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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