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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 # j3 [9 F) |3 ~, H

* d$ _4 z. S% m) V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。。
! Q  L+ E+ F' g+ F4 T6 `+ Z* S  x
7 C8 w( X& _6 Y/ u2 h
+ b+ p3 y, c1 {! O  a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。
$ y+ C" J: [1 E* |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。。8 P4 A' e0 b/ }& o4 i5 R6 P3 H

+ f# |% T+ b/ _# @6 C/ kL0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。。。。
" s4 j1 i% b% _. d# ]3 p2 m4 K5 `9 s6 ?8 {% G
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。。。。。
3 ~- A9 P# _; J! e" q/ J3 \7 A4 I
/ i) ]! e4 v, R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。。。。
4 s) c* W  v7 V/ f! j3 }) o4 d$ u, N+ G8 j# d4 O
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
7 S  K+ Y2 o; O' |6 t7 q3 W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+ Q$ I( f9 R' i( w1 f2 f' W
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。。。
1 t+ U4 \3 @  \& K8 N% j4 _- A
2 V" W; b/ _+ b+ ?" x, D0 A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
! w" ?* a( @3 K* S, r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)7 g9 W# x! u# r7 p
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
- ?: |7 A& b8 _3 K2 Z提高均衡效果和发热量。。/ T& f/ w* o! V; g3 |, O

$ [7 [" [9 H- X( y, N7 U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。。
9 t7 X! Y( I6 i+ w8 ~/ v! T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。。。" Q, P7 U  T8 X  {) j
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。。$ J  [5 @, x9 @0 v. R7 c. V
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。。
! G/ S. t9 z# r9 ~# M; C7 `; ?% @  T1 i# P* i
5 P' ^5 m% b: x5 s7 `
先来个项目框架结构---以及STM32L073RZ-Morpho硬件接口图:
6 H" [$ a% h; U" r5 D- d& c STM32L073RZ_xm.png , _0 `! z) g7 P. d

% B) }) Q$ H# r. h xnucleo64_revc_l073rz morpho.png ! j# J  U% N+ O) w: N8 i& E- I
接下来。。。先介绍STM32L073RZ-Nucleo配置:
! S. T# A8 y; n" H  U
7 Y+ X& b& o+ d2 O' y7 D1.配置系统主频32Mhz 使用内部晶振
" [' p, T/ i6 S% H7 D
% j$ p. c- q9 @1 s; m4 A! m6 n2.配置PC13,PC14,PC15为中断按键,通过按键设置均衡参数
( R; h8 M( m* p- v: l
8 j; j' G  ?; \* z, w3.配置SPI2+PC4,PB1,PB2,PB11为LCD控制显示输出4 i5 f" C$ N3 F7 @# P1 t

& f) D6 Q2 `% O' b3 {4.配置串口2作为Wifi或者BLE通讯预留接口。。空闲中断+DMA1 K+ C* B- t: o

: d1 K6 R2 Y6 x% Q8 x% d5.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
; g- S3 G- ]3 ]( k; c) V" Y0 N5 P0 a' e  G. h( j
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)。。。
9 u/ ^% X& Q8 S: R  l7 T% F1 ~4 x! V" f2 O# d( `# h
7.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。。1 Z, t+ ^8 s( t" G. {' \3 S

1 l# |' o, ]5 y. Q+ I9 q
/ I' }: T- o+ ~. G" X STM32L073RZ-BMS-07.png
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2 }" p9 H: [$ f5 w STM32L073RZ-BMS-11.png
$ P, F- p" F- L+ G# l9 r
& i3 U# n$ A9 Q9 H7 A STM32L073RZ-BMS-12.png ' c& r: C2 T7 A- \! D' _

& o0 v* Y( F7 V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。。)
, U5 O% ~: B9 d5 b8 C8 n STM32L073RZ-BMS-01.png
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  g: f: ?9 R( H6 y1 j2 b% }
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' c8 |# A# ^& T5 F8 K0 E8 t
! g: @  Y, }. M/ G" L* v STM32L073RZ-BMS-05.png 5 a5 }1 h( B' \/ ~

3 y& s' M: L- f% C5 n STM32L073RZ-BMS-06.png . W- E5 N# D8 C- j

' v+ w* v" H1 \# `5 e2 d) `" H- b; w# w
- A) f: ^" v/ P来几张PCB截图吧。。。) j4 V5 v, D* i- T4 e9 U0 W. S
STM32L073RZ-BMS-13.png
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& Y/ O  e3 ~; m8 L STM32L073RZ-BMS-14.png
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5 O, f, d5 H3 A: G/ O9 j! p STM32L073RZ-BMS-15.png 3 Y) z2 ^. M' Y0 d3 I
$ y3 |7 o8 h; ~; z9 c
好了,最后实物测试截图。。2 O1 ]) o6 w+ o0 U$ Q
IMG_20160427_164033.jpg 2 t+ `) J, O: ~. \# B
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IMG_20160504_214157.jpg
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/ e. ?  J, n  P
/ K8 l, i* R) x8 C6 @1 W, c
1 T1 R6 I  z7 ]# Z& G1 `8 ^. |% W0 i: l

" r+ U# t/ p  B* `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。。。& A: z! I7 u* ^: D1 j4 |+ v3 E
IMG_20160505_135630.jpg
" g2 l* a& z! F9 }" z# `6 z) C. u5 z' x  }3 Z7 L* R$ Q; }% P  Z
IMG_20160505_135654.jpg
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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 20:50
/ ^# k; e" J' G5 t( ~$ h3 J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 ...
8 d5 `! J: _5 _& k5 Z
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
  P: g. ]. O" _- v. k* ~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)。。 ...
4 ?2 n6 `  j1 E7 f
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 14:42
& I& p8 G- \, p7 q围观大神
7 s: @6 p7 a; a1 |& M2 @
多谢,捧场。。
Paderboy 回答时间:2016-5-5 14:51:58
creep 发表于 2016-5-5 14:48/ O7 I( O; Q0 I! z$ @
Paderboy 大神好厉害!!

% R7 b4 H( N4 L, R/ x+ D1 Z# g. i0 O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. `& L8 ?8 e( [2 q6 S
围观大神!

0 T' w4 E/ N7 O7 V% |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 4 h: f, J: o. @  L3 r3 l: f
farky 发表于 2016-5-5 15:19% c  u( ~  @' u0 M2 W3 L
厉害啊。功能不错。还带屏

7 P' y; I- _8 e2 kBMS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 15:208 L8 m$ p% u- G( V
那两排16个是什么元件?
/ t" K' B6 `' U) O% h2 x% I; k" I
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
  ~: G0 @! {, `8 b那两排16个是什么元件?
' G6 L+ \1 y8 I
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
. C$ \8 E1 d7 ^  t厉害,围观顺便支持下
, A! }$ G7 G8 M% l, |- G
时光虫子 回答时间:2016-5-5 21:22:51
厉害,牛人
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