STM32L476應用開發之六：電池SOC檢測

便攜式設備由於使用需求而配備了鋰電池，但使用過程中需要掌握電源的狀態才能保證設備正常運行。而且在電池充放電的過程中，監控電池的充放電狀態也是保證設備安全的需要。

1、硬件設計

電池SOC檢測是一個難題，有很多的模型和檢測電路。但對於我們這樣一台很小的便攜式一起來說，使用各類檢測模型和電路無論成本還是周期都不允許，所以只能想別的辦法。

我們使用一個采樣電路采集電壓信號，形成以個0-2.5V的差分信號，如下圖所示：

再將差分信號引入到具有差分信號輸入功能的ADC控制器，就可以采集電池的電壓了。模擬量采集在前面已經試驗過了：

 

在STM32L476RG開發板中，有SPI3口已經引到端子可以使用。各引腳分別為：

CN7-1         PC10            SPI3-SCK

CN7-2         PC11            SPI3-MISO

CN7-3         PC12            SPI3-MOSI

在開發板上的位置如下紅框標識：

 

關於硬件配置這里就不再敘述了。

2、軟件設計

前面說過了我們使用采集電池電壓的方式來估算電池的SOC，那么首先我們來看一看電池SOC與電壓的關系。一般的鋰電池電壓與SOC的關系可表示如下圖：

 

根據上圖我們可以知道在10%到100%的范圍內電壓的變化是比較平緩的，但在10%以下就會計數下降。在我們估算SOC是其實在小於10%的時候就應該認為電池已經不具備工作條件。

首先定義一個數組用於存儲電池電壓值，然后再檢測到電壓值后與存儲的數據對比。獲得相應的區間計算SOC值。

float voltages[2][13];

/*查找目標位置*/
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;
}

以上是我們對電池SOC的估算方式，當然不同的廠家電池也許充放電曲線會有些差異，但方法應該都是一致的。

3、測試結果

我們看一看在屏上顯示出來的效果，有圖標動態顯示，也有數字指示，如下圖所示：

 

在這一次我們采用了簡單的做法，這種做法叫做電壓估算法。