项目起源于作者购买了一辆电动摩托车给女儿,并将其原本的铅酸凝胶电池更换为锂电池组。由于市场上缺乏智能、廉价且易于配置的锂电池管理系统,作者决定自行制作一个。经过努力工作后,他成功地制作了一个名为Green BMS的项目,并开源分享出来。作者提到,他的女儿已经使用这个项目修改后的滑板车行驶了数百公里,而且这个项目不仅适用于电动代步工具,还可以应用于太阳能储能系统以及任何使用锂电池的场景。作者感到很高兴能为环境和可持续未来做出自己的贡献。
Smart BMS是一种面向锂电池(锂铁磷酸盐、锂离子、NCM等)电池组的开源电池管理系统。BMS(电池管理系统)的主要功能包括:
1、防止电池过充
2、防止电池过放
3、电池均衡
Smart BMS由四个主要组件构成:
电池模块(Cell Module):这个模块负责监控和管理每个电池单体的状态。它确保每个单体电池都在安全的电压范围内运行,并收集关于温度、电压和电流等关键参数的数据。此外,它还负责执行电池均衡任务,确保所有单体电池都保持一致的电量水平。
控制单元(Control Unit):控制单元是BMS的大脑,负责处理来自电池模块的数据,并根据这些数据做出决策。它执行过充、过放和短路保护等功能,确保电池系统的安全。此外,控制单元还负责与其他系统组件(如充电设备、放电设备等)进行通信。
限制器(Limiter):限流器是BMS的安全机制之一,负责在电池系统出现过流情况时切断电流。它防止了电池因过流而受损,从而保护了整个电池系统的安全。限流器通常与控制单元紧密合作,以实时监控电流状态并采取必要的措施。
Android应用程序(Android App):Android应用程序为用户提供了一个直观的界面,使他们能够远程监控和管理电池系统。通过应用程序,用户可以查看电池状态、控制充电和放电过程、接收警报和通知等。此外,应用程序还提供了数据分析功能,帮助用户更好地了解电池系统的性能和健康状况。
每个电池的电压和温度数值由相关的电池模块(基于Attiny微控制器)采集,并通过串行I2C线发送到控制单元(基于Arduino Mega微控制器)。控制单元通过限制器启动或停止充电(通过输出继电器),该限制器包含一个用于打开或关闭充电电路的功率继电器。控制单元还可以通过输出继电器启动或停止放电。在充电过程中,当一个电池达到“平衡电压值参数”时,电池模块连接平衡电阻以进行电池均衡。当电池组中仅有一个电池正在进行均衡时,控制单元在限制器内激活电流限制功能(充电电流限制为1A)。控制单元可以通过蓝牙与智能手机(或平板电脑)连接。通过“Green BMS” Android应用程序(在Play Store上可用),可以检查电池组状态(总电压、当前负载、充电状态等),检查每个电池的实际电压和温度值,并进行各种设置。
解决方案框图
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器件 | 类型 | 描述 | 数据手册 |
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Attiny84 | MCU | 8位, FLASH, 10 MHz, 精简指令集微控制器, QCC20 | 点击下载 |
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