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本帖最后由 t3486784401 于 2023-10-29 22:02 编辑
【背景】
不知何时，海鲜市场出现了好多全新二手激光水平仪电池。售价平平，但看外壳做工还不错。
想来应该是有厂家更新换代，低价淘汰旧版本电池，几块钱的价格买个壳子也不错。
随手入一批，绿黑各半，打算研究一二。正面 DC5521 接口，背面内藏插接口：
巨大的 XX激光商标，生怕你不知道是激光水平仪的配件。
【电气改装】
初步测试电压，背面插接口 3.8-3.9v，正面 DC5521 口 3.4-3.5v.
按照仪器套路，背面口一般为仪器供电，需要直连电池；正面 DC5521 略低，目测包含充电结构，盲猜如下：
由于不打算用水平仪，改装肯定是无法避免。直接拧开螺丝看到电池的全貌：
和初步猜测基本一致，这电池带有保护板，一只 SS34 肖特基实现傻充。原理框图如下：
首先应该批判下这个电路，属于典型 “傻充” 设计：降压全靠肖特基，停充全靠 RB302 保护器。
这种电路配合简单的 5V 直流源（例如USB线），就能傻傻滴把电池充满，完全不在乎安全性。
不过这傻充的设计，倒是给改装行了方便：只需短接肖特基，就能获得双接口全功能带保护锂电：
不说质量咋样，单看这 PCB 做工就觉得还挺认真。索性在一个不拆件的位置无损改装：
反正是无损的，所有电池一并改了：
至此，成功将电池改装为 DC5521+背面插接双口充放电，集成保护板的电池组。
【保护测试】
电池内部集成了 RB302 保护板，过充、过放、过流能否正确动作，决定了改装的实际效果。
按着 RB302 的手册参数，执行极端充放电：
实测过充： 0.5A 充电至 4.30v，电池自动断开，过充保护有效；
实测过放： 0.5A 放电至 2.50v，电池自动断开，过放保护有效；
实测过流： 10A 电流表直接怼在电池上，电流跳了一下直接归零，过流保护有效。
至此，确认改装后的电池保护板工作正常，双接口都有充放电保护功能。
【容量测试】
电池虽然已改装完成，但我对电芯性能一无所知。只知道入手时均为 3.8-3.9v，存储电压良好。
瞬态电流可以触发 3.8A 过流保护，说明电芯没有干涸/高阻，但容量仍需测定。
手头没有专业的 EBD 之类玩物，但这不妨碍我粗测容量，有 Arduino 就啥都有了：
如图，测试采用恒阻放电方式。Arduino 差分采集 RL 端电压，实时换算电流，经 USB 由 PC 记录。
事后对记录的数据按时间进行累加，即可算得电池放出的容量。
按着 Ah 级别的容量进行估算，0.1C 放电大约需要几百 mA，大致选取 RL=10 Ω.
考虑到 18650 满电时接近 4.2v，对应约 1.8W 热功耗，选取四只 10Ω/1W 电阻混联：
电阻直接接在快插 DC5521 插头上，尽可能降低电流回路电阻。
差分采样从电阻根部附近取得，这样可以消除线路电阻对电压的影响，相当于手动版的四线测试夹：
整套容量测试系统如下，在可操作的范围内尽可能降低外界对 Arduino-ADC 的干扰：
硬件搭建好了，软件就是读取下电压+串口发送，Arduino-IDE 下并不复杂：
附上测试固件：
串口助手开起来，硬盘文件指定好就可以睡觉去了：
一觉醒来电池已经没电，赶紧翻翻数据，这才放下心来。丢进 EXCEL 当中慢慢算：
顺手画出电压(V)、电量(mAh) 走势曲线，虽然恒阻但整体效果不错：
一路测算下来，最终绿色电池 2377.7 mAh，黑色电池 2427.9 mAh，放电倍率约 0.16C.
至此，成功测得电池容量，约 2.3-2.4Ah 每组，电池一致性尚可。
【假货测试】
测得了电池容量，本应该开开心心吃一顿，结果转脸就不开心了：
2.3-2.4Ah 这个容量很尴尬，是双芯总容量，还是单芯配合沙土电池的结果？
在这片神奇的土地上，沙土电池、套娃电池不得不防：
再次拆开电池包，这次索性把电芯全拔出来兴师问罪，好在没打胶并不难拆：
电芯正负极焊点都很规整，单从外表上很难判断出是否装了沙子。
虽然剪开镍片测电压是最快的打假办法，但若电池本身并未作假，这样就毁坏了一个很好的电池包。
索性来点无损的检测，既要测出是否沙土电池，又不能毁坏现有镍片焊接。
于是想到了电流，如果能测得镍片中电流分布（例如霍尔头），就可以知道是否存在假电池；
更进一步，如果外界施加的电流足够大，甚至有希望通过毫伏表测得镍片压降，进而估算电流。
我手头的胜利 70C，毫伏档量程 600.0mV，分辨力 0.1mV，实测效果拔群：
趁电池没充满，给通一个不小的充电电流（这里取1.42A），万用表毫伏档测量镍片各点间压降，如图所示：
a. 测量公共B+点到电池正极片压降，均为 +3.0mV，说明两电池电流基本均衡；
b. 测量两电池正极片间压降，基本为 0.0mV，再次印证电流均衡的判断；
c. 测量镍片T型分叉点到电池正极片压降，位于 1.1-1.2mV 区间，与镍片几何形态基本符合，证实测量有效。
在安全的范围内调整电流大小，上述测得压降按比例增减，符合线性关系。
相同方法测试了剩余几组电池，压降均左右对称，证实电芯基本均衡，不存在假电池、沙土电池情况。
即每只 18650 大约 1.1-1.2Ah.
至此，无损确认电池包未使用沙土电池，每只 18650 大约 1.1-1.2Ah 容量。
【应用+收纳】
由于电池引出了非常通用的 DC5521 接口，因而使用起来灵活度很高。
首先是充电，抛开专门的 4.2v 充电头，借用成熟的变阻力手摇发电系统，即可畅快实现山洞摇电+储电：
在用电方面，支持单锂供电的模块全兼容，只需一根 DC5521 插头。给 Arduino 当个现场电池：
或者给我的 3AX31C 锗前级当个直流电源，音质妥妥冬日暖阳，没有丝毫杂音：
最后找个合适的旧布包，电池逐一收纳好，这下再不怕没电池用了：
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以上，无损改装了羊毛薅来的激光水平仪电池，在无伤条件下测试了一并参数，最终获得多块锂电模组。
为日常摇电、光伏储电、小实验供电提供了便捷又安全的锂电储备。
最后祝大家DIY顺利！
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雷达卡
发表于 2023-10-29 21:47:07
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千斤顶
发表于 2023-10-29 22:16:20
楼主
哈，毫伏档终于有用处了，看压降可以测试电池组里的假坏电池。
