在STM32微控制器上实现安时积分法(Coulomb Counting)来估算电池的SOC(State of Charge),需要完成以下几个步骤:
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硬件配置:
- 使用STM32的ADC模块测量电池的电流。
- 使用定时器模块进行时间积分。
- 配置GPIO和串口用于调试和输出结果。
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软件实现:
- 初始化ADC和定时器。
- 实时读取电流值并进行积分计算。
- 根据积分结果更新SOC值。
以下是基于STM32的安时积分法实现代码示例(以STM32F4系列为例,使用HAL库):
代码实现
#include "stm32f4xx_hal.h"// 定义变量
#define BATTERY_CAPACITY 5000 // 电池标称容量,单位:mAh
#define ADC_RESOLUTION 4095 // ADC分辨率(12位)
#define ADC_REF_VOLTAGE 3.3 // ADC参考电压,单位:V
#define SHUNT_RESISTOR 0.1 // 电流采样电阻,单位:Ω float soc = 100.0; // 初始SOC值,单位:%
float current = 0.0; // 当前电流值,单位:mA
uint32_t adc_value = 0; // ADC读取的原始值 // ADC初始化
void ADC_Init(void) {ADC_HandleTypeDef hadc;hadc.Instance = ADC1;hadc.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2;hadc.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;hadc.Init.ScanConvMode = DISABLE;hadc.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;hadc.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;hadc.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;hadc.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;hadc.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;hadc.Init.NbrOfConversion = 1;hadc.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;hadc.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV;HAL_ADC_Init(&hadc);
}// 读取ADC值
uint32_t ADC_Read(void) {HAL_ADC_Start(&hadc);HAL_ADC_PollForConversion(&hadc, HAL_MAX_DELAY);return HAL_ADC_GetValue(&hadc);
}// 计算电流值
float Calculate_Current(uint32_t adc_value) {float voltage = (adc_value * ADC_REF_VOLTAGE) / ADC_RESOLUTION; // 计算电压 return (voltage / SHUNT_RESISTOR) * 1000; // 计算电流,单位:mA
}// SOC估算函数
void Update_SOC(float current, uint32_t time_interval_ms) {float delta_soc = (current * time_interval_ms) / (BATTERY_CAPACITY * 3600); // SOC变化量 soc -= delta_soc; // 更新SOC if (soc < 0) soc = 0; // SOC下限保护 if (soc > 100) soc = 100; // SOC上限保护
}int main(void) {HAL_Init(); // 初始化HAL库 SystemClock_Config(); // 配置系统时钟 ADC_Init(); // 初始化ADC uint32_t last_time = HAL_GetTick(); // 获取初始时间 while (1) {uint32_t current_time = HAL_GetTick(); // 获取当前时间 uint32_t time_interval_ms = current_time - last_time; // 计算时间间隔 adc_value = ADC_Read(); // 读取ADC值 current = Calculate_Current(adc_value); // 计算电流值 Update_SOC(current, time_interval_ms); // 更新SOC last_time = current_time; // 更新时间戳 // 输出SOC值(通过串口或调试接口)printf("Current SOC: %.2f%%\n", soc);HAL_Delay(100); // 延时100ms }
}
代码说明
- ADC初始化:
- 配置ADC模块以读取电流采样电阻上的电压。
- STM32的ADC分辨率为12位,