基于STM32的锂电池充放电系统的设计VIP专享VIP免费

基于STM32的锂电池充放电系统的设计——硬件部分专业：电子科学与技术学号：111100630姓名：许金科指导老师：曾益彬摘要锂电池的使用越来越广泛，为了能够充分发挥锂电池的性能，提高电池使用效率并延长电池寿命，需要设计一个锂电池充放电管理系统，该系统是以STM32为控制核心，通过使用RT9545来实现对电池保护。通过使用电源管理芯片BQ24230实现对锂电池充放电路径管理，通过使用电池电量检测芯片BQ27410来实现对电池剩余电池容量SOC、充电状态、电池电压、电池充放电电流、电池温度等参数的检测。通过使用DC-DC升压芯片LMR62421能够输出稳定的电压，实现对整个系统的供电，最后通过STM32实现对电池状态信息的读取与显示。关键词：电池管理系统，SOC，充电方式LithiumBatteryChargingandDischargingSystemDesignBasedonSTM32———HardwareAbstractMorewidespreaduseoflithiumbatteries,inordertogivefullplaytotheperformanceoflithiumbatteries,toimprovebatteryefficiencyandextendbatterylife,itneedtodesignalithiumbatterychargeanddischargemanagementsystem,whichisbasedSTM32controlcore,throughtheuseofRT9545torealizationofbatteryprotection.ByusingthepowermanagementchipBQ24230lithiumbatterychargeanddischargepathtoachievethemanagement,throughtheuseofbatterydetectionchipBQ27410toachievethebatteryremainingbatterycapacitySOC,detectioncurrent,temperatureandotherparametersofthebatterystateofcharge,batteryvoltage,batterychargeanddischarge.ByusingtheDC-DCboostchipoutputstablevoltageLMR62421abletoachievepowertotheentiresystem,andfinallythroughSTM32achievereadanddisplaythebatterystatusinformation.Keywords：BatteryManagementSystem，SOC，ChargeModeI1引言近年来，随着移动通信网络的普及应用以及便携式设备的快速发展，使得可循环充放电的电池得到了广泛的应用[1]，锂离子电池凭借着使用寿命长等优势在众多电池材料中脱颖而出[2]，但由于锂电池本身有着较为复杂的化学性质，过放、过冲、过流、高温都会影响电池的寿命损害电池性能甚至出现安全事故，由此可见，设计一个高效安全的锂电池充放电管理系统来提高电池的使用率，实现对整个电池系统保护以及对电池状态信息[3]的监测是非常有必要的。2系统的总体设计2.1系统实现的功能本系统主要是实现节锂离子电池的充放电管理，并通过STM32处理器实现对电池状态信息的处理与显示，具体实现的功能如下：（1）通过对锂电池特性的分析，确定电池不同充电阶段的充电电流。（2）通过外部NTC热敏电阻不同的取值实现对充电电池的高温保护。（3）实现电池动态电源路径管理，能够自适应DPPM与VIN-DPM模式。（4）能够实现电池过充过放保护，避免锂电池内部发生不可逆的化学反应。（5）能够通过STM32实现对电池状态信息的采集、处理与显示。（6）设计DC-DC升压电路提供稳定的电源输出，实现对整个系统的供电。2.2系统总体设计方案本系统的整体设计方案主要包括了以下几个部分：电池保护电路模块、电池充放电路径模块、电池信息采集模块、电源模块、总体控制模块、显示模块。系统的总体框图如下图1所示：图1系统总体框图3系统硬件电路的设计本系统核心元器件的使用图如图2所示：1图2系统核心元器件的使用图3.1主控制模块STM32F103C8T6设计本次主控制模块采用的核心处理器芯片型号是STM32F103RBT6，该芯片具有丰富的内部资源，内部自带具有FLASH、SRAM、以及多个串口、支持USB和CAN接口、内部自带2个12位的ADC、具有RTC功能、51个可用的IO管脚、支持多种程序下载方式[4]。3.2锂离子电池保护电路设计本次系统使用的电池保护电路是以RT9545芯片以及相对应的外围硬件电路，该芯片外围硬件电路如下图3所示：图3RT9545保护电路电路中的两个MOS管Q1和Q2是用于电池充电和放电的开关，同时也是作为过流检测元件，当芯片在开关两端检测到大的压降时，就会使得MOSFET截止，进而关闭流过电池的电流，从而达到电池保护效果，对于过压和欠压状态的检测是通过对VDD和VSS之间电压的侦测来完成的[5]。当充电电压高于...