基于STM32的锂电池充放电系统的设计

基于STM32的锂电池管理系统设计 汪官勇;余粟 【摘 要】设计了一种基于STM32和BQ76940的锂电池管理系统,给出了电池管理系统的软硬件设计,包括采样电路、MCU电路、均衡电路和电源电路.并结合开路电压和安时积分法估算出电池的SOC值,与实际的电池SOC值进行比较,计算出电池SOC值的误差在5％左右.

【期刊名称】《化工自动化及仪表》 【年(卷),期】2018(045)011 【总页数】3页(P890-892) 【关键词】锂电池;STM32;BQ76940;硬件电路;安时积分法;SOC估算 【作 者】汪官勇;余粟 【作者单位】上海工程技术大学机械工程学院;上海工程技术大学工程实训中心 【正文语种】中 文 【中图分类】TH865

电池作为动力来源，必须串联使用才能达到电压要求，而多个电池串联使用一段时间后，电池内阻和电压产生波动，单体电池的状态差异会逐渐显现出来，不断循环的充放电过程加剧了单体电池之间的不一致性。电池成组后，大功率充放电时，电池组发热，在电池模块内形成一定的温度梯度，使各单体电池工作时环境温度不一致，将削弱单体电池间的一致性，降低电池组充放电能力。例如，磷酸铁锂电池的单体电芯循环寿命可以达到3 000次以上，然而成组后，由于各种原因导致的不一致性，整体循环寿命很难达到2 000次[1]。此外，大规模储电系统中电池成本约占总成本的一半。串联成组的电池系统，只要其中一节失效，如不及时发现，整串电池都会跟着报废。损失的不仅仅是昂贵的电池，由于电池状态不确定性造成的系统瘫痪、数据丢失，后果不堪设想[2]。 为确保电池性能良好，延长电池使用寿命，必须对电池进行合理有效地管理和控制。电池管理系统对电池组的使用过程进行管理，对电池组中各单体电池的状态进行监控，可以维持电池组中单体电池状态的一致性，避免电池状态差异造成电池组性能的衰减和安全性问题。 1 电池管理系统的硬件构成 硬件电路分为MCU单元、检测单元、均衡单元和电源单元，其整体结构如图1所示。 图1 系统整体结构 1.1 MCU单元 笔者采用STM32系列单片机的F103VBT7，该单片机具有以下的特性： a.它是基于32位的ARM Cortex-M3内核，具有72MHz的高速处理能力，可以很好地满足控制要求[3]； b.具有较大的片上Flash，存储器容量达到了128KB。 1.2 电源单元 在本系统中，电源单元主要是为整个系统提供稳定的5V和3.3V直流电源，运用lm5008和ams117两款稳压芯片，电路设计简单而且能高效地满足整个系统供电。 1.3 检测单元 检测单元是本系统中主要的设计单元，包括电压检测、电流检测和温度检测。本设计采用BQ76940电池监视芯片对电池的信息数据进行采集，该款芯片功耗低，可以与最多15节串联电池或者典型的48V电池组一同工作。而且该款芯片具有过流保护和过压保护的功能，通过设定过压和欠压使得电池在规定的范围内工作。 本设计是对15节单体锂电池进行电压采集，要求从每一节锂电池的正负极引出接线端子，然后通过RC滤波电路连接到芯片的VC端口作为电压信号的输入端。RC低通滤波电路可以滤除信号中的高频干扰信号。通过BQ76940芯片对电压信号进行模数转换，将转换结果送到内部逻辑电路。经过I2C总线接口与控制器通信[4]。 因为BQ76940芯片内部有库仑电荷计数器，该芯片是可以直接测量电池电流的。除此之外该芯片还可以测量外部的3处温度，但是需要配合外部的温度传感器进行使用。本设计采用热敏电阻作为传感器，然后将热敏电阻的正负极分别与芯片的引脚连接。 1.4 均衡电路 均衡电路是电池管理系统的重要组成部分，常用的均衡电路按照能耗可分为能耗型和非能耗型。能耗性均衡电路就是将单体电池中多余的电量消耗掉，使整个电池组处于电压平衡状态。非能耗型均衡就是通过一些储能元件，对能量进行重新分配，使电池达到均衡效果[5]。 本设计的均衡电路采用能耗型设计，运用开关电阻法通过对开关管mosfet的控制使单体电池对与它并联的电阻进行放电[6]。该设计结构简单，设计成本较低，可以对多个电池同时放电，但是均衡时间较长。 2 电量SOC(荷电状态)检测 本系统采集的电压、电流及温度等电池状态变量都是实时检测的，通过I2C总线与控制器MCU进行数据交互。系统软件流程如图2所示。 SOC估算是电池管理系统的重要组成部分。SOC是电池剩余电量占总电池容量的比值[6，7]： 式中 Q——电池的消耗量； Q0——电池的额定容量。 笔者采用应用较为广泛的SOC估算策略，基于安时积分和开路电压法相结合的策略。利用开路电压法对初始SOC值进行估算，在电池使 图2 系统软件流程 用的过程中使用安时积分法。通过充放电机对电池进行充放电实验，可以读取出在恒流放电的条件下开路电压与对应的SOC值之间的曲线关系。 初始SOC0的估算。如果电池处于静置的时间很长，则通过测得的开路电压进行估算，反之，则可以使用电池上一时刻记录的SOC值作为初始值。通过这样的方法估算可以有效地减少估算时间，提高初始估算精度[8，9]。 在电池使用过程中SOC1的估算，采用成熟的安时积分法。安时积分法是对采样电流按照时间积分计算出实时的电量消耗，然后用初始SOC0减去积分值，就可以算出当前的SOC1值：

基于STM32的光伏充放电控制器设计温宗周;费腾蛟;段俊瑞;赵建新;刘超;袁妮妮【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》【年(卷),期】2016(16)10【摘要】In the public lighting system,the photovoltaic array is used to charge for the lead-acid battery,then the battery provides electri-cal energy for the lighting system.In order to guarantee the process efficient and reasonable,a photovoltaic charge and discharge control-ler based on microprocessor STM32F407 is designed.The properties of the battery and photovoltaic array,the battery capacity test and MPPT (maximum power point tracking)technologies are used.The control of main circuit is the Boost circuit.The experiment results show that the controller can control the battery charge and discharge process effectively,which improves the utilization rate of the photo-voltaic power and lighting system,eventually achieves the stable and efficient working condition.%在公用照明系统中，利用光伏阵列给铅酸蓄电池充电，蓄电池为照明系统提供电能。

基于STM32芯片的锂电池智能管理模块设计申磊;吴建国;刘国庆;冯汉春;尹博;戴翔【摘要】为解决锂离子电池成组后难以管理的问题,设计锂电池智能管理模块.该智能模块基于STM32芯片设计并架构嵌入式操作系统uC/OS-Ⅱ.由嵌入式操作系统实时高效地监控管理锂电池充电、放电过程,并提供上位机和触摸屏动态显示锂电池组的工作状况.设计信号调理电路和软件滤波采集模块电压、电流、温度等模拟量来减小采集误差,为锂电池管理模块提供精确的原始数据.经实际验证,该智能管理模块解决了锂电池成组后易发生过充电、过放电、过流、电池提早老化、爆炸等问题,提供了更长寿命、更低维护、更可靠的锂电池组.【期刊名称】《南通大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(013)001【总页数】5页(P30-34)【关键词】STM32芯片;锂电池;智能管理模块;实时监控【作者】申磊;吴建国;刘国庆;冯汉春;尹博;戴翔【作者单位】南通大学电气工程学院,江苏南通 226019;南通大学电气工程学院,江苏南通 226019;南通大学电气工程学院,江苏南通 226019;恩力能源科技(南通)有限公司,江苏南通 226000;恩力能源科技(南通)有限公司,江苏南通 226000;恩力能源科技(南通)有限公司,江苏南通 226000【正文语种】中文【中图分类】TM912.6通信技术设备越来越趋向于小型化和轻型化，对设备的体积和重量都提出了更苛刻的要求；电力电网资源相对贫乏的市场，对通信设备的能源和备用电源的使用和循环寿命提出了更高的要求；这些因素对目前以铅酸电池为主的通信设备中的能源及备用电源解决方案提出了巨大的挑战.铅酸电池电压较低，常用储蓄电池仅有2.0 V；比能量低，充电一次续航时间较短；质量和体积较大；有害物质、废弃物难处理[1].相比于铅酸电池的缺陷，具有优良性能的锂电池将在未来的动力电池、储备电池中占有主导地位.锂电池的比能量较高，相比于同容量的铅酸电池，锂电池体积只有其1/2，甚至1/3不到；电压高，平均电压为3.6 V，最高可达4.2 V；无记忆效应，不用理会残余电量，也无需定期放电，增加其使用寿命；自放电率低，每月放电大概2%～5%；循环寿命长[2].单体锂电池电芯充电电压达到4.2 V后，会产生副作用，电压越高危险系数越大，甚至可能产生爆炸；单体锂电池电芯放电低于2.4 V后亦会对电池本身产生致命危害[3]；当负载短路或电流过大时，由于电池的高内阻特性，功率损耗增加，温度上升导致电池损坏或者提前报废；充电电流过大，锂电池压力与热量大量增加，容易自燃甚至爆炸[4]；单体锂电池必须成组方能满足用户的需求，但电池成组后均衡困难、使用寿命缩短和安全性下降亦成为制约锂电池发展的主要因素[5].目前锂电池研究趋势除了检测电池工作状态参数之外还研究精确估算电荷状态（SOC）、电池健康状态（SOH）、通讯、电池故障等[6].随着电动车的发展，我国对其动力蓄电池的发展极为重视[7].电池成组的均衡技术、管理系统软硬件的优化等问题仍是亟待解决的技术难题和研究热点.研究适应动力锂电池特点的综合管理系统，是锂电池产业发展的重要课题.当前管理系统的研究重点多集中在提高采样精度和电荷状态估计技术，几乎忽略了充放电管理功能[8].鉴于锂电池以上缺陷与难点，本文作者和恩力能源科技（南通）有限公司合作研发新型智能锂电池管理模块（Battery Management System，BMS）.1 BMS硬件设计1.1 BMS硬件架构系统硬件基本结构图如图1所示.1）监控管理模块采集各单体锂电池的单体电压，这些数据通过IIC总线传递给BMS，并由BMS下达均衡控制命令给监控管理模块执行均衡措施；2）模块电压、温度、电流检测模块用以检测锂电池模块的模块电压、温度、电流，作为模块过压、过流、过温监控保护的依据；3）2路PWM波控制充放电控制模块中的开关器件工作实现对锂电池模块的充电、放电控制；4）上位机VC界面通过UART1监控整个锂电池模块，实时显示当前采集数据，抽取当前控制曲线，读取或写入BMS参数，读取统计数据，当前SOC余量等；5）UART2为BMS研发阶段以及将来检测、维修提供调试信息；6）CAN1和CAN2作为外部通信口供锂电池模块之间级联通信使用；7）外部Flash存储BMS历史数据以及曲线控制数据；8）IO控制LED显示当前SOC余量；图1 系统基本构成示意图9）当发生保护事件时报警模块输出报警提示；10）GUI图形监控界面作为现场显示端口.1.2 BMS模块电压、电流检测与信号调理采集的准确度和精度直接决定了控制策略和剩余电量的估算[9].为满足系统对模块电压、充放电电流的高精度测量要求，对模块电压、电流采样采用精度较高的霍尔传感器进行采样.分别选用深圳兴瑞达公司精度等级≤0.2%.F.S的 LF-DV12-32D31-0.2/0～100 V单路直流电压变送器和LFDI12-12B25-1.0/0～100A霍尔电流传感器，采用12（1±10%）V电压供电，输出信号为0～5 V.传感器输出信号需经过信号调理方可被系统采集，信号调理电路如图2所示.图2 采样信号调理电路图由于STM32F107只能测量0～3.3 V范围内模拟信号，而传感器输出信号为0～5 V，故应将采样输出的模拟信号线性等比例转换为采集范围内.考虑到采集的精度要求，分压电阻R28、R30不可选用普通电阻，应选用精度为0.1%的精密电阻.为防止模拟信号突然变化，采用高输入阻抗、低输出阻抗的电压跟随器隔离前后级，具有缓冲的作用.图2中R27为限流电阻.在靠近ADC输入侧并联小电容C10和钳位二极管D1对模拟信号滤波、限压（当模拟电压高于3.3 V时，D1导通）.1.3 BMS温度检测温度采集模块选用12 bit数字温度采集器TMP112（采集范围为-40～125℃），采集值通过IIC总线输出，可获得较高精度的采集值.由于STM32F107自身所带的IIC总线设计不合理，BMS模块中采用软件模拟IIC总线.过温报警IO口PD2应配置为外部中断输入模式，而非软件延时查询.此种配置可以减少STM32F107运行负担.温度采集电路如图3所示.图3 温度采集电路图1.4 PWM控制BMS充电、放电PWM控制电路如图4所示，Q1为充电控制开关管，Q2为放电控制开关管，PWM1和PWM2为STM32F107的PWM波输出IO.PWM输出信号，经光耦TLP521-2隔离、放大后驱动开关管工作.充电时，控制PWM2的占空比在最大限定范围内，该范围由初期充电交流决定.随着锂电池组正负极电压逐渐升高，占空比逐渐减小，直至锂电池充满[10].控制PWM1占空比从而控制锂电池组放电电流. 图4 PWM控制电路图2 BMS均衡措施BMS模块中涉及的基本程序模块有采集系统电压、模块电压、模块电流，采集模块单体电池电压和温度，采集环境温度和电池模块温度，充电曲线控制，应急供电控制，锂电池组均衡控制，实时电量计算，剩余电量计算，剩余寿命计算，曲线跟随充电控制，13种保护事件，事件存储，外部Mod-Bus通信等.锂电池成组后由于单体电池特性的不一致，必须对电池组做均衡处理.处理措施不当将会造成电池寿命急剧减短，导致锂电池组提前报废[11].BMS中监控管理模块完成锂电池组均衡处理、过压处理、低压处理、过流处理.该监控模块采用2个BQ77PL900通过级联的方式监控20节单体锂电池，并将数据经由IIC总线传递给主控制器.在本模块中采用耗能（电阻）均衡方式实现锂电池组成组后的均衡.由监控管理模块采集所有单体锂电池端电压并将数据经数字滤波后传递给主控制器.主控制器计算数据的平均值，得到实时的平均电压，并以此为依据判断某节或某几节单体锂电池超出平均电压的浮动范围.此刻主控制器下达均衡命令控制BQ77PL900将需要均衡处理的单体锂电池并入耗能电阻.另外BMS中的监控管理模块设置电池保护动作的门槛电压和门槛电流，并设置保护动作开始时间（时间可编程），以此实现电池过压、低压、过流、短路保护，保障锂电池工作时更安全、寿命更长.3 BMS嵌入式系统架构锂电池的智能管理系统是一个复杂的系统.其一，任务具有多样性的特点，拥有当前数据采集、充电控制、放电控制、保护事件、SOC计算、SOH计算、同外部Modbus通信等；其二，任务具有多级嵌套，包括每个任务之间的嵌套以及任务内部的嵌套（13种保护事件的多级嵌套）；其三，一部分任务实时性较高，如由于锂电池本身的特性，当充电电压过高、放电电压过低、充电过流等都会对锂电池本身寿命造成极大的危害[12]，系统必须实时地响应这些紧急事件任务.因此锂电池急需性能良好的实时嵌入式系统对其进行高效的管理.从内存管理、内存开销、任务调度、任务通讯、文件系统管理、设备管理等方面满足锂电池的复杂管理特性. 随着微电子技术的发展，嵌入式微处理器的运行速度越来越快，为实时操作系统提供了全面的运行支持.采用高性能的微处理器和实时操作系统构建嵌入式工业控制系统平台已成为一种发展趋势[13].通过嵌入式实时操作系统调用一切资源完成控制任务的实时性要求，其中最主要的是靠系统本身任务调度来保障在规定的时间内对重要的紧急事件作出正确的响应[14].本电池智能管理模块基于uCOS-II实时操作系统设计完成.uCOS-II是一个实时内核，提供完善的任务调度、任务通信等任务管理功能.其公开源代码、可移植性高、裁剪方便、抢占式实时内核、最高可有64个优先级任务（其中有8个任务作为系统保留）、系统评估服务、255层中断管理、高稳定性、高可靠性.嵌入式结构一般可分为用户应用层、OS层、硬件驱动层[15].本BMS的系统架构如图5所示. 图5 系统架构示意图4 应用实例本文设计的锂电池智能管理模块已成功应用于恩力能源科技（南通）有限公司的智炫系列锂电池模块LBM-101P.LBM-101P采用19英寸机柜安装；支持48 V直流大功率放电；持续放电功率大于4 kW（最大功率可达5 kW）；支持热置换；可快速充电，4 h内可达90%SOC；100%SOC循环寿命2000次以上；绿色能源，无铝或其他重金属污染.电池模块工作示意图如图6所示.5 结论本文针对锂电池成组管理复杂的缺陷，提出基于实时嵌入式操作系统uCOS-Ⅱ的锂电池智能管理模块BMS.该模块基于STM32F107VC设计，电池模块采用135节单体锂电池成组，充电上限电压为60 V，放电下限电压为48 V，最大持续放电电流/功率为80 A/4 kW，容量为20 Ah；在25℃的环境温度下100%深度放电，循环寿命大于2000次；充电时工作温度为0～45℃，放电时工作温度为-20～60℃.实践证明：该BMS能够很好地解决锂电池成组难以管理的问题，为通信设备提供体积小、重量轻、充放电循环次数高、小模块大功率的通信电源.该BMS小型电信设备（无线基站、宽带交换设备等）是实现通信和电源设备一体化的理想选择，也可为绿色能源驱动的通信基站（如太阳能、风能混合式储能系统）提供更长寿命、更低维护、更可靠的备用电源.图6 电池模块工作示意图参考文献：[1]高海洋，孔长春.浅析如何延长电动助力车铅酸蓄电池使用寿命［J］.电动自行车， 2013（2）：26-29.[2]卢杰祥.锂离子电池特性建模与SOC估算研究［D］.广州：华南理工大学电子与信息学院，2012.[3]高飞，杨凯，惠东，等.储能用磷酸铁锂电池循环寿命的能量分析［J］.中国电机工程学报， 2013， 33（5）：41-45.[4]陈渊睿，伍堂顺，毛建一.动力锂电池组充放电智能管理系统［J］.电源技术，2009， 33（8）：666-670.[5]刘彦忠.车用动力电池充放电特性与智能管理技术［D］.北京：北京交通大学电气工程学院，2012.[6]李拓.基于智能芯片的电池管理系统的实现［D］.南京：南京邮电大学电子科学与工程学院，2013.[7]张海燕，李建伟.电动汽车充放电对电网的影响分析［J］.电气传动自动化，2013， 35（2）：11-14.[8]钱良国，郝永超，肖亚玲.锂离子等新型动力蓄电池成组应用技术和设备研究最新进展［J］.机械工程学报，2009，45（2）：1-11.[9]郭顺.混合动力摩托车锂电池组管理系统的研究［D］.重庆：西南大学工程技术学院，2012.[10]张好明，孙玉坤，黄永红.60V/3kW锂电源及其基于DSP 的充电电路研究［J］.电子技术应用， 2007， 33（11）：143-145.[11]刘淼，王田苗，魏洪兴，等.基于uCOS－II的嵌入式数控系统实时性分析［J］.计算机工程， 2006， 32（22）：222-226.[12]严贺彪.锂电池组均压控制系统研究与设计［D］.重庆：重庆大学自动化学院，2012.[13]马爱华，张晓冬，张伟.基于AVR的锂电池智能充电器的设计与实现［J］.微计算机信息， 2009， 25（5）：71-73.[14]曹宝健，谢先宇，魏学哲.电动汽车锂电池管理系统故障诊断研究［J］.上海汽车， 2012（12）：8-12.[15]李正荣.基于ARM和UCOS_II的嵌入式CAN-以太网网关的研究与实现［D］.合肥：合肥工业大学计算机与信息学院，2007.。

基于STM32和LT3796的通用充电器设计为了拓展便携设备的作业半径，能够给不同规格可充电电池充电并且外形尺寸小巧的充电器越来越被需要，本设计能够给18650锂离子电池进行充电;同时可兼容5号镍氢电池和7号镍氢电池。

采用STM32单片机和LT3796 DC/DC 控制器设计的一款通用充电器，可以实现对三种电池的识别，并对1～4节电池进行快速和标准充电，电路所需元件较少，能够满足产品的小型化设计。

标签：通用充电器; STM32单片机;LT3796 DC/DC 控制器;充电控制0 引言在目前许多领域，如森林、消防、野外作业等，使用的便携式设备种类繁多，这些便携设备的能源供应是各种规格的可充电电池，比较普遍的电池有18650锂离子电池、5号镍氢电池和7号镍氢电池。

设计开发一种通用充电器，能兼容三种规格电池，四个通道，能够识别电池种类，并根据不同规格的电池特性进行正常充电和快速充电;每个通道具有状态指示灯，能通过颜色变化对充电状态、充电结束状态、电池检测结果作出相应指示;每个通道输出具有短路保护、反接保护和过熱保护功能。

1 设计原理通用充电器的设计要满足不同规格的电池其不同的充电性能。

18650锂离子电池，标准的充电过程是以设定电流进行恒流充电，电池电压升到4.2V时，改为恒压充电，保持充电电压为 4.2V，此时充电电流逐渐下降，当电流下降至设定充电电流的1/10时，充电结束。

5号镍氢电池和7号镍氢电池，标准的充电过程是以设定的电流进行恒流充电，限定的时间到或充电到后期电池电压下降到最高点以下5mV时，充电结束。

通用充电器接通电源，四个通道指示灯根据电路检测判断各通道状态并给出对应指示。

当电路识别到是18650锂离子电池时（其容量为3Ah），并且是未充满状态，控制电路对电池提供650mA标准充电电流，如果判断快充按键按下，提供1200mA快充电流;当检测到电池电压升至4.2V时，充电方式改为4.2V恒压充电，直至充电电流低于设定充电电流的1/10时，充电结束，自动断开充电回路，通道指示灯显示充满状态。

116基于STM32的单体电池模拟器及其组模块设计基于STM32的单体电池模拟器及其组模块设计Design of Siagle Battery Simulator and Group Module Based on STM32曹嘉伟孙晖金向东(浙江大学电气工程学院，浙江杭州310000)摘要：目前对电池管理系统(BMS,Battery Managamant System)的性能测试主要依赖于真实的动力电池组，具有存在安全隐患、耗时长、难以模拟复杂工况等弊端。

为了实现对电池管理系统的高效智能测试，提出了一种以单体电池模拟器为核心的测试系统,设计了一款以STM32单片机为核心的单体电池模拟器，可以模拟真实电池的输出状态和充放电特性，将多个单体电池模拟器进行模块化设计为模拟电池组，可以在实际测试中代替真实的动力电池组，从而实现对BMS的自动化测试。

关键词：电池管理系统；电池模拟器；自动化测试；STM32Abstract:At present,the performance test of the battery management system(BMS,battery management system)mainly relies on the real power battery pack,which has disadvantages such as potential safety hazards,long time-consuming,and difficulty in simulating complex working conditions.In order to achieve efficient and intelligent testing of the battery management sys-tem,a test system with a single battery simulator as the core is proposed in this paper,and a single battery simulator with STM32single-chip microcomputers the core is designed,which can simulate the output state of the real battery.In addition to charging and discharging characteristics,multiple single battery simulators are modularly designed to simulate battery packs,which can replace real power battery packs in actual tests,thereby realizing automated testing of BMS.Keywords:battery management system,batter simulator,automated test,STM32电池管理系统作为实时监控、自动均衡、智能充放电的电子部件，是动力和储能电池组中不可或缺的重要组成部分。

隹Isl^iSls V12021年第11期(总第227期)基于STM32的电池组飞渡电容均衡系统设计王振亚，李晓东,王亚辉，鲁涛(西安工程大学电子信息学院，陕西西安710048)摘要：串并联的磷酸铁锂电池组存在不一致性，为了缓解由此带来的放电不一致性彩响，文章采用改进的飞渡电容法进行均衡，其中测量精度决定着均衡效果。

提出一种电池组极性自动判断方法和一种基于光电耦合器的测量方法,解决了常规方法中串联电池组测量线繁杂和测量精度不高的问题。

采用基于Labview设计的上位机可监测显示电池组单体电压数值和曲线图。

经实验测试静置状态下，均衡电压差在0.003V以内，均衡时间在70s以内；充电和放电状态下，效果相对有限。

关键词:磷酸铁锂电池组;飞渡电容法;光电耦合器;均衡算法中图分类号:TM912文献标识码:A文章编号：2096-9759(2021)11-0105-05Design of battery pack flying capacitor equalization system based on STM32WANG Zhenya,LI Xiaodong,WANG Yahui,LU tao(School of Electronic Information,Xi'an Polytechnic University,Xi'an Shaanxi710048,China)Abstract:There is inconsistency in the series-parallel LiFePO4battery pack.In order to alleviate the impact of discharge in­consistency caused by this,an improved flying capacitor method was used to balance,and the measurement accuracy determines the equalization effect.An automatic judgment method of battery pack polarity and a measurement method based on photoelec­tric coupler are proposed,which solves the problems of redundant measurement lines and low measurement accuracy of series battery pack in conventional methods.The PC designed based on Labview can monitor and display the voltage value and curve of the battery unit.Under the static state,the equilibrium voltage difference is within0.003V and the equilibrium time is within 70s.Under charging and discharging conditions,the efiect is relatively limited.Key words:LiFePO4battery pack;Flying capacitance method;Photocoupler;Balance algorithm0引言目前,新能源汽车日益普及，相关产业也在迅速发展。

基于STM32的多节锂电池管理系统的设计
田明明;徐磊
【期刊名称】《世界电子元器件》
【年(卷),期】2013(000)003
【摘要】引言电池节能和污染正H益成为人们关注的问题。

在传统电池领域中，铅酸电池和镍氢电池在实际使用过程中存在一系列问题：如比容小，不适应快速充电和大电流发电或者是镍氧电池在串联电池组时管理问题比较多。

相反，锂电池不仅比容要好于铅酸电池和镍氢电池，而且还具有无记忆效应、使用寿命长和单节电芯电压高等优点。

【总页数】4页(P40-43)
【作者】田明明;徐磊
【作者单位】安徽理工大学电气与信息工程学院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于STM32的锂电池组SOC管理系统的研究与设计 [J], 潘莹;朱武;张佳民
2.基于STM32的通信用后备锂电池组管理系统的研究与设计 [J], 李国丽;张永杰
3.基于BQ77PL900的多节锂电池充放电管理系统 [J], 胡国民;周志景
4.基于STM32的锂电池均衡管理系统 [J], 薛家祥;沙幸威;陈永煌;郑照红;易春阳
5.基于STM32的锂电池管理系统设计 [J], 汪官勇;余粟
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基于STM32的电池管理系统的研究与设计邓长征;赵侠;张晓燕【摘要】为加强电池组的管理与保护以及减少电池组各单体参数之间的差异,设计了一套基于STM32F103VET6的电池管理系统;并提出在电阻耗能法的基础上结合能量转移思想对电池组进行均衡管理.运用MATLAB/Simulink工具建立了锂电池模型,并对电池所采用的均衡方案进行了仿真分析.仿真结果表明:采用改进的均衡方案电压偏差明显减小,单体之间的电压逐渐趋近到一个固定的值.此外通过18650型锂电池对电池管理系统进行了均衡实验测试,求出了均衡前后电压的期望值和方差值.经过对比分析,进一步验证了电池管理系统电压均衡的有效性.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)021【总页数】6页(P219-224)【关键词】电池管理系统;STM32;锂电池;均衡管理【作者】邓长征;赵侠;张晓燕【作者单位】三峡大学电气与新能源学院,宜昌443002;新能源微电网湖北省协同创新中心(三峡大学),宜昌443002;三峡大学电气与新能源学院,宜昌443002;新能源微电网湖北省协同创新中心(三峡大学),宜昌443002;国网山东省电力公司嘉祥县供电公司,嘉祥272400【正文语种】中文【中图分类】TM912传统的铅蓄电池因其体积大、污染严重，许多地区限制了对此类电池的应用。

而锂电池凭借其高能量密度、无污染等优点，逐渐成为能量存储载体的首选，是电动汽车的理想动力电源[1,2]。

但由于锂电池存在时变性，成组使用时会出现单体电压不一致等现象[3]。

因此，需要对电池组进行系统管理，提高电池组使用效率，延长其使用寿命。

电池管理系统(BMS)作为电池的管理者，在一定程度上可以弥补动力电池自身的不足，延长动力电池的使用寿命[4,5]。

电池管理的主要任务是采集动力电池组的电压、电流、温度等参数，并对采集到的参数进行分析处理，从而实现对电池组出现的各种异常状态进行管理[6]。

题目：锂电池充放电系统的设计所在院系：信息与通信技术系专业：电气工程及其自动化摘要随着电子技术的快速发展使得各种各样的电子产品都朝着便携化和小型轻量化的方向发展，也使得更多的电气化产品采用基于电池的供电系统。

目前为止，较多使用的电池有镍镉、镍氢、铅蓄电池和锂电池。

由于不同类型电池的充电特性不同，通常对不同类型，甚至不同电压、容量等级的电池使用不同的充电器，但这在实际使用中有很多不便。

本设计是一种基于单片机的锂离子电池充电器，在设计上，选择了简洁、高效的硬件，设计稳定可靠的软件，说明了系统的硬件组成，包括单片机电路、充电控制电路、电压转换及光耦隔离电路，并对充电器的核心器件MAX1898充电芯片、AT89C2051单片机进行了较详细的介绍。

阐述了系统的软硬件设计。

以C 语言为开发工具，进行了设计和编码。

保证了系统的可靠性、稳定性、安全性和经济性。

该充电器具有检测锂离子电池的状态；自动切换充电模式以满足充电电池的充电需求；充电器短路保护功能；充电状态显示的功能。

在生活中更好的维护了充电电池，使电池更好被运用到生活中。

关键词：单片机、MAX1898、AT89C51AbstractElectronic technology's fast development causes various electronic products develops toward portable and the small lightweight direction, It also causes the more electrification products to use based on battery's power supply system. At present, the many use's batteries have the nickel cadmium, the nickel hydrogen, the lead accumulator and the lithium battery. Their respective characteristic had decided they will coexist in a long time develop. Because the different type battery's charge characteristic is different, usually to different type, even different voltage, capacity rank battery use different battery charger, but this has many inconveniences in the actual use.This topic design is one kind lithium ion battery charger which is based on Single Chip, in the design, it has chosen succinctly, the highly effective hardware, the design stable reliable software, explained in detail system's hardware composition, including the monolithic integrated circuit electric circuit, the charge control electric circuit, the voltage transformation and the light pair isolating circuit, and to this battery charger's core component - MAX1898 charge chip, at89C2051 monolithic integrated circuit has carried on the detailed introduction. Elaborated system's software and hardware design. Take the C language as the development kit, has carried on the detailed design and the code. Has realized system's reliability, the stability, the security and the efficiency.The intelligence battery charger has the examination lithium ion battery's condition; The automatic cut over charge pattern meets when rechargeable battery's charge needs; Battery charger has short circuit protection function; The charge condition demonstration's function. The battery charger has made the better maintenance rechargeable battery in the life，and lengthened the rechargeable battery’s service life.Key words: SCM,STC89c51, MAX1898目录引言 (5)第1章绪论 (6)1.1课题研究的背景 (6)1.2课题研究的主要工作 (7)第2章电池的充电方法与充电控制技术 (9)2.1电池的充电方法和充电器 (11)2.1.1 电池的充电方法 (11)2.1.2 充电器的要求和结构 (15)2.1.3单片机控制的充电器的优点 (16)2.2充电控制技术 (16)2.2.1 快速充电器介绍 (16)2.2.2 快速充电终止控制方法 (17)第3章锂电池充电器硬件设计 (20)3.1单片机电路 (20)3.2电压转换及光耦隔离电路 (23)3.3电源电路 (24)3.4充电控制电路 (26)3.4.1MAX1898充电芯片 (26)3.4.2充电控制电路的实现 (30)第4章锂电池充电器软件设计 (32)4.1程序功能 (32)4.2主要变量说明 (32)4.3程序流程图 (32)结论与展望 (35)致谢 (35)参考文献 (36)附录A 电路原理图 (37)附录B 外文文献及其译文 (38)附录C 主要参考文献的题录及摘要 (40)附录D 主要源程序 (42)引言电池是通过能量转换获得电能的一种器件，电池可以分为一次电池与二次电池，一次电池是一次性的，二次电池可以反复循环使用。