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【方案秀】STM32L073锂电池8s主动均衡BMS 精华  

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Paderboy 发布时间:2016-5-5 14:38
本帖最后由 Paderboy 于 2016-5-5 15:08 编辑
' o, Z5 `% m) K6 A! p  E  `8 h: ?# {# K+ B: h  z; d# K
多谢与非网和ST 提供的超值STM32L073RZ-Nucleo 开发板。。这个是测试板是基于STM32L073RZ-Nucleo开发板为核心的,锂电池8s主动均衡管理控制器。。2 @; j$ \% W$ L) q5 M
) X# z9 f0 a/ ?- t# e' {
8 C1 V% w, y- ^- J( W* |: e+ C
因为时间有限,基于STM32L073RZ开发的测试是基于STM32F0系列的锂电池8s主动均衡管理控制器上直接移植过来的。
5 A0 i% n& F9 M5 Q& Y' I1 n使用了CubeMx+HAL实现了所需的所有功能。。这里要赞一个。。移植超级方便。。
3 ~% s2 e! \) P7 Q5 _  ?% i3 q1 W
8 H0 X. h. A7 F$ S- U) TL0和F0的差别主要是L0系列是低功耗版本,又集成了EEPROM。。所以只需要修改下数据存储。基本都可以通过Cube配置外设,直接移植了。。。。
. V8 ]6 p* d7 w$ W0 e( K$ x2 P" r% A5 S) [0 J3 t7 `4 e8 r3 l
最后用基于STM32L073RZ-Nucleo锂电池8s主动均衡管理控制器的演示视频。。因为只有晚上有时间移植。。所以测试时间比较短,光线也不好。还请大伙谅解下哦。。。。。
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先概述下主动和被动均衡的差异和利弊吧。。以下是个人拙见,有不对的陈述还请,大师纠正。。。。
% v6 y7 r1 {( Q, c0 K+ e5 y
. ~( p+ Z$ C' Y+ |5 T9 W目前市场上被动均衡的控制器可以说非常的多,主要是用电阻消耗掉多余的能量,来达到稳压% T. q6 f: q. X
保护单体电池不被过压冲坏(鼓包)。。如果能把需要消耗掉的能量,转移到低压的单体电池
; ]  X4 ?- @( r5 t/ z那样电池能量的使用效率可以有很大的提高。并且减少,发热对电池组的寿命影响。。。
) {; V5 S, W& B" r
- u0 o5 y% J, [+ }8 T锂电主动均衡控制器和被动均衡控制器的差异,主要是主动均衡控制器可以利用其他单体5 h9 }0 `8 i3 b4 Q" k7 {* u
高出的电压,使用DC隔离降压模块转移到低压的单体电池上。。所谓的"取长补短"达到均衡电池的同时又能提高电池能量的使用效率。一般的被动均衡控制器只能向下均衡(只能控制电阻导通发热)9 ?  [' N+ {: b1 z! K' \- X" w2 U
主动均衡的优点弥补的被动均衡的短板,可以向下充电补偿。把这2种均衡方式结合使用,可以
! _, R; X4 D1 X; E6 p' l, v提高均衡效果和发热量。。9 k' p3 M% P& |* _3 O- O' E
- O1 p- T: S" X% K  J
接下来说说,主动均衡工作原理。。使用巡检采样,得到所有通道里的电池组电压值,然后确定最大和最小的压差。。
5 ^! \' F  P* P+ S6 y; Q, _根据不同的压差判断使用主动或被动均衡。。每次只能均衡一个通道。。。
. D9 W  ?3 h/ f0 U0 a% e如果过压或者低压,达到了设置上限或下限。。直接关闭输入或输出通道。。以保护电池组。。
  \) b' }, F) S6 H( Q9 I; b5 m如果长期处于低压。。到达系统内部设定的下限。。会自动断开均衡控制器供电电源。。以保护电池组,不会被消耗所有的电能,导致电池组报废。。
2 X+ J6 F# C& M' A( n' p0 b0 W
4 F" ?6 S: B; b4 O; Q' g1 L5 j$ S  p2 u8 x9 B( O% B, J) D$ o
先来个项目框架结构---以及STM32L073RZ-Morpho硬件接口图:
* G, Y9 ]) o, L+ b: F) j STM32L073RZ_xm.png + J# _8 U' E) C. a2 `6 m! E
& B  p  T+ S6 b8 e
xnucleo64_revc_l073rz morpho.png
* l( g9 M5 l& c; ~接下来。。。先介绍STM32L073RZ-Nucleo配置:
' F; n1 t$ q. ?1 r% U7 a6 L0 p% W7 C1 B" f: \# _
1.配置系统主频32Mhz 使用内部晶振9 M4 G( w6 }2 U" {  t0 o: v1 {
1 u/ L5 |/ R0 ^' m  b0 M
2.配置PC13,PC14,PC15为中断按键,通过按键设置均衡参数
/ b$ j/ X6 v' w& l
# ^4 a# @3 f/ d8 D% F: \' b' q- q5 n; T. V3.配置SPI2+PC4,PB1,PB2,PB11为LCD控制显示输出
$ ?- j. _) ], @
: ^) V1 L" p' c" J$ `& b4.配置串口2作为Wifi或者BLE通讯预留接口。。空闲中断+DMA, @" N) P( j' G2 _" A, M
) P" K7 d0 U+ _3 t
5.配置ADC 4个通道,ADC1,ADC4内部温度和内部参考电压 用于电池电压和NTC温敏电阻的数据采样* j  c% w& L; r( d" s6 f$ v
- W3 h* p1 I# k5 K- h  k( Z
6.配置PC5,PC6,PC8,PC9作为电池单体通道逻辑切换控制(抱歉具体IC型号暂时保密)。。。+ M$ P: n; m# U! `3 q

3 V8 l% N3 Q- m7.配置PA11,PA12,PA5作为主动均衡,被动均衡和DC隔离供电低压保护控制。。; Q, L6 @$ w$ S, f: S
) o7 a- `& ]  u

' O% n5 f* a2 s  _- j1 Q: ` STM32L073RZ-BMS-07.png ! m4 Q6 }2 T+ B5 f' M6 M5 t6 N

* _2 Q  e7 s$ L  J9 j STM32L073RZ-BMS-08.png % K( X1 E) I7 C  R& ?

  t+ I8 r- G: A& u9 y$ Z* X STM32L073RZ-BMS-09.png ! s& E. e8 V+ W+ x& g+ H; Z
; L" E' k& ^5 ?4 m* ?* g1 y
STM32L073RZ-BMS-10.png ( r( w& ?# m; t: f6 x, k2 P1 `) h
$ h- i/ R$ p  l( s& y
STM32L073RZ-BMS-11.png 4 s8 r# \3 P& ^% K# V* W3 H0 e+ [
8 t3 i1 U5 t+ J* h& o, _# M
STM32L073RZ-BMS-12.png
& i) c* ]6 ?8 u8 |4 Q0 F# b' q# q& _% p3 R
以下是,部分的程序截图。。。抱歉(目前原理图和程序还无法分享。。还请见谅。。)
3 ^( G  w; Q5 e$ x' ~+ H3 v/ G4 d STM32L073RZ-BMS-01.png / O) F; O. e) g# B, t" E8 e- U) h

0 t9 E" r2 C' C7 z6 D STM32L073RZ-BMS-02.png 8 i! F" F' D. ]# l! v

1 f* @, k1 v; ~% C$ h2 A STM32L073RZ-BMS-03.png
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' X+ @( \5 ^; Z, u STM32L073RZ-BMS-04.png
( g: `9 h9 A( W0 X
" e9 E% j1 c& I6 }; [/ p4 d STM32L073RZ-BMS-05.png 2 c6 x$ Z/ Z" s$ M- _$ j+ s
5 i2 ^2 O8 a" Z
STM32L073RZ-BMS-06.png
; {, I; E. U/ p; a8 p! o8 u( `( O; w! S& z1 @# [* K

8 ^  h. _; A& t; y  `' `来几张PCB截图吧。。。
+ k& _3 m: ]% W6 C# y& K STM32L073RZ-BMS-13.png 9 I' R* I) a+ p. A$ O' Z3 B

, ~: r* v/ c: m5 K. `! O3 D* G# z STM32L073RZ-BMS-14.png
1 L! c6 X1 V: L8 j  M7 C
* D& M8 x! k# f, O( _0 u/ R STM32L073RZ-BMS-15.png $ ?  ]" v% @5 L) _* n  \

8 L: q. I. B- v! Z好了,最后实物测试截图。。
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IMG_20160504_214157.jpg
3 j& `$ i* J# D7 W1 F
; C$ B0 l3 n1 n1 K5 O0 x! r IMG_20160504_214230.jpg 9 i* b  U9 B2 F+ a* L

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* a+ T. w8 C( w) W4 e+ U2 g5 R# s" i9 p

+ n7 ?+ f7 w" F/ ?) z最后,来2张我基于STM32F0系列开发的BMS-16S铁锂主动均衡保护板。。应用中的截图。。。
9 K. |: \2 _1 R7 K IMG_20160505_135630.jpg % V  v- W. l! n: B
! u5 P& U$ l- m$ @' h; c: C
IMG_20160505_135654.jpg 2 L' g" e, n8 O- N

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子曰好人 + 10 很给力!

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收藏 10 评论76 发布时间:2016-5-5 14:38

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76个回答
Paderboy 回答时间:2017-2-17 21:25:05
watershade 发表于 2017-2-17 20:508 }+ \. D9 y( l7 ?' H
其实我对这里的光耦作用还是不了解很了解。什么叫做光耦通道切换控制。还有关键的一点,你是通过什么元件让 ...
+ l7 h/ p. X- Y' N
这不是普通的光耦。。是可以有一定负载能力的。。。光耦mos可以支持长时间的过载电流(例如 1a电流)。。就可以通过mcu配置通道,巡检采样电池数据,处理后给低压电池充电(通过隔离dc降压隔离后,再通过降压ic降到合适的电压,并到需要均衡的电池上(均衡时间由mcu控制))。。。。
xianrui198944b5 回答时间:2018-7-27 17:52:30
您好,读了您的帖子,应该是大体知道了原理,可是我想问您一下,通过光耦切换并联的DCDC隔离模块,那么这个隔离模块的输入电是从哪里取的?这种方式是不是属于有源平衡啊?采高补低的意思是不是纸的顶部平衡,还是电池单体电压高的流向电池单体电压低的?
watershade 回答时间:2017-2-18 14:21:05
Paderboy 发表于 2017-2-17 21:25: K* |. T$ i* @1 p6 x
这不是普通的光耦。。是可以有一定负载能力的。。。光耦mos可以支持长时间的过载电流(例如 1a电流)。。 ...
3 f( c' U- G5 ]+ |/ {% T: b9 i
谢谢讲解。我最初还说怎么没用MOS管呐。原来是这样。但是似乎光耦的价格科比mos管高多了
风子 回答时间:2016-5-5 14:42:27
围观大神
creep 回答时间:2016-5-5 14:48:09
Paderboy 大神好厉害!!
Paderboy 回答时间:2016-5-5 14:51:40
风子 发表于 2016-5-5 14:422 z$ w  H* b5 V( a# `
围观大神

  q: M* l  S- Y/ X0 b) n) U多谢,捧场。。
Paderboy 回答时间:2016-5-5 14:51:58
creep 发表于 2016-5-5 14:489 s. W) B4 o3 t+ c/ U( H0 c: o
Paderboy 大神好厉害!!

6 z) k. U3 k9 o; i3 }: ], W+ ?多谢,捧场。。
freeelectron 回答时间:2016-5-5 15:15:29
围观大神!
dearfar 回答时间:2016-5-5 15:19:34
厉害啊。功能不错。还带屏
Paderboy 回答时间:2016-5-5 15:20:39
freeelectron 发表于 2016-5-5 15:15# X' H& j0 r& Y& Q8 g. ?$ [" _0 M
围观大神!

( ?/ N( T6 }, L# `$ ?# R+ S$ m多谢,多谢。。。
dearfar 回答时间:2016-5-5 15:20:58
那两排16个是什么元件?
Paderboy 回答时间:2016-5-5 15:23:24
本帖最后由 Paderboy 于 2016-5-6 13:41 编辑   q2 |' i8 h. S, j
farky 发表于 2016-5-5 15:196 H% x  H2 k5 N8 q
厉害啊。功能不错。还带屏
# L3 U  v, I# A6 S- d7 e
BMS要是不带屏幕就不爽了。。。这样非常直观。。。全部数据可以方便查看。。。。
Paderboy 回答时间:2016-5-5 15:24:50
farky 发表于 2016-5-5 15:20; s8 a2 c) T9 h; [
那两排16个是什么元件?

% w; l. ?6 b  q! }$ c  g5 R$ f光耦(通道切换)。。。目前可以支持800ma的主动均衡。。。。
jinglixixi 回答时间:2016-5-5 16:09:00
farky 发表于 2016-5-5 15:20
/ {4 i4 I7 @, w# A5 b5 n那两排16个是什么元件?

& L4 x- s% l  }: m9 ?0 u4 S应该是光隔。
tymaker 回答时间:2016-5-5 16:52:44
厉害,围观顺便支持下
Paderboy 回答时间:2016-5-5 20:59:55
geek1024 发表于 2016-5-5 16:52
* y& m0 q4 j& S2 r厉害,围观顺便支持下
7 s. z- z, T7 n; y' E
时光虫子 回答时间:2016-5-5 21:22:51
厉害,牛人
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