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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 t; e. t' s$ c) k  B

7 ^" O9 h$ c& v, I: j, i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。。# w, q2 r3 g: V# D' v

7 a/ t  G+ w$ B) o: X1 v' [
) t- I% F# x6 [- b: D) _+ q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。' L/ L2 P( e: W) S6 g
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。。
; j3 @- j8 p4 w8 W( n5 p7 c; w5 j. o
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。。。。8 Q6 I( ?" M5 B; s  v# ~
2 r# B0 B# M3 E2 _
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。。。。。  {# |- C! Q/ A' A
) W, U9 m9 h% f& ~  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。。。。$ Z+ m. U; T: h( U7 |$ o

8 ]5 a' l  T9 c& W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
8 t1 P1 Y8 C, n! _9 m7 q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1 K5 G( p4 }' b2 Z
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。。。
( A, X( q( l; ~& a% H
! n# o0 V$ Z6 W  O/ d, J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
, `0 q* G% O* A% E/ S8 D6 N4 i* 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)) ~/ j3 c6 K/ V8 n9 i
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, M5 i4 d1 Z+ D, }3 i) ]$ s; w
提高均衡效果和发热量。。4 i" q' a/ N" P! L8 C4 o

7 V- F$ P6 B, Q/ G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。。
2 |/ x) f% n) s0 O: {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。。。
! x- E2 L% M: H% w- ^1 B- T! W* e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。。$ X" ~; z" r$ u3 {( k! D9 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。。: B& L: O5 @8 Q, Y1 O& d2 k
: t+ O8 z0 w: C3 c
6 L9 V5 W  `. ?
先来个项目框架结构---以及STM32L073RZ-Morpho硬件接口图:+ `- c" u4 G. |, U; D% v9 U+ Q# Z, E3 d
STM32L073RZ_xm.png 2 s" ]2 z$ ]: k" F2 V( p
1 B% K- X7 {5 H; j) C0 t' C
xnucleo64_revc_l073rz morpho.png 5 L% @: ?/ u& A) x3 H- t0 ?  o
接下来。。。先介绍STM32L073RZ-Nucleo配置:
: _0 }) K6 O" N0 O7 \9 \3 N  p0 S. F; U! L* k3 q7 Q: S' z3 k  k
1.配置系统主频32Mhz 使用内部晶振
$ e4 q! _1 ]+ W6 H7 d$ M8 |" o$ V+ E) h! {# k) t2 [( J+ s
2.配置PC13,PC14,PC15为中断按键,通过按键设置均衡参数
% H; k+ v) E6 @$ I, r* ^4 ]0 `& ]
# d" J+ d' p. K  `8 d3.配置SPI2+PC4,PB1,PB2,PB11为LCD控制显示输出
, e8 q2 o4 e2 `3 }0 K. |# Q; {
7 h6 {6 U% N. A. @! ~4.配置串口2作为Wifi或者BLE通讯预留接口。。空闲中断+DMA. q3 L( \0 Q& _( ^9 ?
- F. }6 ~6 N4 x: f. t
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
! r" B4 q- m3 s7 Y7 t6 B" ^% x% S: I: C0 L
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)。。。) t( u" ]2 D% D; w# y
2 c( \9 }, y+ q' X! M( d
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。。3 C( [2 n" l$ ]5 j8 N
) s# p* ~$ \) Q- n9 y) J
+ j# l, [. S/ |; l# v
STM32L073RZ-BMS-07.png
! r: S/ e: _, j
3 G- T/ F; J" M/ D STM32L073RZ-BMS-08.png
: @8 G2 |( g4 w1 b! `
& n1 w) J7 y2 H8 g( l1 f STM32L073RZ-BMS-09.png
, R" s* k6 `3 V* Y8 t, k: \
, N7 P! d" }+ T3 O STM32L073RZ-BMS-10.png + F3 Y" U1 p! K$ z+ a/ H) g8 T

8 y& L  S- {) ]8 c. w! w$ C0 d STM32L073RZ-BMS-11.png
( e- y- S4 X' o
* x: ]# B* p' e( T9 ~7 H% x STM32L073RZ-BMS-12.png
& B& O. i4 B# c) Y5 T. e; ]- }. @  n8 q4 C" e# Y
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。。)
# X  \" }$ T- s STM32L073RZ-BMS-01.png
. y. k  C( {8 l& ?+ W
7 e: C3 \1 R4 x; H STM32L073RZ-BMS-02.png
( c  T% W6 l: V/ a! M* B3 G* s' P: x
' c. e8 I2 U' X2 n9 @8 J' j STM32L073RZ-BMS-03.png * i% ?2 ?5 s5 e  _

: ~  O2 J1 K8 B+ N3 j: l/ Y3 z STM32L073RZ-BMS-04.png
1 d, L3 ]" T' q9 y; I9 Z- W4 n) {( @4 q  p6 ~5 }' d
STM32L073RZ-BMS-05.png
, @3 s+ A' _- v* H- O" p7 S
$ C3 _1 q0 Q+ g" [ STM32L073RZ-BMS-06.png 6 O: v5 ]2 ~4 a  G$ [+ s9 }
/ q# z" y' ?5 A. u( Y8 k, c
$ ]5 h8 `. ]6 \- `2 p
来几张PCB截图吧。。。9 X: ^- [- k% m1 r* c2 o
STM32L073RZ-BMS-13.png , K! s9 ]; p7 e+ x! [7 p
: L1 [: L) N" a+ g% @- k+ B% q
STM32L073RZ-BMS-14.png - D+ e4 W3 G, n* g
9 p) v- X# {- U
STM32L073RZ-BMS-15.png . m: U8 y! O, s+ {/ D- d6 j% X
2 S6 R- j" K% F* ?9 P
好了,最后实物测试截图。。) M/ }7 [* X# I
IMG_20160427_164033.jpg
$ m3 Y& j4 y; r- e8 `1 v& B) }5 f% {
5 k+ T$ G( z8 S: i! u* _+ ?# f IMG_20160504_214157.jpg
7 `- q7 s4 ~$ C+ s7 r) O9 i  Q5 z8 l% m7 c: ^: [5 a  P& S$ i
IMG_20160504_214230.jpg
# g7 q$ z+ f+ W: Q8 t' ^- p$ H$ _. N- G! E( E+ A
IMG_20160504_213909.jpg
3 C+ K# y2 L! S- ?/ E$ ^$ ~/ k$ K" \! R6 [7 E7 q3 B
IMG_20160504_213853.jpg
$ S7 _1 @, c$ I2 L2 j
- P9 N4 w2 ^4 {& ]9 r  A; r: H- |: F' H" v7 d' q4 `

, _  U: d. {$ h7 E
0 I+ e1 {; H# U  [: y" r* x1 i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。。。
8 p: M' ^. h& u IMG_20160505_135630.jpg
$ n. o) c% H  K" k( m. @
+ g8 H7 S( @& u1 G$ |: n  J IMG_20160505_135654.jpg $ E' |$ z8 k; w# q3 d0 I
# B9 h0 H) W& U8 g

4 [" f! h. ]* o9 r- _% ?0 x" P7 X; u( G' L8 z# J

$ _; H6 m* H3 i9 U  P9 H/ B6 n& Y/ N4 z; n* m! \: A; _
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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
8 j; A$ K, Z. f; b, ?' V7 q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  Y4 N; g6 y. 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)。。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, k, ^1 y7 M9 A: ~: r, c) |
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)。。 ...

5 ~7 B* M8 y( m2 n) x! f1 l6 Q9 _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
$ t$ c7 w* F% c6 g4 Y围观大神

6 Y( R+ `9 y8 S8 t多谢,捧场。。
Paderboy 回答时间:2016-5-5 14:51:58
creep 发表于 2016-5-5 14:48$ e0 L7 c% `( F- X7 m
Paderboy 大神好厉害!!
4 B8 O& k( b* Q6 k( W9 k' 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 15:15
5 e" |$ j  p3 F, f围观大神!

7 L5 g0 u1 F3 ^( ]) z/ a, r/ 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 8 [) J% Q; e* O$ o
farky 发表于 2016-5-5 15:192 a$ \- m/ g  h) _& v# z5 _; V
厉害啊。功能不错。还带屏

' M3 I4 E: J' R1 D- X  u8 GBMS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 15:209 Y& @3 I. u% q, ?7 c0 U( M
那两排16个是什么元件?

5 D, j) r/ M$ p. O5 w% |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& o1 R! u! ]6 s, m
那两排16个是什么元件?
& T; C8 {: Q$ M: ]& Q& U
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 16:527 ~' H) n4 N% G, l4 O, M8 B1 L; I! d
厉害,围观顺便支持下

7 i# Y+ E) A) u# o$ Q- a
时光虫子 回答时间:2016-5-5 21:22:51
厉害,牛人

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