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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
. y9 C. q  L9 t! X$ C
, k3 n# d6 C! ]6 T# z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。。
8 W; y5 ~5 ]0 Y1 j3 t4 W7 R% {1 A' Y+ D* P
! m! a. R& C9 j3 e# W, R# _
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。8 Z, _- @' _; v# J, b: x1 a( l
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。。) v& X1 m* D1 S4 D, ]

. o; Z" C: G  P8 K" |  n; JL0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。。。。" e+ s! F% D0 Q+ Y
7 x( d. B" s+ D  C8 K9 f- c
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。。。。。( S# z# [% W7 o3 W* g5 r8 y8 n/ X

; Q- N; N2 `0 ^: X/ h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。。。。
- j* f7 M- j6 m' ^0 y6 C; ]
0 y( J  ~7 h: F5 i8 H3 T6 n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
1 V4 D% r. h" V! W7 K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 W6 @- D2 L% _( 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。。。
# L! i" D9 g/ l" a1 `: k" \
: K* V+ B+ Z4 \5 j# 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6 `& m' R; J( y; U! o
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)$ n' r* q& ^$ H2 Z9 I8 m( U
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4 o2 d& J7 L/ U6 V! i% v9 r1 }0 F
提高均衡效果和发热量。。' U% o" Z1 _. H" A
7 n& w8 q$ r' {& N/ `( b$ v7 d
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 ^& L( N: _; s# }( w5 H/ p8 }
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。。。
5 t" C$ \. `  y$ q  o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。。
: J! f( I6 c# ]9 F) @9 x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。。
0 G, Q, B$ X! S9 Q6 a& G2 Y% T5 ~8 q' H2 }8 @

9 F. s! S' ^0 ]( z5 \( k" Z先来个项目框架结构---以及STM32L073RZ-Morpho硬件接口图:8 w( e* ^) \* V4 I. }; \3 t
STM32L073RZ_xm.png
& j  Z% V% Z1 v6 D* A7 b/ U, c# l6 [$ S) ^
xnucleo64_revc_l073rz morpho.png
$ }" O( _5 c9 l' `3 U接下来。。。先介绍STM32L073RZ-Nucleo配置:  @: {# w3 `3 _! @

& I: ]7 R5 p9 J" ]- @1.配置系统主频32Mhz 使用内部晶振
+ L" A# n7 E- I' P4 V% a
7 F& R" g, @, u& A+ e2.配置PC13,PC14,PC15为中断按键,通过按键设置均衡参数! G8 q8 Y  |0 }6 U0 {$ ~; e

$ O6 K2 v; U3 P, t3 [3.配置SPI2+PC4,PB1,PB2,PB11为LCD控制显示输出
4 D$ o! u6 \1 Y2 l3 k4 u, C
2 n" ~  S% b% }& w# R; B& D& c7 m4.配置串口2作为Wifi或者BLE通讯预留接口。。空闲中断+DMA
0 s5 h: e* q* J2 s- P; |
8 {8 A8 U5 f4 O/ A( o5.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
& w2 X7 k, x( R7 _* j" V( N: F5 ~: c. [) U+ j) D, e
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)。。。: V3 m; Q7 x& l

" K5 s7 b" d& o2 f3 d7.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。。
- e0 b9 E4 w* I1 T# k
5 N8 b, v2 ~3 J% y
1 E# m: H( F5 M2 D$ w' [ STM32L073RZ-BMS-07.png
4 B" O* Y9 t7 q# z* R  I
& }; h) |% E5 f+ D6 T; h STM32L073RZ-BMS-08.png
' u8 m; f& u5 j- o7 r. g' `0 ^8 K# i# d/ X# d
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9 d% u, q. Z! s! {- P" l1 i& k. W8 z, u
STM32L073RZ-BMS-10.png ! W- s- j& \2 G( O3 q$ ]$ `
" r( t& P7 ^0 w) o
STM32L073RZ-BMS-11.png
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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。。)1 m4 m7 `% Y5 T$ S3 N+ J% s& K' h
STM32L073RZ-BMS-01.png " ^1 j7 [! J1 U( i
, n$ T" Z; `, ^/ P% o# l
STM32L073RZ-BMS-02.png   g) G" Y0 a+ F

$ w  u( f9 [$ I$ E6 ^' @- h STM32L073RZ-BMS-03.png 8 S5 ?& F* p. B$ _
; |2 L; B: E, q( S/ B/ E: ]
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STM32L073RZ-BMS-05.png 3 V  @5 u6 I2 K. u7 ?5 Y
  r# S2 A1 o/ S" w7 |
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6 f$ r9 [" [3 J- u( B$ z
( N/ j3 s5 v& x( B" Z
" B  R2 b. G+ _+ ~0 w% K来几张PCB截图吧。。。2 e; o# p) E+ k( U& ]. E4 B
STM32L073RZ-BMS-13.png
( ~4 i( g7 S/ v
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# o# d" d# Z5 R( L/ M) f4 F  b, C" r4 k7 Q% y+ f2 o
STM32L073RZ-BMS-15.png - y. M% l% e- F" ]: l; s

1 D+ J# X0 n, {  F" a3 s: ~好了,最后实物测试截图。。
$ N+ E/ m2 d; Q5 q& Z8 N( o/ s; l% o IMG_20160427_164033.jpg
& |2 r7 J/ ~! T: U- M  M7 [/ M' v, |! b) q* c& D' Q
IMG_20160504_214157.jpg ! d9 d- Z( S7 A  L" Q4 k( A9 u

! E" E- C0 n  H+ ~/ t7 I+ r! Q IMG_20160504_214230.jpg
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( v7 A. W  T3 h( w, V5 @7 m
8 }4 s7 g* x0 o- s* g* p, b' j
  _# C, d% Z3 {& b5 [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。。。
% Q6 K+ w1 \. n7 ^' N8 p IMG_20160505_135630.jpg 5 I4 t! A8 t) l* Z9 r" 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
* H& f; S: q8 M7 L6 C: E1 o5 k1 m8 j+ 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 ...

# G5 R8 A5 h. O2 L  O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. c3 U  ]3 R$ X# @/ o+ `3 u* u7 u
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)。。 ...

1 B4 ?; c2 Q% w+ J  Z0 t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% k! X" z; P' l' R5 t6 O% c
围观大神
. h4 H2 V- h/ y- D
多谢,捧场。。
Paderboy 回答时间:2016-5-5 14:51:58
creep 发表于 2016-5-5 14:48
* g6 I' ]) `, h/ }( V" O1 aPaderboy 大神好厉害!!

) Z  T+ T9 Q  v0 \' }4 T5 C8 D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
/ x# O5 g/ U- P: h" ?围观大神!
% L5 G& x; @/ f- ~' n  ~4 y& X
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
9 y: [+ r9 Q! }5 ?
farky 发表于 2016-5-5 15:19  _/ _4 O7 h$ ^
厉害啊。功能不错。还带屏
+ n( L! N- K& |' l& N1 \+ e' ~
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, F# u! v8 F# W# q
那两排16个是什么元件?
) E6 r* e% g1 _: M) J
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
9 M- P( M2 K$ z$ D9 [3 u1 N0 N那两排16个是什么元件?
+ |$ t! H% d! i' w
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  E* D* H( r! p% |! v  ~" T4 s
厉害,围观顺便支持下
$ U8 R( u, |& x# T3 k  I) h% x
时光虫子 回答时间:2016-5-5 21:22:51
厉害,牛人

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