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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
' Y4 D7 I3 J3 n  M) }# U2 ]9 O; b& ?$ r( F$ ~7 G* d$ R0 R
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。。
+ J1 i. X" E5 u: |. V  N8 M* i$ p  Y" i5 H

9 c1 o$ P/ R* k+ `8 T* K8 |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。1 K3 A6 g8 u+ K) B8 h
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。。& ~. s& S( B8 Y1 v

8 P# O- O1 H; t* d5 PL0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。。。。8 E' a: k% h0 \2 y1 T9 u0 I

! N: i1 y: j' q$ y. O; s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。。。。。
' P: `* c, g# J+ v5 I7 N1 ^9 d* R1 L
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。。。。
; A5 m" G: I/ d9 }  \* ?$ u0 ^" c. c, W7 q' o$ N2 O9 M& D  |
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- d& g" p- d/ @/ J" ?6 \5 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
) H% S' P) E; C5 S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 Y( i$ p: g; ~
7 {4 p" b% I0 K. K) K! v& X
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
3 Y! H- e+ R+ r) p8 \1 H0 m3 ^$ P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); Y# w% |# Z4 d5 I2 ], w2 N
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
: y+ x( F" |6 v. M  f; N8 [6 V提高均衡效果和发热量。。6 h$ p- N( b, Y- t% B$ B0 z
' A8 P& y9 z! [4 H7 t8 k
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。。
4 {! c+ Q2 M2 c1 P0 z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。。。. h( A3 E# ^: [4 K# }
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。。$ M. e8 O/ L( h# Z) k$ 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。。
  m- B5 b$ ~8 r! B
9 o: G( T  j, h8 j
) i/ g  w; R- t8 ]9 h+ A2 Y先来个项目框架结构---以及STM32L073RZ-Morpho硬件接口图:, G1 H1 S+ [4 ~7 p
STM32L073RZ_xm.png
) {2 k2 A2 N& q1 A! q1 M+ ]
& T* U3 w) R4 c' U- L- x xnucleo64_revc_l073rz morpho.png
7 S4 M  X. K/ h. G% L9 a接下来。。。先介绍STM32L073RZ-Nucleo配置:
! g3 s4 Z/ P5 X3 r# [5 T0 ]5 [- ~1 X1 V; h( X) X$ {8 u
1.配置系统主频32Mhz 使用内部晶振( n# p3 I5 C) }6 D) c9 I
1 k! Y. n6 f: t4 T! N$ {% ~
2.配置PC13,PC14,PC15为中断按键,通过按键设置均衡参数9 k' P: l3 G) I2 T; Q2 [+ E' m

2 p; ]& y( b3 `8 n7 o  A9 o2 q3.配置SPI2+PC4,PB1,PB2,PB11为LCD控制显示输出3 J( C9 p* K7 V( }0 _& ?; m
0 Q8 z( ]4 i9 Y$ S) M
4.配置串口2作为Wifi或者BLE通讯预留接口。。空闲中断+DMA
: m+ ?6 W' T  x
# u- W7 m+ ^- n2 U1 P1 y/ |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' s0 w: @: k  y1 S9 x" I
, H2 k0 [. f* [+ [  G, E& T1 }
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)。。。
0 ^  J# B, H# [" y3 S$ t" ?! y% b( G" P7 C
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 f( `( l; d& r7 N0 ?0 E' t
1 x- Q2 X$ K3 ~$ _) m3 ]
; I2 h1 {2 C' \# P
STM32L073RZ-BMS-07.png 9 V# f# e, u0 C6 ?# l- J

6 J2 P0 b  n, i- W STM32L073RZ-BMS-08.png
3 h* @" g" L2 s% r4 i
% [: f" t+ Q- C( _: A STM32L073RZ-BMS-09.png ' _' a; ?1 ^. L" q3 [8 X* K1 {& L% L

8 `5 }1 ?* |* Y# B4 B STM32L073RZ-BMS-10.png
2 ~# `- m( o3 u1 ]) f
9 ]) R* q9 N1 P  O3 [ STM32L073RZ-BMS-11.png 9 Z3 q, b( n2 r! i3 w& d

$ e" {7 d; v% z4 O) ?) i7 _ STM32L073RZ-BMS-12.png
. V- ~) j: x; j/ O: R2 }# d1 V. e: Q8 v# F$ C2 R! C2 f. j, m* F
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。。)
! [+ A0 w% E! l; b& W& \5 c/ F6 n STM32L073RZ-BMS-01.png
  j' n$ H# X7 |% M  j- a; T
6 z4 [% T$ v/ [# r7 w, K STM32L073RZ-BMS-02.png ' k. A& N) r3 |  M, C8 V% J

+ D1 m9 ]; s% q. V STM32L073RZ-BMS-03.png ) G! e' d: e% g/ `+ o
- z, m2 F3 P9 l- G- [
STM32L073RZ-BMS-04.png ( ]# f/ o- d8 G( M$ x" s

' M. w2 \7 h3 c0 B- u+ L. ^+ w2 f2 z STM32L073RZ-BMS-05.png
) n' f/ t/ U; R5 m: w  L" X3 m- v5 q, D- G- m
STM32L073RZ-BMS-06.png " ~* T7 Y! G' Y$ O

' Z; A8 F4 e1 ^. Z" r$ s. [
3 e3 H3 K7 ?# G2 r来几张PCB截图吧。。。% p9 p! A) x% J( ]! t8 w* x( `
STM32L073RZ-BMS-13.png % i0 g" ~( w* U( g
" }" {  w6 a' ^0 x1 N: ?
STM32L073RZ-BMS-14.png . [! i" B$ l$ k8 s

9 f# u; |: |6 C1 [; u& K# w STM32L073RZ-BMS-15.png 6 q+ I/ O! c# V. e6 P* t' `
/ F( ~8 b8 P$ p
好了,最后实物测试截图。。' `8 ]9 S/ S/ ]/ e9 I
IMG_20160427_164033.jpg
5 t$ z5 K% R# K9 c9 N
; m& X6 E: v  I+ [: J IMG_20160504_214157.jpg 2 Y( o& c7 i$ N( F  S

- h; r% l% y, E IMG_20160504_214230.jpg
  i- x5 Q+ u+ [2 j$ h2 G! r  U& u5 J6 D! r. z# l3 O
IMG_20160504_213909.jpg
# m: f- E/ R: a% U& k3 Q& C: y& w" @: A- J/ T
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+ P  x" @/ m  e0 M* M2 p7 j9 p+ b9 {" q0 u( P$ l: f0 `
7 B: v8 ]; n6 T7 }5 \7 u

  H) N  Q7 J" v* X( A8 L8 ^; \9 [! @2 o3 g6 B- R
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。。。
% W' q8 b; j1 W/ G( p$ M; p2 r9 | IMG_20160505_135630.jpg
$ o2 x0 i- t! l5 T$ i7 V
+ o9 e1 E' {9 |( y5 I! o0 N% ]7 d2 [9 M IMG_20160505_135654.jpg
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7 L! D( z; N- Z- R/ S) X
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! A$ E" @3 v' ~9 t! w0 z# Z% l: e4 ?, t) |

评分

参与人数 1 ST金币 +10 收起 理由
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 20:50! p/ p2 A4 j9 r
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 ...

- R' Q. l' w' d% P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
9 S" e; ~1 n; r, b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)。。 ...

: d4 H& o/ p, C3 y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" h% v, a# }- p1 b
围观大神
3 \/ E/ t  e; x6 q2 v- w2 q! V4 p
多谢,捧场。。
Paderboy 回答时间:2016-5-5 14:51:58
creep 发表于 2016-5-5 14:48
% v/ J& `$ v6 Z" R' a! }Paderboy 大神好厉害!!

# k/ w: l: \. I. v! Q( L- ?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$ t) c$ i' m6 s9 u3 j, |) s
围观大神!
' }: o5 V6 ^8 ]; g* ]
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 * r" b! }# L/ J1 K1 L& ~
farky 发表于 2016-5-5 15:19
" A4 V4 u0 w- v" c厉害啊。功能不错。还带屏
+ U4 l. z8 Q" H  u+ C  I
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% z$ i5 `, n! e' Q, o( n4 n
那两排16个是什么元件?
  ~, S6 d) ?2 \
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
8 E) j# ^, K. R" M那两排16个是什么元件?
  W! @8 _4 n% q( V
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
# t8 Y  [' C' Q3 T# j厉害,围观顺便支持下

0 ~. X1 H" K6 s/ e2 Z/ m2 ]
时光虫子 回答时间:2016-5-5 21:22:51
厉害,牛人
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