基于物聯網的電池組均衡充電與監控系統
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電池組中每一節電芯的均衡充電，對滿足系統性能要求、最大化電池使用壽命至關重要；而對溫度、電流與電量的持續監控，則能保障電池安全、高效運行。傳統充電器與電池管理系統（BMS）雖能提供基礎均衡與保護功能，但往往缺少實時無線監控能力，無法遠程查看電池狀態與健康狀況。
本基于物聯網的均衡電芯充電器與監控系統，是一款緊湊、實時的電池管理方案，適用于1S–4S 串聯鋰離子 / 鋰聚合物電池組，電壓范圍約3.7V–14.8V。它可精準監測：
各單體電芯電壓
各電芯溫度
電池組總電流與功率
荷電狀態（SoC）
電池組整體健康狀態
物料清單（BOM）
| 元器件名稱 | 位號 | 數量 |
|---|---|---|
| 10kΩ 電阻 | R1–R5、R7、R9、R12 | 8 |
| 47kΩ 電阻 | R6、R8、R10、R11 | 4 |
| 10k NTC 熱敏電阻 | S1–S4 | 4 |
| INA219 電流傳感器 | S5 | 1 |
| IndusBoard COIN V2 主控 | U1 | 1 |
| 2S/3S/4S 多串 Type?C 充電模塊 | U2 | 1 |
| 4 節 18650 電池座 | U3 | 1 |
說明：U2 為外置充電模塊、U3 為電池座，電路圖中未畫出。
系統功能與界面
所有采集數據會在響應式網頁儀表盤上實時展示：
各電芯電壓實時折線圖
顏色狀態卡片（綠色 = 充滿、紅色 = 電量極低）
直觀電量指示條
支持 1S–4S 配置切換、適配不同電池化學體系與容量
可工作在STA 模式（連家庭 Wi?Fi）或AP 模式（自建熱點）
圖1：作者在測試中使用的原型
電路原理與工作方式
本系統以 IndusBoard COIN V2（ESP32?S2） 為核心，搭配 NTC 測溫網絡、多串 Type?C 充電模塊、INA219 電流傳感器及無源器件，實現電壓采集、溫度監測、電流測量一體化。
電芯電壓采集
每節電芯獨立分壓采樣（10k+47k 電阻分壓），將高壓降至主控 ADC 可測范圍，估算荷電狀態（SoC）。如需更高精度，可改用庫侖計專用計量芯片；本設計為簡化與低成本，采用電阻分壓方案。
溫度監測
每節電芯貼裝 10k NTC 熱敏電阻（用導熱膠 / 導熱膏確保熱接觸），實時監測電芯溫度。
總電流 / 功率測量
INA219 接電池組主回路，測量充放電總電流與功率，實現性能監控。
圖2：電路圖
軟件設計
軟件基于 Arduino 框架 開發，適配 IndusBoard COIN V2（ESP32?S2），使用庫包括：
WiFi.h
ESPAsyncWebServer.h
Wire.h
Adafruit INA219 庫
圖3：配置Wi-Fi的代碼片段
核心功能
雙 Wi?Fi 模式
STA 模式：連接已有路由器
AP 模式：自動創建熱點（無路由器也可直接訪問）
異步 Web 服務器
用 HTML+CSS+JavaScript 搭建無刷新實時儀表盤，固件通過 ADC 讀電壓、I2C 讀 INA219 電流，持續處理并推送數據到前端。
固件流程
配置 Wi?Fi 賬號密碼
定義電芯串數（2S/3S/4S 可靈活修改）
實現傳感器讀取函數：分壓算電壓、NTC 算溫度、INA219 算電流 / 功率
計算各電芯 SoC 與健康度
以 JSON 格式推送到 Web 儀表盤
圖4：計算IndusBoard COIN V2 I/O讀數的電荷、電流和溫度的代碼片段
組裝與測試步驟
將源碼上傳到 IndusBoard COIN V2。
上電，設備嘗試連接配置的 Wi?Fi；連接成功后，串口監視器會顯示儀表盤訪問 IP。
若 Wi?Fi 連接失敗，自動切換為 AP 模式，可用手機 / 電腦直連該熱點訪問系統。
按電路圖焊接 / 搭建電路，電芯貼好 NTC 熱敏電阻，電流傳感器接入電池組主回路。
同一網絡內瀏覽器輸入 IP，打開儀表盤，可配置：
電芯串數（1S–4S）
電池類型（鋰電、鎳氫等）
電芯容量
實時查看：總電壓、電流、功率、各電芯溫度、SoC、健康狀態。
典型實測數據（示例）
電池組類型：4S LiPo 2600mAh
電池組電壓：16.31V
充電電流：1530mA
平均功率：25W
荷電狀態：90%
健康狀態：一般（Fair）
各電芯參數：
電芯 1：3.982V，34.9℃，82%
電芯 2：4.066V，36.1℃，89%
電芯 3：4.090V，40.5℃，92%
電芯 4：4.151V，40.4℃，96%
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