STM32L476应用开发之六：电池SOC检测

Posted 2020-10-10 木南创智

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];

 1 /*查找目标位置*/
 2 static uint16_t FindTargetLocation(float voltage)
 3 {
 4   uint16_t position=0;
 5   while(voltages [1][position]< voltage)
 6   {
 7     if(position<12)
 8     {
 9       position++;
10     }
11     else
12     {
13       position++;
14       break;
15     }
16   }
17   return position;
18 }
19 
20 static float LookupCalcSoc(float voltage)
21 {
22   float temp;
23   uint16_t index=14;
24   index=FindTargetLocation(voltage);
25 
26   if(index<=0)
27   {
28     temp= voltages [0][0];
29   }
30   else if(index>=13)
31   {
32     temp= voltages [0][12];
33   }
34   else
35   {
36     float lowV= voltages [0][index-1];
37     float lowS= voltages [1][index-1];
38     float highS= voltages [1][index];
39 
40     temp=((resistance-lowS)*0.5)/(highS-lowS)+lowV;
41   }
42 
43   return temp;
44 }

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。