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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 4 J2 z) G) S' m8 l5 Z7 q
9 \/ ~2 ~$ F+ d) i( [$ v% d
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。。
, Z- g! h, q$ R) S, ]* V# s
1 ^9 Z4 N0 K/ g$ e* P) g+ Y* l7 m
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! H. h% z0 X+ a0 X/ A, m! J% s/ p; P
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。。/ ^. C& Y: \  {" ]  p( }8 c) N0 |

4 n. o  g; V! |! G) Q! v! gL0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。。。。1 t. R, M$ I, z2 `7 Q5 P' e
# z7 H) H$ N$ y; W+ @* d2 a
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。。。。。
: k9 }$ D. `7 Y' R, B/ @' \
" u4 I' E; T, _+ F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。。。。" Z. t5 p* C3 B+ `# {

- e# X8 n  t, F. b: ^6 j7 I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
4 `5 U/ y( d% n1 ~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, E9 y3 G( Z- J( D
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。。。
, F# q) h4 F/ N6 y
% [. K, B+ e0 Q  O3 H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( p) w5 t% O3 U  F. o7 b
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)
/ Y0 |$ r9 c& X3 q( f( K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) o4 t$ u- z7 r& L7 B6 }$ Q) l
提高均衡效果和发热量。。  p  Z! o7 x% v% J0 ?! |
/ {6 o( z* Y, c. X1 U- }: u4 J9 [
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。。1 E, L  K4 P/ r9 v( d
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。。。
( a* _* A7 p+ E8 K# C) {  p/ o. A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。。
9 g4 L% P( C* y% K! c7 ]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。。
3 d/ @/ P9 b4 g" W# j& A" B. ]( G9 L. B
/ F8 K) g9 a+ X, Q4 S: l; @
先来个项目框架结构---以及STM32L073RZ-Morpho硬件接口图:
9 N2 r2 J* Q& W4 D, k STM32L073RZ_xm.png
, `9 H+ w" K: I# H; O/ Q; ~$ N5 k+ O4 o
xnucleo64_revc_l073rz morpho.png , A6 A% j& R. _. @" `
接下来。。。先介绍STM32L073RZ-Nucleo配置:- E, |, Z& }: D9 @8 ^

' l5 A1 e/ _5 C1.配置系统主频32Mhz 使用内部晶振9 Z: O. J- ?: A( j* J

% f. q0 K% g+ ^1 V$ w2.配置PC13,PC14,PC15为中断按键,通过按键设置均衡参数# v* Z- J5 o% a, a
- E* c* r3 r) B, y! {! o: F
3.配置SPI2+PC4,PB1,PB2,PB11为LCD控制显示输出9 E" @, l, |/ u/ H( p7 h
% M& t# P% _; q- V: J+ v2 G
4.配置串口2作为Wifi或者BLE通讯预留接口。。空闲中断+DMA) g& z& w( c9 i8 T0 A! ?

2 k4 P, `# p/ N$ a+ v5.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
# a& g! l* E; v3 `  C7 d2 _2 f  o+ Z/ a* d  `! q
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)。。。" q+ q% M9 P4 Q- v7 a. G% x  f
" R9 @* b+ S7 p6 i( a* u
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。。
/ E( w8 d2 @. j/ A% E9 Y& p- g
" k# ^  l* j" @* |* L
: s. H3 p) q' R& W* Z% L8 H STM32L073RZ-BMS-07.png
! h8 a& }5 S4 P1 A  b0 `! ^1 H! Z
STM32L073RZ-BMS-08.png 4 N+ v2 C  j" n

; ~/ a: ]% V) D9 n* y3 c STM32L073RZ-BMS-09.png " H5 W6 D2 l4 ~  `' a; p+ K
, G& q1 a& O! l& F' ~- L/ |  ?
STM32L073RZ-BMS-10.png / [6 O6 Y; G3 B
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STM32L073RZ-BMS-11.png
+ Z6 Y: P& \( s: V$ G! a+ b0 S' N( y" t; c$ i/ l/ X% w( f! _
STM32L073RZ-BMS-12.png
4 r% j  s: C$ m' S
2 {' W8 b2 h/ u$ g0 A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。。)) W& v1 m- E. b; x% k
STM32L073RZ-BMS-01.png
& C  g3 J3 s5 Y$ I  L. }2 ]
" d. \+ Q( A! b7 [/ J9 f STM32L073RZ-BMS-02.png
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STM32L073RZ-BMS-04.png ' `6 N( |! W" x" Y' q4 S1 b, G

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+ [* d1 Z; K0 P! K3 Q) P( C7 \
STM32L073RZ-BMS-06.png
/ h! d# A( n$ o
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来几张PCB截图吧。。。- n# e* P- K1 L9 v/ e
STM32L073RZ-BMS-13.png ; }0 R8 T! z7 v( h+ X' O
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" a6 J, R/ o& i! Q7 d# S! u2 S
STM32L073RZ-BMS-15.png 4 z9 h7 K# ?! A" V
; s+ l3 S+ c0 V& Z
好了,最后实物测试截图。。2 r- _& t- B" S0 [/ M7 b
IMG_20160427_164033.jpg
" `4 ^3 e5 a1 u" K2 X+ B  C; T. r  U* i) v  O# Y5 a. d% W
IMG_20160504_214157.jpg
0 }# G% u& A$ e7 Q6 N0 B% N: I$ R
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6 `% A0 C! L/ g* y4 Z
IMG_20160504_213909.jpg + E" v$ N% Q  L4 r+ }

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6 G8 n8 x8 z. N7 e- R! t  O- n& E+ \& x& D% e

; k/ s* f/ E" n, p" t' H: v  I& q8 ?% G8 i  X! ~
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。。。( Y2 g# _7 \! t: B  K* L( s' H3 G
IMG_20160505_135630.jpg   i" u- c) W* S: g2 z/ G4 D* ?

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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
: I( a3 Z. s  _+ g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 ...

9 a( {5 h. _+ ]" S& c( [2 ]  Y8 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$ n  o# ~8 s% O* n9 q, t5 I; W
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 C3 q0 Z7 ~" A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$ J2 D: V. k! ]5 z
围观大神

: d6 L1 n2 N7 Z: U- 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
+ J0 Y  ?; `; @0 x; GPaderboy 大神好厉害!!

) d7 `. |, s" Y: e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 15:155 d1 m7 N6 j: j+ T7 W
围观大神!
& [  M" a7 o0 \" J/ J& G" 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
* v# F& _) c: @4 u
farky 发表于 2016-5-5 15:19& d: G% t7 v- g( X- e
厉害啊。功能不错。还带屏

( T: ]9 X6 K* iBMS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
* o9 j9 b, p# ~! D% N0 @, R, ^1 E那两排16个是什么元件?
8 z8 \; q: C7 X/ u/ D
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" G9 Q4 V4 X4 Q. L7 b- y' g% J* {: i9 z$ u
那两排16个是什么元件?
/ N$ E0 p! e; r* R
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
& |  o. p/ S+ w4 c% f厉害,围观顺便支持下

/ b* m3 }% T; [
时光虫子 回答时间:2016-5-5 21:22:51
厉害,牛人

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