理方案，适用于1S–4S 串联锂离子 / 锂聚合物电池组，电压范围约3.7V–14.8V。它可精准监测：
各单体电芯电压
各电芯温度
电池组总电流与功率
荷电状态（SoC）
电池组整体健康状态
物料清单（BOM）
| 元器件名称 | 位号 | 数量 |
|---|---|---|
| 10kΩ 电阻 | R1–R5、R7、R9、R12 | 8 |
| 47kΩ 电阻 | R6、R8、R10、R11 | 4 |
| 10k NTC 热敏电阻 | S1–S4 | 4 |
| INA219 电流传感器 | S5 | 1 |
| IndusBoard COIN V2 主控 | U1 | 1 |
| 2S/3S/4S 多串 Type‑C 充电模块 | U2 | 1 |
| 4 节 18650 电池座 | U3 | 1 |
说明：U2 为外置充电模块、U3 为电池座，电路图中未画出。
系统功能与界面
所有采集数据会在响应式网页仪表盘上实时展示：
各电芯电压实时折线图
颜色状态卡片（绿色 = 充满、红色 = 电量极低）
直观电量指示条
支持 1S–4S 配置切换、适配不同电池化学体系与容量
可工作在STA 模式（连家庭 Wi‑Fi）或AP 模式（自建热点）
图1：作者在测试中使用的原型
电路原理与工作方式
本系统以 IndusBoard COIN V2（ESP32‑S2） 为核心，搭配 NTC 测温网络、多串 Type‑C 充电模块、INA219 电流传感器及无源器件，实现电压采集、温度监测、电流测量一体化。
电芯电压采集
每节电芯独立分压采样（10k+47k 电阻分压），将高压降至主控 ADC 可测范围，估算荷电状态（SoC）。如需更高精度，可改用库仑计专用计量芯片；本设计为简化与低成本，采用电阻分压方案。
温度监测
每节电芯贴装 10k NTC 热敏电阻（用导热胶 / 导热膏确保热接触），实时监测电芯温度。
总电流 / 功率测量
INA219 接电池组主回路，测量充放电总电流与功率，实现性能监控。
图2：电路图
软件设计
软件基于 Arduino 框架 开发，适配 IndusBoard COIN V2（ESP32‑S2），使用库包括：
WiFi.h
ESPAsyncWebServer.h
Wire.h
Adafruit INA219 库
图3：配置Wi-Fi的代码片段
核心功能
双 Wi‑Fi 模式
STA 模式：连接已有路由器
AP 模式：自动创建热点（无路由器也可直接访问）
异步 Web 服务器
用 HTML+CSS+JavaScript 搭建无刷新实时仪表盘，固件通过 ADC 读电压、I²C 读 INA219 电流，持续处理并推送数据到前端。
固件流程
配置 Wi‑Fi 账号密码
定义电芯串数（2S/3S/4S 可灵活修改）
实现传感器读取函数：分压算电压、NTC 算温度、INA219 算电流 / 功率
计算各电芯 SoC 与健康度
以 JSON 格式推送到 Web 仪表盘
图4：计算IndusBoard COIN V2 I/O读数的电荷、电流和温度的代码片段
组装与测试步骤
将源码上传到 IndusBoard COIN V2。
上电，设备尝试连接配置的 Wi‑Fi；连接成功后，串口监视器会显示仪表盘访问 IP。
若 Wi‑Fi 连接失败，自动切换为 AP 模式，可用手机 / 电脑直连该热点访问系统。
按电路图焊接 / 搭建电路，电芯贴好 NTC 热敏电阻，电流传感器接入电池组主回路。
同一网络内浏览器输入 IP，打开仪表盘，可配置：
电芯串数（1S–4S）
电池类型（锂电、镍氢等）
电芯容量
实时查看：总电压、电流、功率、各电芯温度、SoC、健康状态。
典型实测数据（示例）
电池组类型：4S LiPo 2600mAh
电池组电压：16.31V
充电电流：1530mA
平均功率：25W
荷电状态：90%
健康状态：一般（Fair）
各电芯参数：
电芯 1：3.982V，34.9℃，82%
电芯 2：4.066V，36.1℃，89%
电芯 3：4.090V，40.5℃，92%
电芯 4：4.151V，40.4℃，96%
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