一种基于STM32的锂电池组主动均衡控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于STM32的锂电池组主动均衡控制系统，包括控制模块，以及与控制模块连接的电压采集模块、主动均衡模块、电流采集模块、温度采集模块、LCD显示模块；电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块分别用于采集锂电池组的电压信息、电流信息和温度信息；主动均衡模块用于均衡锂电池组的电量；LCD显示模块用于显示锂电池组的工作状态信息。本实用新型专利技术有益效果：采用STM32控制器作为核心控制模块，该控制器以Cortex

【技术实现步骤摘要】
一种基于STM32的锂电池组主动均衡控制系统


[0001]本技术属于锂电池
，尤其是涉及一种基于STM32的锂电池组主动均衡控制系统。

技术介绍

[0002]随着能源资源的匮乏和环境问题的日益加剧，新能源电动汽车逐渐成为汽车行业的重点发展方向。锂电池因具备比功率高，能量容量大，无记忆效应，循环寿命长，自放电率低和无污染等众多优点，在电动汽车中应用最为广泛，但单节锂电池的电压、电流、容量等参数较小，因此需将多节电池串并联形成电池组才能满足高能量和大功率的需求。
[0003]锂电池在生产制造过程中，由于制造材料、外部环境温度、制造工艺水平等因素，同一条生产线的产品也会出现个体差异；单体锂电池之间容量也会存在差异，电池的容量会影响电池的放电深度，容量较小的电池在充电过程中易于过充过放，加快电池理化性质的衰减、缩短电池使用寿命，相比之下，容量大的会慢充浅放，电池的性能及理化状态优于容量小的。在锂电池组长期工作过程中，随着充放电次数的增加，单体锂电池间的差异会逐渐累计扩大，最终影响整体性能。即使是全新的锂电池的出厂初始容量也存在一定的差异。电池在使用时，根据“短板效应”会出现过压、欠压、过流和过温等问题，多次使用后电池间容量不一致会在原有差异的基础上扩大。综上所述都引发了单体电池之间荷电状态(SOC)不均衡，这种不均衡会使电池之间的差异越来越大，造成恶性循环。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术旨在提出一种基于STM32的锂电池组主动均衡控制系统，采用主动式双向DC/DC电池均衡电路，可有效实现电池电量均衡。
[0005]为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：
[0006]一种基于STM32的锂电池组主动均衡控制系统，其特征在于：包括控制模块，以及与控制模块连接的电压采集模块、主动均衡模块、电流采集模块、温度采集模块、lcd显示模块；
[0007]电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块分别用于采集锂电池组的电压信息、电流信息和温度信息；
[0008]主动均衡模块用于均衡锂电池组的电量；
[0009]lcd显示模块用于显示锂电池组的工作状态信息。
[0010]进一步的，还包括报警模块，所述报警模块用于在锂电池组的电压，电流出现异常或者温度过高时报警模块工作，发出警告。
[0011]进一步的，还包括电源模块，所述电源模块用于供电。
[0012]进一步的，所述控制模块包括STM32F103ZET6，电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块采集到的锂电池组的电压信息、电流信息和温度信息输送至控制模块。
[0013]进一步的，电流采集模块、温度采集模块检测出的模拟量信号还经过控制模块内
部的AD转换电路转换成控制模块能识别的数字信号。
[0014]进一步的，控制模块将采集到的电压信号和电流信号作为输入变量用拓展卡尔曼滤波算法估计出锂电池组的荷电状态，将估计出的荷电状态作为主动均衡器的均衡变量，发出控制信号，控制主动均衡模块中MOSFET的通断来实现锂电池组的主动均衡控制。
[0015]进一步的，主动均衡模块包括主动式双向DC/DC电池均衡器，用于根据控制模块估计出的荷电状态均衡锂电池组的电量。
[0016]进一步的，电源模块输入端的VIM引脚通过线圈L11连接+24V，电源模块的输出端VO连接+12V，电源模块的输入端还包括电容C13，输出端还包括电容C11。
[0017]相对于现有技术，本技术所述的一种基于STM32的锂电池组主动均衡控制系统具有以下有益效果：
[0018](1)本技术所述的一种基于STM32的锂电池组主动均衡控制系统采用STM32控制器作为核心控制模块，该控制器以Cortex
‑
M3核ARM芯片 STM32F407ZET6为基础，构建最小开发系统。该芯片时钟频率在工作电压为 3.3V时可达到72MHZ，性能较高，Flash大小为512K，功耗较低，共100个引脚，满足系统实用需求。
[0019](2)本技术所述的一种基于STM32的锂电池组主动均衡控制系统采用拓展卡尔曼滤波的算法(EKF)，利用检测出的开路电压和负载电流估计出锂电池组的荷电状态(SOC)，将估计出来的荷电状态(SOC)选作均衡变量对锂电池组进行主动均衡。该方法相较于选择电压作为均衡变量这种传统方法来对锂电池组进行均衡，均衡结果更加可靠。
附图说明
[0020]构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0021]图1为本技术实施例所述的一种基于STM32的锂电池组主动均衡控制系统硬件结构框图示意图；
[0022]图2为本技术实施例所述的系统工作原理图示意图；
[0023]图3为本技术实施例所述的主动均衡电路图示意图；
[0024]图4为本技术实施例所述的系统具体电路原理图和参数设置示意图；
[0025]图5为本技术实施例所述的系统典型应用电路原理图示意图。
具体实施方式
[0026]需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0027]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
[0028]如图1至图5所示，包括串联锂电池组，电压采集模块，主动均衡模块，电流采集模块，温度采集模块，控制模块，lcd显示模块，报警模块，电源模块。所述的电压采集模块，电流采集模块，温度采集模块将检测到的信号转换为电信号传输给STM32控制器。所述的STM32控制模块由STM32F103ZET6 芯片及其外围电路构成最小系统，通过I/O接口和外围电路的连接来完成系统控制和数据处理功能。主动均衡模块采用主动式双向DC/DC电池均衡
器根据STM32控制器估计出的荷电状态(SOC)主动均衡锂电池组的电量，直到串联锂电池组的荷电状态(SOC)差异小于阈值。
[0029]信号采样部分包括电压采集模块，电流采集模块，温度采集模块，分别采集串联锂电池组的开路电压，电流，温度信号，检测出的信号是模拟量都需要经过调理电路转换成STM32能识别的数字信号，从而进一步产生控制信号。
[0030]以STM32为核心的控制模块将采集到的电压，电流信号作为输入变量用拓展卡尔曼滤波算法(EKF)估计出锂电池组的荷电状态(SOC)，将估计出的荷电状态(SOC)作为主动均衡器的均衡变量，发出控制信号，控制主动均衡模块中MOSFET的通断来实现锂电池组的主动均衡控制。
[0031]所述的主动均衡模块，接收到STM32控制模块的控制信号，控制信号控制MOSFET导通，实现串联锂电池组间的电量均衡，提高锂电池组的均衡效果和能量利用效率。
[0032]所述的LCD显示模块，报警模块，用于监视锂电池组的工作状态。其中 LC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于STM32的锂电池组主动均衡控制系统，其特征在于：包括控制模块，以及与控制模块连接的电压采集模块、主动均衡模块、电流采集模块、温度采集模块、LCD显示模块；电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块分别用于采集锂电池组的电压信息、电流信息和温度信息；主动均衡模块用于均衡锂电池组的电量；LCD显示模块用于显示锂电池组的工作状态信息。2.根据权利要求1所述的一种基于STM32的锂电池组主动均衡控制系统，其特征在于：还包括报警模块，所述报警模块用于在锂电池组的电压，电流出现异常或者温度过高时报警模块工作，发出警告。3.根据权利要求1所述的一种基于STM32的锂电池组主动均衡控制系统，其特征在于：还包括电源模块，所述电源模块用于供电。4.根据权利要求1所述的一种基于STM32的锂电池组主动均衡控制系统，其特征在于：所述控制模块包括STM32F103ZET6，电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块采集到的锂电池组的电压信息、电流信息和温度信息输送至控制模块。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：游国栋，蔡双泽，徐滨，王铭乾，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：新型
国别省市：