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...