Ladegeräte für 2-zellige Lithium-Akkus, die sich selbst organisieren: Sie kommunizieren per Funk, entscheiden, wer wann lädt, und ermöglichen mehreren Ladeplätzen, sich ein Netzteil zu teilen.
Wenn mehrere Akkus am selben Netzteil geladen werden sollen, kann das gleichzeitige Laden den verfügbaren Strom überschreiten. Man braucht Ladegeräte, die sich untereinander abstimmen: Jedes überwacht seinen eigenen Akku, aber geladen wird immer nur von einem Gerät zur Zeit.
Deshalb haben wir Firmware und Elektronik eines intelligenten Ladegeräts entwickelt: Jedes Ladegerät ist ein kleiner Knoten auf Basis des ESP32-C3 mit dem Ladechip TI BQ25887, und alle Knoten bilden ein Funknetz ohne zentrale Einheit.
Kurz gesagt: Ladegeräte einschalten, Akkus anschließen, und das System organisiert sich selbst. Keine Kommunikationsverkabelung zwischen den Ladeplätzen und keine zentrale Steuerung zu konfigurieren.
Der BQ25887 von Texas Instruments ist ein Ladechip für Li-Ionen-Akkus mit 2 Zellen in Reihe, der von einem 5-V-USB-Eingang aus arbeitet und die Spannung mit einem Boost-Wandler erhöht. Er hat einen integrierten Zellenausgleich, sodass beide Zellen auf derselben Spannung bleiben und der Akku länger hält.
Die Ladegeräte kommunizieren über ESP-NOW, das Funkprotokoll von Espressif, das ESP32-Geräte direkt und ohne Router verbindet. Alle paar Sekunden sendet jeder Knoten einen Heartbeat mit Akkuspannung und Zustand und führt eine Tabelle der anderen Ladegeräte in der Nähe.
Anhand dieser Informationen entscheidet jeder Knoten selbst, mit einem Zustandsautomaten:
Nach dem Einschalten hört er das Netz ab, um zu erfahren, ob schon jemand lädt.
Der Akku muss geladen werden: Er wartet, bis der Ladeplatz frei ist.
Niemand sonst lädt: Er aktiviert den Ladechip und informiert das Netz.
Akku voll oder außerhalb der Grenzwerte: Das Ladegerät bleibt aus.
Sind zwei Ladegeräte gleichzeitig bereit, gewinnt anhand der Adresse immer dasselbe, es gibt also keine Konflikte. Wird ein Knoten ausgeschaltet, bemerken das die anderen innerhalb weniger Sekunden, und der nächste ist an der Reihe.
Jedes Ladegerät hat eine integrierte Webseite. Nach dem Einschalten öffnet es für eine Minute ein WLAN: Verbindet man sich mit dem Smartphone, öffnet sich das Dashboard von selbst, ohne App-Installation.
RISC-V-Mikrocontroller mit WLAN und ESP-NOW-Funk, in C++ programmiert.
EspressifBoost-Ladechip vom 5-V-USB für 2 Zellen, mit Zellenausgleich und integriertem ADC.
Li-Ion 2SFunknetz ohne Master: regelmäßige Heartbeats und eine Tabelle der benachbarten Ladegeräte.
Peer-to-PeerAccess Point und Captive Portal: Das Dashboard öffnet sich auf dem Smartphone, ohne App.
WLANFirmware und Webseiten werden vom Server aktualisiert, jede Datei wird geprüft.
SHA-256Ständige Überwachung der Firmware und automatischer Neustart bei einem Hänger.
ZuverlässigkeitWir entwickeln Firmware und Elektronik für Ladegeräte, Batteriemanagement und vernetzte Geräte. Erzählen Sie uns von Ihrem Projekt.