[OurDev开源充电器] 1a.OurDev开源充电器技术规格说明书(新版，更新时间11月18日)

Grant

网站充电器活动充电器规格

一、基本规格
1、电源提供两种输入方式，对于两种供电方式的选择使用手动切换：
    1)、支持7v～28v外接电源，MCU供电由DC－DC模块提供；
    2)、支持5v外接电源输入；

2、充电回路目前的版本使用Buck电路；  

3、MCU使用AVR Atmega32，同时提供CPU Pack连接接口。MCU使用CPU Pack方式放置，Pack板包含MCU的最小系统以及调试接口；

4、参考电压源使用TL431，Vref选择4V。

5、同时支持2节电池充放点，每节电池均使用独立的充、放电回路，并可单独控制；
   注：放电回路预留放电接口，为可控制放电电流大小电路预留；

6、电池种类支持镍镉(NiCD)、镍氢(NiMH)、锂(Li)；
    注：在电路设计上，标准配置对上述电池将仅支持单体，如有Pack需求，需手动修改供电和采样部分电路；

7、电池尺寸支持AA型，对于锂电池因尺寸过多，仅提供充电接口引线插座，使用者需自行手工连接；

8、对NiCd/NiMH电池使用脉冲方式充电，对于锂电池使用恒流方式充电；

9、提供最大温度保护，温度采样使用探头连接，对于Li电需手工安置

10、单节电池最大允许充电电流上限为2A


二、人机接口
1、LCD使用1602，目的是提供充电器在脱离PC环境下的电池信息显示和充电参数配置。
   由于并行接口的1602较易购买，确认支持LCD1602的4bit并行接口方式；

2、LCD指示每节电池的充电状态。
   提供信息包括电池类型、当前所处充电阶段、电池电压、充电电流、电池温度、当前累计已充电时间；

3、提供3个LED分别指示电源以及对应电池的充电状态指示。如使用LCD，该LED保留不焊接；
   电源指示LED为红色单色LED，电池状态指示LED为两个双色LED(红色和绿色)

4、提供6个按键(Up/Down/left/Right/Enter/Cancle)，用于在脱离PC环境下设置每节电池的充电参数，

5、每一个充电回路的充电参数保留在充电器MCU的EEPROM中，充电器上电默认调用的参数为前一次调电前最后一次保存的配置。
   通过LCD接口或PC配置可以恢复默认的定义充电参数，但在使用LED状态下不提供恢复默认定义参数功能；

6、提供RS232接口与PC通讯(RS232接口使用类似MAX232的IC，不考虑使用分立器件搭建)，允许PC端软件监控和修改充电器充电参数；

7、通过RS232接口向PC端软件提供充电数据，允许PC端软件时实监控电池状态；



三、充电功能
1、对过放电电池提供修复功能（需通过人工设定来实现）；

2、提供充电保护。包括最大充电时间、电池表面最高允许温度、电池最大电压；

3、可自动检测是否有电池放入充电插槽内（电压在0.4V～1.7V），并判断电池是否有效及提供电池短路保护（对于电压小于0.5V的电池可以认为出现短路或有故障电池，停止充电）并给出对应电池的LED指示信号。

4、对预充电电池提供预放电功能。使用该功能，充电器将以300mA～400mA的电流对单节电池进行预放电，放电的截至电压为0.8V（默认定义，可通过按键或串口修改）。预放电电路的电流大小仅由放电硬件电路提供，整个放电过程不对放电电流大小进行控制 。；

5、整个充电阶段分为预充－>快充－>补充－>涓流四个阶段   

6、对于NiCD/NiMH，充电过程中充电时序使用脉冲方式。充电时序为436mS－>16mS停－>32mS采集数据－>16mS停(默认定义，可通过按键或串口修改)；对于Li。充电过程使用恒流方式；

7、快充充电电流默认定义为1.5A，对于其它不同规格的电池，可自行通过按键或串口修改；

8、当电池放入时的电压小于1.1V（默认定义，可通过按键或串口修改）时，电池进入预充阶段，预充阶段的电流默认250mA（默认定义，可通过按键或串口修改），在预充阶段当电池电压达到1.3V时电池进入快充；当电池放入时的电压大于或等于1.2V（默认定义，可通过按键或串口修改）时，等待30秒，并通过LCD显示，要求用户是否进入预放电设置，如果用户要求放电，放电将按照放电的默认流程进行放电；如果在30秒内，用户未给出指示，电池进入快充阶段，快充阶段的电流1.5A（默认定义，可通过按键或串口修改）；当放入的电池电压介于1.1V～1.2V之间，电池直接进入快充阶段。   

9、在快充阶段使用-△V(默认定义，可通过按键或串口修改)和△V0检测

10、电池充电过程中允许出现的最高端电压上限为1.5V，在充电过程中如持续2分钟出现超出上述电压范围，停止充电，直接进入涓流段阶。   

11、当判断电池为充满后，充电进入补充阶段，补充阶段将以200mA的电流在补充5min（实际需要的时间根据实测决定），然后进入涓流。涓流的电流为5mA～15mA   

12、Timesmax检测功能，对于部分无法充电的失效电池提供该项辅助检测功能。当充电时间超过4小时（以2100mAh的电池，1.2A的充电电流计算 2.1Ah*1.2*/1.2A=2.1H），能无法判断充满，结束充电。

13、全部默认定义的原始参数仅随固件版本的更新而更改，改参数存于Flash中，而不会放入EEPROM中。所有的参数都是可以更改的，可以支持用户个性化自定义。更改的参数会保存在MCU的EEPROM中，该参数不会因为固件的更新而被更改。但对于涉及到由硬件全都的参数，如最大充电电流的最大值是不允许用户更改的。





活动的工作分工
1、原理图设计
2、PCB布板
3、MCU固件
4、MCU端BootLoader程序
5、上位机软件
6、上下位机通讯协议
7、充电器功能测试



活动的组织：
1、各自对任务有兴趣的网友可以自愿报名，每一个任务中寻找2～4人的核心成员，由核心人员各自组织自身负责的任务，定期在论坛上提供工作的进度以及遇到的问题；对于每个任务小组自身的组织联络方式活动规则本身不做限制，但负责任务的核心成员有义务随时将各自负责的任务小组遇到的问题在论坛上及时反映，一便任务协调人员及时调整。

2、由Cocal来负责任务、任务与任务之间的工作协调，Grant来负责任务的技术规范、任务与任务之间的技术接口；

3、为了尽可能使更多的有兴趣的网友能参加活动，并在活动中得到收获与乐趣，第一版的PCB将会按照实际参加的全部成员数量来统计、制作。




CPU Pack的外接引脚定义：

1、电源引脚 5V和GND  2个
2、电池电压 ADC      2个
3、电池电流 ADC      2个
4、电池温度 ADC      2个
5、充电控制 PWM      2个
6、放电控制 PWM      2个 (或两个I/O，需要两个PWM是希望以后能够扩展可控制的放电电路)
7、6个按键  ADC      1个
8、LCD1602  I/O      6个 (4个数据线与LED复用，LED共2个双色LED，分别为红色和绿色)
9、RS232通讯接口     2个
10、Vref参考电压     1个

实际需求共计22个，Pack为保证机械结构稳定，将会使用两个1.27mm间距双排插座。  排座引脚定义如下：




                 PIN1                          PIN2

           5V -- 1   2-- GND         Charger_1 --1    2-- Discharger_1
    Voltage_1 -- 3   4-- GND         Charger_2 --3    4-- Discharger_2
    Voltage_2 -- 5   6-- GND               RxD --5    6-- TxD
    Current_1 -- 7   8-- GND         LDC_Data7 --7    8-- LCD_Data6
    Current_2 -- 9  10-- GND         LCD_Data5 --9   10-- LCD_data4
Temperature_1 --11  12-- GND            LCD_CS --11  12-- LCD_RS
Temperature_2 --13  14-- GND           LCD_R/W --13  14-- NC
          Key --15  16-- GND                NC --15  16-- NC
         Vref --17  18-- GND                NC --17  18-- NC



CPU Pack机械结构暂定。




CPU Pack电路上需要包含的电路：
1、复位电路
2、JTAG电路
3、外接晶振
4、ISP接口

注：由于在新的分工中增加了BootLoader的功能，因此Pack上仅预留ISP接口，但不会焊接该接口插件，有需要的自行焊接。

Grant

对于任务分工有兴趣参加的网友，请注意，这里我认为接受每一个人同一时间只能参加一个任务的核心成员报名，任务的非核心成员允许一人多报参与。

这样做的目的是集中大家各自认为自己最擅长的技术，同时也更多的增加参与的人数，避免参与人员工作牵扯过于复杂，影响整个项目的进度。在任务安排这一点上请大家理解，毕竟这样的合作还是第一次，我也是摸着石头过河，没有什么可以参考的先例。

对于每个任务的核心成员名额暂定2人～4人，非核心成员人数不限。大家在报名的时候最好能够注明各自在任务领域的经验。由于是网络，对于所有的报名成员由于我、Cocal、Armok可能不能做到全部了解各自最擅长的方面，因此在确认核心成员的时候只能根据各自报名提供的资料片面判断，如有不当请理解，欢迎毛遂自荐。

Grant

感谢大家的支持，我本人不会以分配的方式来操作整个任务安排，我希望大家能够毛遂自荐、或大家推荐。


我本人原则上会参加全部的技术部分任务，但我仅会作为非核心成员，目的只是掌握目标的方向。因为我不想因为我自己的技术思维定势对各组的核心成员的创意产生不适的影响。

lvhaian

终于看到定稿的规格了，行！

开工吧。

希望参加的人可以在人员分配里面选择一下自己的角色吧。


需要大家共同努力拉

我带个头吧：

报名参加

1、原理图设计
3、MCU固件  
5、上下位机通讯协议  
6、充电器功能测试

如有人员调配冲突，除了上位机之外可以随机调配。

martin7wind

报名，热切期待Grant分配任务


愿意报名：

1 硬件原理设计，
3 MCU固件，
5 上下位机通讯协议
6 充电器功能测试

chengjia535

报名参加。

1、原理图设计  
3、MCU固件  
4、上位机软件  

服从调配！

（我的技术水平比较一般，不知道可不可以参加？）

mljda

报名。非核心充电程序。

gcc-1602+键盘
gcc-通信程序（通信协议没弄过。跟着前辈走，改写gcc版代码没问题）
vb版上位机（按主力思路编写。方便自己学习

新手。可以打杂～

mowin

心里没底，也跟着报名了。估计自己只能在原理图和MCU固件部分帮一点小忙。

STM32_PLC

先报名吧

可接受工作：
3、MCU固件
5、上下位机通讯协议
6、充电器功能测试

bill

冲电器关注很久了,说实话我希望她早日成功,但是到了现在(有一个月了吧),连原理图都还不知在哪里,一环扣一环,后面的就更不用说了,虽说是开源,大家都是网上交流,也不要拖的太久,要一股作气的搞定,拖的越久越没劲
  关于21IC上面的言论,没有必要去理它,多做些实事是正道

armok

【9楼】 bill,

正因为一环扣一环，所以就不能急。

到目前为止统筹得很好。这个开源项目一定会搞得漂亮，大家就放心吧。

guaizima

今天才看见规格书.要是通讯接口改成USB就好了.现在笔记本上都没有了232接口了,甚至有些台式机也开始放弃232了.

Grant

还是买一个USB to RS232的线吧，我的本本就是这样用的。目前只是希望尽快做出一个最基本的硬件平台，选用的MCU资源比较低，不会带USB Device。也许后续底版本会有，之前说要用MCU Pack也是考虑到类似的问题才支持的。

shalixi

只考虑充电器部分的设计，在项目负责人弄清充电器的技术条件和各种电池的充电方式和要求后，有以下工作要做。
1.可以控制输出电压的开关电源电路。
2.可以适用各种电池的接口电路。
3.可以提供安全的电路保护电路。
4.以MCU为核心的控制电路。
5.人机接口电路。
6.工作软件设计。
7.机械结构设计。
不是自己一竿子到底的原理图草图，是一套实实在在的指导生产的工程图、工艺规程、技术规范和试验规程。是产品，不是能用即可，要好中求好，好中求省。项目方案至关重要，对项目负责人的要求高。时间不会短，如果有现成的样机借鉴时，会快一点。准备工作长一点有好处。

lvhaian

To:【13楼】 shalixi

呵呵，为什么需要工艺规格，为什么需要知道生产的工程图，不解！

好像我们没有打算做产品呀?!

oimcu

不知还能不能报名，热切期待分配任务


愿意报名：

1 硬件原理设计，
3 MCU固件，
5 上下位机通讯协议
6 上位机软件（假如用VB的话）
7 充电器功能测试

本人水平不高，但想参加打打杂什么的，不知是否可以。做过C51的项目，对avr有些了解。
关注中

shalixi

To;lvhaian 安哥.
不做产品能提高，没有市场鉴别，怎么能说好坏。

lvhaian

To: 【17楼】 shalixi

每个人看法不一样，你的想法是对的。但是我们的想法也未必是错的。

举个例子，一个人自己 DIY 出的一个装饰品，给自己家里面装饰个墙角用的，难道一定要开了模具，批量使用后大家都觉得好之后这才是个好的工艺品呢。

我觉得作每一件事情的目的只要能从中得到自己想要的就可以算成功了。

shalixi

有道理，做作业。但很难做到有始有终，担心会不了了之。我的作业也做了不少。

tywood

请问已经有人认领PCB设计了吗，本人在PCB工作混过，还没做过真正的产品，几年前考取电子相关的研究生，做毕业设计的时候做不出来，没得到毕业证，之后一直没找工作干，在这个论坛学习了AVR单片机，自己也做过一些简单的板子玩。我现在整天都有时间，不知道够不资格来参加项目，来帮你们画板子？也不知道有没有老板要招我这样的人，大家如果有这方面的消息赶紧告诉我啊，希望能在过年前确定工作，过完春节好去打工了，已经没有钱吃饭了:(
本人e-mail:tywood at 163.com
QQ:396491791(一般在陷身状态，没脸见人:()
要我画板说一声。
小声问一句：为什么要用双电压的运放，单电源的不行吗

zhuo17

我用的蓝牙鼠标
电池用的好快乐

正想做个充电器用

自己用的功能不要这么多

我还是菜鸟一个
呵呵

楼上的 功能很不错啊
努力

sunxiaofei

大家好！
同学介绍我来这里的，很高兴认识大家！
我是新手，技术比较菜，不过很乐意为大家做点什么。

关于电池充电器，我将我仅有的一点知识积累和大家分享：
1、Ni-Cd和Ni-MH充电电池相互兼容，恒流充电最为适合；
2、Ni-Cd和Ni-MH充电电池均有不同程度的记忆效应，因此在充电时必须将电完全放完；
3、关于充电电流，应控制在C/10-C/20之间（C为电池容量），快速充电对电池寿命有影响；
4、关于充电终点的检测：只有负斜率和温度检测是准确的。Ni-Cd和Ni-MH充电电池在充电过程中端电压在不断上升，当到达充电终点时，电池端电压开始下降，检测这个斜率开始变为负的终点；在充电过程，电池温度不断升高，当到达充电终点时，电能不再转化为化学能，而全部转化为内能，此时温度开始急剧升高，检测这个斜率变陡的终点。这两种检测法都是准确的，优秀的充电器这两种检测方法同时使用，只是温度检测的传感器的放置位置需要仔细琢磨一下；
5、关于放电终点：通过端电压检测电池是否充满和放完是不准确的。一个较为准确检测电池放电终点的办法是ΔI/ΔV，放电电流增量比端电压增量法，不过这也只是个定性判断，无法做到定量。
6、关于锂电池的充放电：锂二次电池目前商品化的主要有锂离子电池，锂聚合物电池和锂金属电池。这三种电池的充放电均是非线性的，因此只能用专用充电器对其进行充放电。不正确的充放电会导致电池损坏甚至爆炸！锂电池对电压有十分严格的要求，在充电器和锂电池之间串联电流表测量电流都有可能使锂电池两端电压超过要求导致爆炸！锂电池使用不当十分危险！因此没有见商品化的5号锂二次电池。所以十分不建议将锂电池充电集成到该充电器中！（当然，也不是每次不正确的充放电都回导致锂电池的爆炸，如果每个都会爆炸那是炸_弹，但是一万里面炸一个对于民用品来说就不行）

armok

欢迎【23楼】 sunxiaofei  加入我们的项目中。

litteworm

欢迎 谢谢你的资料

sunxiaofei

关于充电时间的计算： 充电时间（h）=电池容量（mAH）÷充电电流（mA）÷η
η为充电效率，对与Ni-Cd电池，取70%；对于Ni-MH电池，取80%。

sunxiaofei

我觉得还有一个地方需要加以考虑。由于Ni-Cd和Ni-MH均有记忆效应，一旦充电过程中发生断电，然后供电恢复继续充电，那么就会使电池产生记忆效应。所以是否能把这样的功能设计进去，就是充电过程中发生断电（此时电池未充满电），供电恢复后不对电池充电。

当然，还有很多需要考虑进去的因素（如：用户需要使用电池，不等电池充满就拔下电源等）。

powerwave

(原文件名:ttt.jpg)

多个数码管和按键共用电路

powerwave

啊！！发错地方了

fickle

我想多句嘴。

是否考虑采用 ti 的c2000系列MCU？因为有HRPWM控制功能，分别率可以做到18位。

tie343918860

打酱油滴