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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 & k3 K$ }; D3 B. N/ i& M# }3 K

- o- \7 |" D' H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。。
+ P0 c1 h- E0 v% l6 {( G6 f; g' F# P' t+ {) o) R

: f  e! X# _% {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。! }- Q4 U2 U' D& D; Y: H; |& [, v; k
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。。
; z0 \1 K+ A- d$ q
- _0 j8 }. P9 A3 r9 ]L0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。。。。" E3 u9 ^6 n4 w5 L3 i2 F4 U

" y% \  m. b. K- l8 P, A* ~1 J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。。。。。
, g( g( O( [' n+ v
+ @3 g. m! j% ?3 X0 h2 `1 S$ X% ~/ a0 D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。。。。9 q) g+ s/ ?: M% u( g

  l- c6 X9 W% b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
) h1 ]1 v* _  `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* S* Y  \5 _! Z4 H% G, k" T
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。。。
" q. K/ V0 k" i. @/ S( v5 k- e" w7 j# F$ z7 c
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
& g  Y, t; o1 t) h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)! j1 E% x2 p1 M$ w' Y  R/ T: |& ?# @; |
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# f) S0 q) s8 o
提高均衡效果和发热量。。9 `' ]+ ?! O* q) \! N

+ \" I9 c; H+ 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。。
* Y0 n% C3 {6 t  P4 ?% `1 G& l/ ^6 {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。。。% i3 p. g0 P3 k( S
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。。$ w- m% ~& y% Z6 B' d/ A
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。。( O* C. x  O4 F! k0 B

2 \2 f6 A0 V" H4 l5 e
9 T/ c4 h) f+ X# V3 x$ [8 u先来个项目框架结构---以及STM32L073RZ-Morpho硬件接口图:& X3 {0 m: D- v7 z' [
STM32L073RZ_xm.png " @8 F- }" n/ K! Z" j2 P

, x& O1 I3 n5 |, b& C& g$ n xnucleo64_revc_l073rz morpho.png
! O! t3 v0 t$ A! R8 v接下来。。。先介绍STM32L073RZ-Nucleo配置:# \. n4 O3 s( U9 Y! Z& z
9 [! ?6 Z+ H" x/ d. R
1.配置系统主频32Mhz 使用内部晶振
8 g5 d8 g: A3 O  q" |2 i# C+ L2 Y: K$ F! O5 U' Y( H2 r4 L
2.配置PC13,PC14,PC15为中断按键,通过按键设置均衡参数8 S  d# S3 `, T" E
2 z' @9 a% |( ]! T; @
3.配置SPI2+PC4,PB1,PB2,PB11为LCD控制显示输出
! T/ d! F1 X1 P9 n
, K# l+ F/ B5 v( B4.配置串口2作为Wifi或者BLE通讯预留接口。。空闲中断+DMA
* X' G& Y2 ^6 h
3 b, ~0 B3 Q4 C5.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
7 b+ a' z3 i; V' D6 v# h! k6 t
+ P* Z% K3 X1 J3 g6.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)。。。  Z- m  b6 n6 f! y0 k( k0 u8 |
6 i% b& c* j0 u! m- S
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。。& H2 W- Z  m' s8 ]

5 Z# S" s' y9 f6 V7 V3 M# ?3 W  _; h" w
STM32L073RZ-BMS-07.png 5 k) P/ b- J: ]9 i  Z
+ C% t! e! z7 w) D! y6 R
STM32L073RZ-BMS-08.png
& S2 N0 V! Y9 l2 |$ L( W+ }: q9 e' |3 b( Y
STM32L073RZ-BMS-09.png
2 b" f. a( M* q
( c8 w; ^! d6 S% t: Q0 N STM32L073RZ-BMS-10.png
& U- O7 b- G2 d! e; ^
) L; f  `( e2 S3 z. b STM32L073RZ-BMS-11.png - U: C. R- s( d! i$ v0 c6 t) o

& H7 `! P& T8 N4 e STM32L073RZ-BMS-12.png : N" C7 Q4 P2 C) x# M' H
; J# C8 a5 i7 m0 K& K3 C( b# z9 z
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。。)5 K) Y- W0 ]8 S2 z' @
STM32L073RZ-BMS-01.png
* I+ F5 I& c/ n& c
/ f3 b$ T5 l9 e: j9 D3 U( Q STM32L073RZ-BMS-02.png 6 M! v2 u4 _" t; M/ X/ R% Z: H, n! z' u
/ F7 U# b/ Y# Y. p; a  G/ N
STM32L073RZ-BMS-03.png . C% e' v* F) _
! Y: q) k, P/ w# _* o
STM32L073RZ-BMS-04.png + W4 K! |6 l: m6 T9 r6 U2 r
9 A! q7 C6 t) r* o+ e
STM32L073RZ-BMS-05.png
' j2 i6 U; s$ f# S
3 ^- L0 ]# c; D& I- W! y: d STM32L073RZ-BMS-06.png
3 @* K9 K  k% D: [) @" C2 {, B2 g6 i/ T5 _4 P3 R

  K7 `, l: T. j) D来几张PCB截图吧。。。) j) e- E+ x9 ~$ C2 @
STM32L073RZ-BMS-13.png
& Z# p! |, e5 W1 m. W2 D& C# B' V3 B; ~, K
STM32L073RZ-BMS-14.png 6 u  j9 w( O; i1 u( O; p7 z! w
' F% Y* Z6 P+ K
STM32L073RZ-BMS-15.png ! p& X$ D3 ]/ h. V- Z7 z: I

) P$ E6 @+ t; p2 F好了,最后实物测试截图。。! V- g3 D; g- Z- `
IMG_20160427_164033.jpg ) b& o# U" d+ m; k

2 y3 v4 }/ w% D IMG_20160504_214157.jpg
. f% M) O. {* A! d+ q) C! X/ R$ E& ]3 }
IMG_20160504_214230.jpg   s6 ?- [$ k! H; q

% }0 n. [7 I/ C" U IMG_20160504_213909.jpg ) R: p. [& d+ @& s) N

3 V( ~- S& E3 @8 ]/ U8 B0 {+ V IMG_20160504_213853.jpg ; e  s7 a- h$ P& j' X2 b& d# J, e. y

  z9 s3 @% b  z) K7 a( F% r% q/ Z- Q. v& s) n0 d/ r* ^

: _; n" a# {( U& H
* u0 ^( ^  B& H; i, Z0 b) 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。。。! ~% ]$ l9 ~" K5 D0 ?: n5 p# |
IMG_20160505_135630.jpg
+ |& n+ g8 P; ?# p  Z4 I
* ~; x% [' Z. n# ?- g9 E' M IMG_20160505_135654.jpg ' w/ M2 P1 f* D4 K

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( a: ^* b, q+ d: p- \4 h1 c! K- v4 ]) s  b3 k; Z7 r, S' g
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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% i5 H0 R# l& i0 f% g2 y* X" t
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 ...

- B$ _4 l8 s4 R, S" }) `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% h$ ~& h8 P1 a9 L+ q/ n3 b. 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)。。 ...

3 i( ^2 _  V2 T  e4 `4 Q5 j$ t1 U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. A: j7 C" T; q) ?' m: a" s5 @5 k围观大神

4 v- f: l, x/ \; L4 D$ N. C9 u多谢,捧场。。
Paderboy 回答时间:2016-5-5 14:51:58
creep 发表于 2016-5-5 14:48. L9 n- X. u! U2 Y9 z
Paderboy 大神好厉害!!
1 g( l' O8 m+ |$ j0 w0 A) D: |" T
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
7 V3 y/ h/ y. f" ~5 K围观大神!
: j  s5 R7 A+ C7 W1 p7 k" `
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
' Q, t0 r. m2 c" a
farky 发表于 2016-5-5 15:19
- O- {$ [0 w+ j$ T" {; k7 `0 R) h厉害啊。功能不错。还带屏
: x) J! p4 l0 w, ]% m1 [9 _
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 15:207 a2 D- B' l/ v( C5 b
那两排16个是什么元件?
2 ?6 v' q* [, b
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* A7 l  B1 \  Y5 o: ]! L! e
那两排16个是什么元件?

& j% d$ Y8 u; |% i3 o3 t6 O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$ q$ F; z: k$ b* T- u9 q5 I+ s
厉害,围观顺便支持下

7 y2 r4 `5 ~8 H1 _8 x
时光虫子 回答时间:2016-5-5 21:22:51
厉害,牛人
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