基于STM32F103与BQ76920的锂电池BMS系统设计与C语言实现-开发者社区

简介：本资源是一套基于STM32F103与BQ76920芯片的锂电池BMS（电池管理系统）完整工程实现，面向高校电子信息、自动化、通信工程等专业师生及嵌入式初学者，解决多节串联锂电组实时监测、多重保护与SOC估算等核心工程问题。压缩包共含若干文件（具体数量未提供），主体为Keil MDK工程源码（.c/.h）、配置头文件、硬件原理图说明及验证文档，总大小26.76MB，结构清晰，模块划分明确，便于理解底层驱动、I²C通信协议、保护逻辑判断与均衡控制流程。已有57人学习下载，适用于课程设计、毕业设计或科研原型开发。使用者可直接编译烧录运行，获得已实测稳定的电压/电流/温度采集、过压欠压过流过热保护触发、SOC估算及被动均衡功能，并支持灵活修改阈值参数、扩展UART/RS485通信或优化卡尔曼滤波算法，是深入掌握嵌入式BMS开发的高价值工程实例。

1. 项目概述：为什么选择STM32F103与BQ76920这对“黄金搭档”？

在嵌入式开发领域，尤其是涉及电池管理系统（BMS）这类对实时性、可靠性和成本都极为敏感的项目时，芯片选型往往是决定项目成败的第一步。我这次分享的“基于STM32F103与BQ76920的锂电池BMS系统”，就是经过多次迭代和实际项目验证后，筛选出的一个非常经典且实用的组合方案。这个方案特别适合中小功率的储能、电动工具、机器人或备用电源等应用场景。

简单来说，这个BMS的核心任务就是当好锂电池组的“智能管家”。它需要实时监控每一节电池的电压、温度，精确计算剩余电量（SOC），均衡各节电池的电压，并在过压、欠压、过流、过温等危险情况发生时，果断切断回路以保护电池和整个系统的安全。STM32F103作为主控MCU，扮演了“大脑”的角色，负责复杂的逻辑判断、算法运行和通信调度；而BQ76920作为专用的电池监控前端（AFE），则是敏锐的“感官系统”，专门负责高精度、高可靠性地采集电池的模拟信号。选择它们，是因为STM32F103拥有丰富的片上资源（如多个定时器、ADC、通信接口）和成熟的生态，能轻松应对BMS的复杂控制逻辑；而BQ76920则把最棘手的多节电池电压采集、硬件保护等任务用硬件完美解决，大大降低了软件设计的复杂度和风险。接下来，我就把这个从硬件设计到C语言软件实现的完整过程，包括踩过的坑和总结的经验，毫无保留地分享给大家。

2. 系统整体架构与核心芯片选型解析

一个完整的BMS系统远不止是两块芯片的简单连接。在设计之初，就必须对系统整体架构有一个清晰的规划。我们的目标是设计一个支持3-5节串联锂电池（常见于12V或18V系统）的主动均衡BMS，具备完整的监控、保护、通信和状态指示功能。

2.1 硬件架构框图与信号流

整个系统的硬件核心围绕STM32F103C8T6（以下简称F103）和BQ7692003（支持3-5节，下文统称BQ76920）搭建。其信号流可以这样理解：

采集层：电池组（假设为4节串联）的正极（BAT+）连接至BQ76920的VC5引脚，负极（BAT-）连接至VC0引脚。电池之间的连接点（VC1-VC4）则分别连接到BQ76920对应的VC引脚。BQ76920内部的多路复用器和ADC会自动巡回检测每两节电池之间的电压（即单节电池电压）。同时，通过NTC热敏电阻分压电路，将电池温度信号送入BQ76920的TS1/TS2引脚。
保护与驱动层：BQ76920根据配置的阈值，实时进行硬件保护判断。一旦触发，它会通过ALERT引脚向F103发出中断信号，并可以自行控制其内置的放电（DSG）和充电（CHG）MOSFET驱动引脚，来关断外部的MOSFET阵列，实现硬件保护。这部分是系统的安全底线。
控制与通信层：F103通过I2C接口与BQ76920通信，读取所有采集到的原始数据（电压、温度、状态标志）。F103的软件负责进行SOC估算、逻辑保护判断（作为硬件的冗余）、主动均衡控制，并通过UART接口向上位机或显示屏发送数据，或通过CAN接口与整车控制器等其他设备通信。此外，F103的GPIO还用于控制均衡MOSFET、驱动状态LED、蜂鸣器等。
电源与隔离：整个BMS的供电来自电池组本身。需要一个宽输入范围的DC-DC降压芯片（如LM2596）为F103和周边电路提供稳定的3.3V或5V电源。这里有一个关键点：由于BQ76920的通信接口（I2C）的地（GND）是连接在电池组负端（BAT-）的，而F103的逻辑地通常是电源地。如果两者直接连接，可能会形成地环路或共模干扰，严重时可能损坏接口芯片。因此，在I2C通信线上（SDA， SCL）使用双向电平转换隔离芯片（如TI的ISO1540）或光耦隔离方案，是强烈建议的，尤其是在多节串联或大电流应用中。

2.2 为什么是STM32F103C8T6？

市面上MCU那么多，为何独爱F103？这源于BMS的几大需求：

实时性需求：BMS需要定时（例如每秒）读取电池数据、执行均衡算法。F103的72MHz主频和丰富的中断资源，足以保证任务的实时性。
外设需求：
- 多个ADC：除了BQ76920，系统可能还需要用MCU的ADC来检测总电压、总电流（通过采样电阻和运放），作为冗余或校准参考。
- 多个定时器：需要PWM输出控制主动均衡的电流大小；需要基础定时器来产生系统心跳（SysTick）和软件定时；如果需要高精度电流积分，可能用到定时器输入捕获。
- 通信接口：至少需要一个I2C与BQ76920通信，一个UART用于调试和通信，一个CAN用于车规级应用。F103的USART和CAN外设非常成熟。
开发成本与生态：F103是STM32系列中最为经典的型号，资料、例程、社区支持极其丰富。无论是用标准库（虽然已停止维护，但存量项目多）还是HAL库，都能快速上手。其Flash（64KB）和RAM（20KB）容量对于中等复杂度的BMS软件也绰绰有余。
成本：在满足性能的前提下，F103具有极高的性价比。

2.3 为什么是BQ76920？

电池监控前端芯片也有很多选择，如ADI的LTC系列、TI的BQ系列。BQ76920在中小规模串联应用中优势明显：

集成度与安全性：它集成了高精度ADC、电压基准、电平转换、MOSFET驱动以及可配置的硬件保护功能。硬件保护是独立于MCU运行的，即使MCU程序跑飞，在过压、欠压等情况下，BQ76920依然能依靠自身硬件切断回路，这是安全设计的核心。
精度：其电压测量精度典型值在±5mV以内，足以满足绝大多数锂电池管理需求。
菊花链能力：虽然BQ76920本身只支持最多5节，但TI的该系列芯片支持通过SPI或I2C进行菊花链连接，方便扩展至更多节数，为未来升级留有余地。
开发支持：TI提供了详细的数据手册、应用笔记以及评估板软件，大大降低了硬件设计门槛。

注意：BQ76920的I2C地址是固定的0x08（7位地址）。在设计PCB时，其VC0-VC5引脚连接电池的走线需要特别注意等长和对称，以减少测量误差，并且要远离大电流路径以防止干扰。

3. 硬件设计关键细节与避坑指南

画原理图和PCB是硬件工程师的活儿，但搞嵌入式软件的如果不懂这些关键点，调试时会非常痛苦。这里我分享几个最容易出问题的地方。

3.1 电源电路设计

BMS的电源必须极其可靠，因为它本身由被管理的电池供电。

输入范围：假设电池组是4节三元锂电，满电电压16.8V，欠压保护点12V。那么DC-DC降压芯片的输入电压范围必须覆盖12V-17V，并留有一定余量（如10V-20V）。LM2596-ADJ（可调版）是经典选择。
上电时序与浪涌：电池接通的瞬间可能有浪涌电流。需要在电源输入端并联一个大容量电解电容（如100uF/25V）和若干小容量陶瓷电容（如100nF）进行缓冲。同时，在DC-DC输入端串联一个缓启动电路或使用带使能引脚的芯片，由F103控制上电，可以避免热插拔带来的冲击。
模拟部分供电：如果系统使用了独立的运放来放大电流采样信号，那么给运放供电的电源最好是从DC-DC输出后再经过一个LDO（如AMS1117-3.3）得到，以获得更干净的模拟电源，提高电流采样精度。

3.2 采样电路设计：电压、电流与温度

电压采样：这部分主要由BQ76920完成，我们只需按数据手册要求，在VC引脚到电池连接点之间串联一个合适的电阻（如100Ω）并加上滤波电容（如100nF）。关键点在于PCB布局：这些RC滤波电路应尽可能靠近BQ76920的引脚，且走线要细而短，避免引入噪声。
电流采样：
- 采样电阻：通常采用毫欧级（如1mΩ或2mΩ）的贴片分流电阻。其功率一定要计算充足。例如，系统最大持续电流50A，采样电阻2mΩ，则电阻功耗为 P = I²R = 50² * 0.002 = 5W！必须选择足够大封装的电阻（如2512甚至更大），并考虑散热。
- 运放电路：一般采用差分放大电路将采样电阻两端的微小压差放大到MCU ADC可测量的范围（如0-3.3V）。运放要选择低失调电压、低温漂的型号，如MCP6002。放大倍数G = Vout / (I * Rshunt)。设计时需保证在最大电流时，Vout不超过ADC量程（3.3V），并留有一定余量。
- 双向电流检测：为了区分充电和放电电流，通常将运放参考电平设置在1.65V（半量程）。这样，零电流时输出1.65V，充电时高于1.65V，放电时低于1.65V。F103的ADC需要配置为单端模式测量这个电压。
温度采样：使用NTC热敏电阻（如10kΩ， B值3435）与一个固定精密电阻（如10kΩ）分压，分压点连接至BQ76920的TS引脚。BQ76920内部会用一个电流源来测量这个电压，从而换算出温度。注意：热敏电阻需要与电池表面保持良好的热接触，通常用导热胶固定在电池上。建议在同一个电池模组上布置至少两个温度探头，监测最高和最低温度点。

3.3 均衡电路设计：被动与主动

均衡是为了消除电池组内各单体电池的容量差异，是延长电池组寿命的关键。

被动均衡（耗散式）：最简单的方式，在每节电池两端并联一个电阻和MOSFET。当某节电池电压过高时，MCU控制对应的MOSFET导通，通过电阻放电。优点是电路简单，成本低。缺点是能量以热的形式耗散，均衡电流小（通常<100mA），效率低。适用于小容量或对均衡速度要求不高的场景。
主动均衡（非耗散式）：我们这里设计一个基于电感/变压器的主动均衡电路。其原理类似于一个Buck-Boost变换器，可以将电量从高的电池转移到低的电池，或者转移到整组。效率高，均衡电流大（可达1A以上）。但电路复杂，成本高，控制算法也复杂。
- 实现方案：使用F103的一个定时器产生PWM信号，控制一个MOSFET开关。通过电感、二极管和MOSFET构成一个开关电路。软件需要实现电压检测、目标电池选择、PWM占空比控制（控制均衡电流）以及防止环流的逻辑。这是软件设计的难点之一。

实操心得：在第一次设计时，我为了省事，将均衡MOSFET的驱动直接连到F103的GPIO。结果发现当多节电池同时开启均衡时，GPIO电流骤增，导致MCU电压被拉低，甚至复位。后来改为通过专用的MOSFET驱动芯片（如TC4427）来驱动，问题迎刃而解。硬件上省的小钱，会在调试时加倍奉还。

4. 软件架构设计与C语言实现要点

硬件是骨架，软件才是灵魂。一个稳健的BMS软件架构应该是模块化、实时性强且易于维护的。

4.1 软件整体框架与任务调度

我们不使用复杂的RTOS，而是采用一个基于SysTick中断的时间片轮询架构，足够应对BMS的需求。这样结构清晰，可靠性高。

// 系统主循环示例 int main(void) { // 1. 硬件初始化 HAL_Init(); SystemClock_Config(); MX_GPIO_Init(); MX_I2C1_Init(); MX_ADC1_Init(); MX_TIM2_Init(); // PWM定时器，用于均衡 MX_USART1_UART_Init(); // ... 其他外设初始化 // 2. BMS专用模块初始化 BQ76920_Init(); // 配置AFE参数 BMS_State_Init(); // 初始化BMS状态结构体 Current_Sensor_Calibrate(); // 电流传感器零点校准 // 3. 启动定时器中断 HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2); // 用于PWM生成 // SysTick中断已在HAL_Init中配置，每1ms触发一次 while (1) { // 主循环不进行耗时操作，只处理标志位和低优先级任务 if (flag_1ms) { flag_1ms = 0; Task_1ms(); // 非常快速的任务，如IO状态扫描 } if (flag_10ms) { flag_10ms = 0; Task_10ms(); // 关键任务：保护逻辑判断、通信处理 } if (flag_100ms) { flag_100ms = 0; Task_100ms(); // 主要任务：读取电压/温度、计算SOC、执行均衡 } if (flag_1000ms) { flag_1000ms = 0; Task_1000ms(); // 慢速任务：数据记录、状态上报 } // 处理串口接收到的命令 UART_Command_Handler(); } } // 在SysTick中断服务函数中设置标志位 void SysTick_Handler(void) { HAL_IncTick(); static uint16_t tick_count = 0; tick_count++; if (tick_count % 1 == 0) flag_1ms = 1; if (tick_count % 10 == 0) flag_10ms = 1; if (tick_count % 100 == 0) flag_100ms = 1; if (tick_count % 1000 == 0) { flag_1000ms = 1; tick_count = 0; } }

4.2 BQ76920驱动层实现（I2C通信）

与BQ76920的通信是整个数据采集的基础，必须稳定可靠。我们使用STM32的HAL库I2C函数，但需要增加错误处理和重试机制。

#define BQ76920_I2C_ADDR (0x08 << 1) // HAL库使用7位地址左移1位 typedef enum { BQ76920_OK = 0, BQ76920_ERROR_I2C, BQ76920_ERROR_CRC, // 如果启用CRC校验 } BQ76920_Status_t; // 读取多个寄存器 BQ76920_Status_t BQ76920_ReadRegisters(uint8_t reg_addr, uint8_t *data, uint8_t len) { HAL_StatusTypeDef hal_status; int retry = 3; while (retry--) { hal_status = HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, BQ76920_I2C_ADDR, reg_addr, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, data, len, 100); if (hal_status == HAL_OK) { // 可选：在这里进行CRC校验 return BQ76920_OK; } // 如果失败，稍作延迟后重试 HAL_Delay(1); } // 重试多次后仍然失败 BMS_Error_Handler(BMS_ERROR_AFE_COMM); // 记录错误 return BQ76920_ERROR_I2C; } // 写入单个寄存器 BQ76920_Status_t BQ76920_WriteRegister(uint8_t reg_addr, uint8_t value) { // ... 类似读取，使用HAL_I2C_Mem_Write } // 初始化BQ76920：配置保护阈值、警报等 void BQ76920_Init(void) { uint8_t cfg[5]; // 1. 解除子电路模式（如果之前处于该模式） BQ76920_WriteRegister(0x00, 0x19); HAL_Delay(10); // 2. 配置保护阈值，例如： // 过压保护(OVP): 4.25V, 欠压保护(UVP): 2.80V // 这些值需要根据具体电池类型（三元锂/磷酸铁锂）计算并写入对应寄存器 cfg[0] = 0x15; // OVP阈值高字节 (示例值，需计算) cfg[1] = 0x00; // OVP阈值低字节 cfg[2] = 0x0E; // UVP阈值高字节 (示例值) cfg[3] = 0x00; // UVP阈值低字节 BQ76920_WriteRegisters(0x14, cfg, 4); // 从OVP_THRESH寄存器开始写 // 3. 配置警报和中断 cfg[0] = 0x03; // 使能OV和UV警报 BQ76920_WriteRegister(0x27, cfg[0]); // 更多配置... }

注意事项：BQ76920的许多配置寄存器是易失性的，断电即丢失。因此，每次上电初始化时都必须重新配置。最好将关键的配置参数保存在F103的Flash中，上电后读取并写入BQ76920。

4.3 核心算法实现：SOC估算与主动均衡控制

这是BMS软件的“大脑”。

1. 安时积分法（Coulomb Counting）实现SOC估算：这是最常用也最基本的方法。原理很简单：SOC = 初始SOC + (∫I dt) / 电池总容量。

typedef struct { float total_capacity_Ah; // 电池总容量，单位Ah float current_soc; // 当前SOC， 0.0 ~ 1.0 float current_A; // 当前电流，充电为正，放电为负 float coulomb_count_mAh; // 安时积分累计值，单位mAh uint32_t last_update_tick; // 上次更新时间戳 } SOC_Estimator_t; void SOC_Update(SOC_Estimator_t *estimator) { uint32_t current_tick = HAL_GetTick(); float delta_time_h = (current_tick - estimator->last_update_tick) / 3600000.0f; // 转换为小时 if (delta_time_h > 0) { // 安时积分：ΔQ = I * Δt float delta_capacity_mAh = estimator->current_A * 1000.0f * delta_time_h; estimator->coulomb_count_mAh += delta_capacity_mAh; // 计算SOC estimator->current_soc = estimator->current_soc + (delta_capacity_mAh / (estimator->total_capacity_Ah * 1000.0f)); // 边界保护 if (estimator->current_soc > 1.0f) estimator->current_soc = 1.0f; if (estimator->current_soc < 0.0f) estimator->current_soc = 0.0f; estimator->last_update_tick = current_tick; } }

但安时积分法有致命缺点：依赖电流测量精度和初始SOC，且会随时间累积误差。因此必须结合电压修正和开路电压法（OCV）。

电压修正：在电池静置或小电流时，根据当前电压查表（电压-SOC对应表，需通过电池实验获得）来修正SOC。
开路电压法：在系统长时间静置后（如每次上电时），如果电池处于“松弛”状态，其开路电压与SOC有较确定的对应关系，可以用来校准初始SOC。

2. 主动均衡控制算法：主动均衡的策略是“削峰填谷”。软件需要周期性地（如在Task_100ms中）执行以下逻辑：

void Active_Balance_Control(void) { float cell_voltages[CELL_NUM]; float max_v = 0.0f, min_v = 5.0f; uint8_t max_idx = 0, min_idx = 0; // 1. 读取所有单体电压 BQ76920_ReadCellVoltages(cell_voltages); // 2. 找出电压最高和最低的单体 for (int i = 0; i < CELL_NUM; i++) { if (cell_voltages[i] > max_v) { max_v = cell_voltages[i]; max_idx = i; } if (cell_voltages[i] < min_v) { min_v = cell_voltages[i]; min_idx = i; } } // 3. 判断是否需要均衡：最高与最低电压差大于阈值（如20mV） float diff_v = max_v - min_v; if (diff_v > BALANCE_START_THRESHOLD) { // 4. 安全条件检查：电池温度正常、不在充电/放电保护状态等 if (BMS_IsSafeForBalance()) { // 5. 启动均衡：从max_idx向min_idx转移能量 // 这里需要控制PWM占空比，并开启对应的MOSFET开关 Balance_Start(max_idx, min_idx); // 可以设置一个最大均衡时间或电流积分量，防止过均衡 } else { Balance_Stop(); } } else if (diff_v < BALANCE_STOP_THRESHOLD) { // 电压差小于停止阈值，关闭均衡 Balance_Stop(); } // 如果电压差在区间内，维持原有状态 }

均衡控制函数Balance_Start需要根据硬件电路，精确控制哪两个MOSFET导通，并设置PWM的占空比来限制均衡电流的大小。

5. 系统调试、问题排查与实测心得

理论设计得再完美，也要经过调试的洗礼。下面是我在调试这个BMS系统时遇到的一些典型问题及解决方法。

5.1 通信不稳定与数据异常

现象：I2C读取BQ76920数据时偶尔失败，或读取到的电压值跳变很大。
排查：
1. 检查硬件：首先用示波器看I2C的SDA和SCL波形。是否出现毛刺？上升沿/下降沿是否陡峭？上拉电阻是否合适（通常4.7kΩ-10kΩ）？如果使用了电平转换芯片，其方向控制是否正确？
2. 检查电源和地：测量BQ76920的VCC引脚和F103的VDD电压是否稳定。两地之间的压差是否在电平转换芯片的允许范围内？确保电源去耦电容（0.1uF）紧靠芯片引脚。
3. 检查软件：是否在I2C通信过程中被高优先级中断打断？增加重试机制和超时判断。适当降低I2C时钟频率（如从400kHz降到100kHz）看是否改善。
解决：我的案例中，问题根源是地线噪声。大电流充放电时，电池负端到BQ76920 GND的路径上存在微小压降，这个波动被耦合到了I2C信号里。通过在BQ76920的GND引脚附近增加一个到大电容地的短而粗的走线，并确保I2C信号线远离功率回路，问题得到显著改善。

5.2 SOC估算不准，漂移严重

现象：电池充满电后，SOC显示100%，但用一会儿就掉到80%，或者放电末期SOC还有20%却突然没电了。
排查与解决：
1. 电流采样校准：这是安时积分误差的主要来源。在系统无电流时（静止状态），读取电流ADC值，这个值就是“零点偏移”。在后续所有电流读数中减去这个偏移。需要定期（如每次上电或长时间静置时）自动校准零点。
2. 电池容量标定：total_capacity_Ah这个参数不能简单看电芯规格书，必须通过完整的充放电循环来实际测量。进行一次从满电（保护板切断）到欠压保护（保护板切断）的完整放电，用精确的安时积分得到的总电量，才是电池组在当前状态下的真实可用容量。
3. 引入电压修正：在代码中实现一个“电压-SOC”查找表。当电池电流小于某个阈值（如0.05C）并持续一段时间后，认为电压趋于稳定，此时用查表法得到的SOC对安时积分的结果进行加权融合（例如：SOC_new = 0.95 * SOC_cc + 0.05 * SOC_ocv），逐步修正误差。
4. 考虑老化因子：电池容量会随着循环次数增加而衰减。可以设计一个简单的学习算法，每次完整的充放电循环后，根据实际放出的电量微调total_capacity_Ah。

5.3 主动均衡效率低或发热严重

现象：开启主动均衡后，电感或MOSFET发热很快，均衡效果却不明显。
排查：
1. PWM频率与电感选型：主动均衡电路本质上是一个开关电源。PWM频率、电感值和负载（电池内阻）需要匹配。频率太低（如1kHz），电感体积大，纹波大；频率太高（如500kHz），开关损耗大。通常选择50kHz-200kHz。电感需要计算其额定电流和饱和电流，确保在均衡电流下不会饱和。
2. MOSFET选型与驱动：要选择低导通电阻（Rds(on)）的MOSFET，并确保驱动电压足够（通常需要10V以上栅极电压才能完全导通）。使用专用的MOSFET驱动芯片（如TC4427）可以提供快速的充放电能力，减少开关损耗。
3. 死区时间：如果电路是H桥或类似结构，必须设置死区时间，防止上下管同时导通造成短路。这个可以在F103的定时器高级控制寄存器中配置。
4. 均衡策略：不要一味地追求大均衡电流。对于容量不大的电池组，200-500mA的均衡电流已经足够。过大的电流会导致效率急剧下降，热量都耗散在电路上了。软件上可以加入温度监控，当电感或MOSFET温度过高时，降低PWM占空比或暂停均衡。

5.4 保护功能误触发或不触发

现象：电池电压明明正常，却报过压保护；或者已经过放了，保护板还没切断。
排查：
1. 硬件保护阈值检查：仔细核对写入BQ76920寄存器的保护阈值数据是否正确。注意寄存器的格式（通常是毫伏为单位的数值）。确保在写入后，重新读取寄存器验证。
2. 软件保护逻辑冗余：硬件保护是最后防线，软件应实现一套并行的保护逻辑。在Task_10ms中，软件根据读取的电压、电流、温度值进行判断。软件保护可以设置更保守的阈值和更复杂的条件（如延时判断），并可以通过控制额外的继电器或MOSFET作为保护执行机构。软硬件双重保护能极大提高可靠性。
3. 信号滤波：电压、电流采样信号可能存在噪声，导致瞬时值超标触发保护。在软件中实现一个数字滤波器，如滑动平均滤波或一阶低通滤波。
```
#define FILTER_ALPHA 0.1f // 滤波系数，越小越平滑，响应越慢 float filtered_voltage = 0.0f; float raw_voltage = read_voltage(); filtered_voltage = filtered_voltage * (1 - FILTER_ALPHA) + raw_voltage * FILTER_ALPHA; // 使用filtered_voltage进行保护判断
```
1. 延时判断：真正的故障通常是持续的。实现一个“故障计数器”，只有当信号连续多次（如5次）超过阈值，才判定为故障并执行保护动作。这能有效避免毛刺引起的误动作。

经过这些细致的调试和优化，最终的系统能够稳定可靠地工作。实测下来，电压采集误差可以控制在±5mV以内，SOC估算在电池整个放电过程中误差能保持在3%以内，主动均衡能将4节电池的电压差在1小时内从100mV降低到10mV以内，保护功能响应迅速且准确。这个基于STM32F103和BQ76920的BMS方案，以其出色的性价比和可靠性，已经成功应用于多个小型储能和动力设备项目中。

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