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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
' w- \, Q8 }5 n! X- l2 i  }% M. K/ {  t0 O3 N2 E% t
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。。* m  `7 Q2 u6 L. _
- ~: @) P" |3 ^! E

% A7 w, h( t6 X* Q- 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。
" m! l/ w3 p  G0 m# B* N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, j- J/ t2 b( {0 J+ |
3 A. p# H$ m/ Y" aL0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。。。。
  o# j/ |0 `( `& q2 }1 H; d- w; U" M" X& S* x0 L! O
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。。。。。) V& O! ^: x' E+ O+ [/ A2 W+ C' g
* k" O9 c4 T' O; @$ o- s
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。。。。
% m& u/ _1 [1 q3 D7 q0 v
( B2 H/ o/ I$ S: g6 k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" j2 ?4 L& p  f# A  m
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9 r; J. p. K: d1 {& q; k  W& z9 X. M; E
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( n: Q3 N/ o9 T6 b' m: u

4 n1 }* U. j# o: 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: w& j$ }" b- v, 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)
+ T0 F5 H* M9 [) `# I% P# y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& L: S( Q8 |( b4 o# F, u1 j
提高均衡效果和发热量。。: n& t# [) w) V# \# @

1 n. C$ Y3 Q+ P2 h; e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 n# `! R" K8 J' o6 \5 F: z
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。。。1 I" v  P3 u( ?8 i4 T
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。。/ s# D0 B; T* l) W. k
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 T' I* J% m; F% [2 V1 X* I
4 d/ t/ D- l; y/ e
2 I, N! H" R+ b先来个项目框架结构---以及STM32L073RZ-Morpho硬件接口图:  t+ N' R0 d# S1 ^3 t- O
STM32L073RZ_xm.png ' H4 p2 C8 t5 j% ^1 w3 D

- R% P2 J$ C3 I& u6 Q3 j! P  q& p xnucleo64_revc_l073rz morpho.png + Z( m4 e. m5 {5 E0 B4 Y7 I- j
接下来。。。先介绍STM32L073RZ-Nucleo配置:
4 T8 C1 A6 @+ o8 H- n4 [
3 H$ f: Q/ p: ^1.配置系统主频32Mhz 使用内部晶振! a4 m& k7 Q' ^- o( t2 X" P
/ @3 q3 c( t% @# m) D/ p, R
2.配置PC13,PC14,PC15为中断按键,通过按键设置均衡参数
$ z9 Q- b3 q3 R4 L/ m, ?$ `- `& t5 D% d' {$ W0 B0 W( b
3.配置SPI2+PC4,PB1,PB2,PB11为LCD控制显示输出
: I9 w+ U4 Q: r+ m- A3 G: K4 K- H' b+ {/ ?! G" z
4.配置串口2作为Wifi或者BLE通讯预留接口。。空闲中断+DMA) W! {# b) w: J8 I9 E9 w
5 X# ~1 z' E5 k
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: a: p0 Z8 ?- {1 o+ i! {0 ~
7 ]% E6 r4 Q! c
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)。。。
! ?# i7 P5 I& k
9 l  L! H7 B" [0 r; X8 `8 r7.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。。7 @7 [) D" N2 h! O* n+ W% E

- i2 i7 e& a2 m3 G% N# ~. {% V" a. i' Z; x; k6 }
STM32L073RZ-BMS-07.png ! ]9 ?6 \' a1 |/ O9 z
) M, X' u+ K* X- a4 L3 a0 \# D2 c' c% ~
STM32L073RZ-BMS-08.png - a7 C; u! f/ P; b

' u% x: ?/ w& W. T7 }5 S STM32L073RZ-BMS-09.png
, s% m% {" P. a- M2 z6 i" W1 ]
! ~) M4 N4 \( W9 l! P STM32L073RZ-BMS-10.png
# ]$ j/ n- _3 _* {3 w! Q
! w( s3 ^0 @8 _# \7 |$ B; R, T) v STM32L073RZ-BMS-11.png % K  D5 u5 U$ q  q  |# L- |$ D0 k
) U4 Q$ Q! V$ }) G% Q% @
STM32L073RZ-BMS-12.png : i% s# q$ A; J7 I$ T

. j. _2 \' Y# w0 u2 L8 x6 U/ 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。。)( z$ G6 e$ d3 {  c1 v3 B6 n: u
STM32L073RZ-BMS-01.png 9 q  y' ^5 p! `+ l- y

9 D/ ]$ R$ Y; h7 ` STM32L073RZ-BMS-02.png : v: a0 L6 A7 S( s0 S) I7 r9 B

7 N1 y/ [2 E0 y' M3 |; U& R STM32L073RZ-BMS-03.png
" O, A+ O# x! f( h0 {' |. P& W
$ y: D% r" {1 [! Z STM32L073RZ-BMS-04.png * z( b3 m: b$ ]+ V" P6 I. d
! {: [# t; g/ S+ M5 E/ x% `
STM32L073RZ-BMS-05.png - B/ T$ `& k! u
+ j: t$ {$ g! C2 N
STM32L073RZ-BMS-06.png
) R$ s( _" ?) P: A7 e3 G% G  Y) B' {: \. o1 }
0 a: A) E' \) |% P7 }
来几张PCB截图吧。。。
% u/ w8 m  w& R STM32L073RZ-BMS-13.png ' Q% f: I3 G. a# P) ]

) V: {- q; g" o, N! { STM32L073RZ-BMS-14.png 3 U1 m* c/ Z2 w2 j# p% {8 N* p
2 K7 s# f1 D; P8 e
STM32L073RZ-BMS-15.png
1 F- n3 I5 U5 k5 H. V
1 t' ]# s4 d* H6 X4 G2 N; d& k好了,最后实物测试截图。。. H0 u; Z/ g& }* ]) a2 O
IMG_20160427_164033.jpg
4 L+ k7 g5 C/ q% @1 V: Z8 \- {0 C& B" x+ P2 i
IMG_20160504_214157.jpg ' |0 J" [& k! b! [

. c9 s& H& {4 a2 h0 u# g6 \ IMG_20160504_214230.jpg
* J0 L+ b. A% }# F% x  X5 z% T9 j  d, p
IMG_20160504_213909.jpg
3 A) t1 p3 ]0 u8 O, Y; ]- u7 Y% [  y# r2 y
IMG_20160504_213853.jpg
. E9 v, {9 `2 {# F4 h' {; p1 P  u$ U* i

9 S; s: Q6 q) ?1 u8 V8 `+ d3 J6 g4 x

1 r/ L7 j, r, [2 B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。。。
1 Z: G0 E0 Q8 l IMG_20160505_135630.jpg % U0 |: `6 z/ |, M7 _. n

' x6 M7 W* o, l) J8 ]6 {4 p7 ] IMG_20160505_135654.jpg ' \" @1 O) N8 w. ]2 @2 V

0 Q# U6 p+ S$ m7 ?# V
" E, X* Z6 ]0 M9 s5 ^& G0 w
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评分

参与人数 1 ST金币 +10 收起 理由
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赞 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& t) W3 Y4 o3 _! f1 q3 v4 L
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 ...
& n7 l$ q8 d5 F3 I% 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
( J1 {: e2 Q8 t; z9 R5 a8 ^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)。。 ...
- c* @* L& D9 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 14:421 o* F$ L* U$ T3 Y- D  {
围观大神

, \& x5 G- ]9 @7 X' F' W) R. Q( W多谢,捧场。。
Paderboy 回答时间:2016-5-5 14:51:58
creep 发表于 2016-5-5 14:485 `7 Y0 ~# V& r
Paderboy 大神好厉害!!
' j$ Z4 c. V% \3 W4 f  @& R
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
) i6 k- [: F* G围观大神!

& c( B5 @/ d0 Q5 x9 [! m! s2 Q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
  D  v5 N! |3 O8 v( t4 Z9 B$ {! b1 h
farky 发表于 2016-5-5 15:19
+ }5 s- X! F) w' d. Y+ F6 J7 i厉害啊。功能不错。还带屏
! Q2 ^8 D% l- W
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
* e( N) |2 }. e8 W9 |& ?5 x那两排16个是什么元件?
. u% f1 k0 g/ p
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
# z, g+ G( ?3 k- R2 \" Z: M2 o那两排16个是什么元件?

  M4 q6 ], X8 D0 d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 16:523 C! E7 O4 |& ?$ O
厉害,围观顺便支持下

  O4 U$ b( @5 }$ |* Q1 G! r# G
时光虫子 回答时间:2016-5-5 21:22:51
厉害,牛人

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