基于STM32L476的锂电池SOC检测
便携式设备由于使用需求而配备了锂电池,但使用过程中需要掌握电源的状态才能保证设备正常运行。而且在电池充放电的过程中,监控电池的充放电状态也是保证设备安全的需要。
1、硬件设计
电池SOC检测是一个难题,有很多的模型和检测电路。但对于我们这样一台很小的便携式一起来说,使用各类检测模型和电路无论成本还是周期都不允许,所以只能想别的办法。
我们使用一个采样电路采集电压信号,形成以个0-2.5V的差分信号,如下图所示:
再将差分信号引入到具有差分信号输入功能的ADC控制器,就可以采集电池的电压了。模拟量采集在前面已经试验过了:
在STM32L476RG开发板中,有SPI3口已经引到端子可以使用。各引脚分别为:
CN7-1 PC10 SPI3-SCK
CN7-2 PC11 SPI3-MISO
CN7-3 PC12 SPI3-MOSI
在开发板上的位置如下红框标识:
关于硬件配置这里就不再叙述了。
2、软件设计
前面说过了我们使用采集电池电压的方式来估算电池的SOC,那么首先我们来看一看电池SOC与电压的关系。一般的锂电池电压与SOC的关系可表示如下图:
根据上图我们可以知道在10%到100%的范围内电压的变化是比较平缓的,但在10%以下就会计数下降。在我们估算SOC是其实在小于10%的时候就应该认为电池已经不具备工作条件。
首先定义一个数组用于存储电池电压值,然后再检测到电压值后与存储的数据对比。获得相应的区间计算SOC值。
float voltages[2][13];
/*查找目标位置*/
static uint16_t FindTargetLocation(float voltage)
{uint16_t position=0;while(voltages [1][position]< voltage){if(position<12){position++;}else{position++;break;}}return position;
}static float LookupCalcSoc(float voltage)
{float temp;uint16_t index=14;index=FindTargetLocation(voltage);if(index<=0){temp= voltages [0][0];}else if(index>=13){temp= voltages [0][12];}else{float lowV= voltages [0][index-1];float lowS= voltages [1][index-1];float highS= voltages [1][index];temp=((resistance-lowS)*0.5)/(highS-lowS)+lowV;}return temp;
}
以上是我们对电池SOC的估算方式,当然不同的厂家电池也许充放电曲线会有些差异,但方法应该都是一致的。
3、测试结果
我们看一看在屏上显示出来的效果,有图标动态显示,也有数字指示,如下图所示:
在这一次我们采用了简单的做法,这种做法叫做电压估算法。
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