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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
" [, z8 y* f5 p
' i, O- n! W" ^* |( `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。。
* c/ M& @5 n2 `8 b9 v6 e: z' d4 u

$ c1 I) y! x% X# j9 `/ ?9 W, p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。  W. O) Q( w0 L% q% k2 |! ^
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。。
9 B  a' Y; M) Q, f5 y/ k9 f# `
4 q: }) p/ a2 ML0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。。。。
+ [- r0 K: A7 S8 t" L, X$ Z# Y; h" V- g  h9 ]
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。。。。。" D" v- W2 F6 `8 W% ]* ?! B1 j

- n& ~9 |* y( \  \. u2 X3 O2 M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。。。。! c: _3 x7 z( b4 j. w# Z
, @+ Z5 l% y# C' Z" g3 O# U1 _
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
; ~/ O; P4 r' c! S3 u5 W& i- ?+ g' k" H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
4 e0 ?5 B. N% u- q3 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。。。$ |+ t8 Z5 \( y* n( r/ z9 A; V
- C8 a1 E) ?; m
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# v- H! o+ [* A1 [/ d! 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)" Z% @( A, T( e6 e3 U8 Z$ ]
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
0 ]( p6 m0 R  A% h/ |9 s提高均衡效果和发热量。。! @; R/ U% A3 u
' C- u8 a. N, P/ F
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。。
+ h( @+ d/ s2 V, U5 R7 Q8 m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。。。
' x6 ?  g+ U! q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。。) a' J/ j1 `9 |, P5 U
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。。4 y, i6 L; [4 w$ G- N. s4 s4 E

; h, I7 B, r" h4 L
( e/ Q7 t& b' R, f# B. {0 l先来个项目框架结构---以及STM32L073RZ-Morpho硬件接口图:
: }5 K7 D& m, F  q' c STM32L073RZ_xm.png " Q9 e' X7 e5 Z  b4 v

3 _. L* P. S" n2 q6 D# X xnucleo64_revc_l073rz morpho.png ) p6 z% M- j! t" C3 D# D$ R) n
接下来。。。先介绍STM32L073RZ-Nucleo配置:
3 S8 Q% y3 i$ J) n8 T
3 n$ y: |% W' i6 M0 G1.配置系统主频32Mhz 使用内部晶振0 j  L" ?9 N/ a& c. X

' w& l' b# g8 ^. z9 I8 {2.配置PC13,PC14,PC15为中断按键,通过按键设置均衡参数: j5 ^$ V! O3 u/ V! \/ p0 C& v

0 m* C/ s+ j* E4 L/ f; L" `3.配置SPI2+PC4,PB1,PB2,PB11为LCD控制显示输出
: u9 l# R5 b0 @( U. d2 F! Y+ X0 |. f  d
5 K8 a+ @  M2 u7 v$ X5 M4.配置串口2作为Wifi或者BLE通讯预留接口。。空闲中断+DMA
; u7 u2 R0 e+ X/ h' O
: j* k" @, r7 d& q. M5.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
- W; R" R, G: G
# r' g5 m. R$ A, |6 y* \5 \* c2 k6.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)。。。
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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。。
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6 q: K% R3 g3 _6 m1 z  w" P0 I4 l# m8 @$ @* d9 S4 q* O
STM32L073RZ-BMS-07.png 5 _7 j, N- @2 \- x  f. S
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STM32L073RZ-BMS-08.png , `2 m, A! A8 n! ]' i, z( r
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, J8 b0 N( B4 H; g, h, ?% c. w
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2 f+ `) Z. c* p- A; G8 a, U3 t& d- j! b9 ]
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3 h, h& M. O/ T# k! f  j9 u4 }4 @$ |2 c
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" `; v5 [$ d* q% Z( T/ \9 G
5 [! \& C/ R0 y# Q& }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。。)
- B6 {8 o! J! M& ` STM32L073RZ-BMS-01.png + E( ]' U1 Z, K) q
8 x* f; A0 ?: {( s8 Z* I
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1 t- q9 h0 Z" ~8 N* N4 f$ X8 \9 [+ A; N
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& w( j0 p6 n! m8 z' B% ~
STM32L073RZ-BMS-04.png 2 E& S& ]4 |* C, W

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! x% i4 D9 Y* [* t3 W3 n4 [! A STM32L073RZ-BMS-06.png
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# m: S0 X5 L+ x6 F; e( m1 L' M9 _* X, h9 w( Z5 M7 r
来几张PCB截图吧。。。! l0 m8 k* O3 B* [% @
STM32L073RZ-BMS-13.png 2 k+ b) Z; c8 X- E& b
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  Y+ Z/ T+ A$ i4 ?; d5 S
* k* T8 P9 W5 s/ y% a好了,最后实物测试截图。。9 T9 R; ?& a, `0 `
IMG_20160427_164033.jpg 9 E9 T/ @+ {4 {- @2 D! `9 c1 ~
: i7 }( j! c. O4 N$ M0 S
IMG_20160504_214157.jpg
. w9 b1 w% j0 h
9 m" P3 k) W/ T/ `* \7 @ IMG_20160504_214230.jpg
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IMG_20160504_213909.jpg 6 ]% j9 b" I* O* U+ e/ o6 I

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: l: |) J0 P" A* L9 ?3 D4 p( K$ n+ w% J& S
2 _' J# C- U2 E+ [7 ^* W2 J" F/ U$ _
* F- @$ K# |1 `
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 V0 X  }/ |3 v  C1 f) a
IMG_20160505_135630.jpg
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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
. M% [1 Z, d+ {. W: A, z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 ...
& X5 F$ i/ X# J* y  N6 i
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
! X0 l( i. f2 z+ z% K' Y" }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)。。 ...

, ]% L/ ^* ~/ s% c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
9 X3 a% @% o% ]0 j* |" O, e围观大神
' G/ R3 G7 }5 L# r
多谢,捧场。。
Paderboy 回答时间:2016-5-5 14:51:58
creep 发表于 2016-5-5 14:48, ~1 L; \% g0 H$ k2 V6 I- E% B
Paderboy 大神好厉害!!
$ Q/ W% ?" n  J' @8 I
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
8 O% L4 X7 T% d5 L* ~1 H& D+ U! _5 ]0 X围观大神!

+ K( {7 E& j2 l. |/ i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
- ^" `# ]. i+ D/ x
farky 发表于 2016-5-5 15:19
& `: Y7 [3 K1 ~7 L, i: N厉害啊。功能不错。还带屏

" p2 z. Y8 _9 a9 ^+ n5 Y, VBMS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- j5 x% j% a: }6 y- `$ _
那两排16个是什么元件?
8 q) F! i" [. W: R
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
+ e, `7 T3 y8 r那两排16个是什么元件?

3 E1 i) z' i' R7 |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# j7 @0 C9 {厉害,围观顺便支持下
& B! s8 a7 Z; W3 u# h2 Y
时光虫子 回答时间:2016-5-5 21:22:51
厉害,牛人
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