高效家用储能新选择，就看航顺 HK32F407 如何大放异彩

一、市场规模与增长

近年来，随着新能源技术的不断发展以及人们对环保意识的提高，储能市场迎来了爆发式增长。据相关数据统计，预计到2025年，全球BMS市场规模将超过500亿美元，年复合增长率达15%左右。在家庭移动储能领域，这一趋势更为明显。随着分布式能源的广泛应用、电动汽车保有量的不断增加以及人们对户外活动和应急备用电源需求的日益增长，家庭移动储能市场呈现出巨大的发展潜力。越来越多的家庭开始认识到储能系统在节省能源成本、提高能源利用效率以及保障用电可靠性方面的重要作用，从而推动了市场的快速扩张。

二、市场应用

（1）户外出行：在户外露营、徒步旅行、自驾游等活动中，家庭移动储能设备可以为各种电子设备如手机、平板电脑、笔记本电脑、照明设备等提供电力支持，让户外活动更加便捷和舒适。

（2）应急备用：在家庭中，当遇到停电等紧急情况时，移动储能设备可以作为备用电源，为重要电器如冰箱、风扇、应急灯等供电，保障家庭基本生活的正常进行。

（3）分布式能源存储：随着太阳能、风能等分布式能源在家庭中的应用逐渐增多，移动储能设备可以与之配合，将分布式能源存储起来，在需要时再释放，提高能源的自给自足率和利用效率，降低对传统电网的依赖。

（4）电力扩容辅助：在一些家庭举办聚会、使用大功率电器等需要额外电力的情况下，移动储能设备可以作为临时的电力扩容辅助手段，满足家庭的特殊用电需求。

三、方案概述

航顺HK32F407家庭移动储能解决方案以高性能的HK32F407芯片为核心，构建了一套完整、高效、可靠的储能系统架构。该方案主要包括以下几个关键部分：

（1）主控单元：HK32F407作为主控芯片，凭借其强大的处理能力和丰富的功能外设，对整个储能系统进行全面的控制和管理，包括电池充放电控制、能量调度、系统监测等。

（2）电池组：作为储能系统的核心部件，电池组采用高品质的锂离子电池，具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低等优点，能够为家庭提供充足的电能储备。

（3）保护与控制电路：为了确保电池组的安全和稳定运行，方案中设计了完善的保护与控制电路，包括过充、过放、过流、短路保护等功能，能够实时监测电池的状态并采取相应的保护措施。

（4）通信模块：具备多种通信接口，如CAN、SPI、I2C、UART、USB OTG、以太网等，可实现储能系统与外部设备如智能终端、太阳能板、电网等之间的数据通信和信息交互，方便用户对储能系统进行远程监控和管理。

（5）显示与交互界面：通过按键、指示灯、液晶显示屏等，直观地显示电池的电量、电压、电流、温度等状态信息以及系统的运行状态，用户可以根据需要进行参数设置和操作控制。

四、系统功能解析：

（1）多源输入：

市电充电：通过AC-DC模块实现电网充电

太阳能充电：支持光伏板直接接入

（2）智能储能：

电池组采用模块化设计，支持容量扩展

BMS实时监控单体电压、温度，实现主动均衡

支持电池组热插拔更换

（3）灵活输出：

离网模式：纯正弦波交流输出（220V/50Hz）

多规格直流输出：USB接口等

（4）智能控制：

基于负载优先级的能源分配策略

峰谷电价时段自动调度

故障自诊断与隔离保护

（5）移动性设计亮点：

一体化滚轮结构+手提设计

IP54防护等级

航空插头防水接口

五、方案核心优势

（1）高性能计算能力：HK32F407拥有168MHz的高主频以及内置的单精度浮点单元FPU，能够快速处理大量的电池数据，实时运行复杂的BMS算法，如电池状态估计算法，从而提高电池管理的精度和效率，确保电池系统在各种工况下的性能和安全性。

（2）丰富的外设接口：提供了多种通信接口和外设功能，方便与各种传感器、执行器和其他设备进行连接和通信，满足储能系统与其他系统集成的需求，实现更广泛的应用和功能扩展，如与太阳能板的连接实现能量的自给自足，与家庭智能终端的连接实现远程监控和控制等。

（3）高精度采样与监测：具有多个12位ADC通道，能够实现对电池电压、电流、温度等参数的高精度采样和监测，采样误差小，测量精度高，为准确评估电池状态和进行精确控制提供了可靠的数据基础，有效延长电池寿命并提高系统可靠性。

（4）低功耗设计：该方案采用了多种低功耗设计技术，在保证系统性能的前提下，最大限度地降低了自身的功耗，提高了电能的利用效率，延长了储能设备的续航时间，同时也减少了散热问题，提高了系统的稳定性和可靠性。

（5）高可靠性和安全性：芯片本身具备卓越的抗干扰能力和稳定性，配合完善的保护与控制电路，能够有效防止电池过充、过放、过流、短路等异常情况的发生，确保储能系统在各种复杂环境下的安全可靠运行，为家庭用电提供坚实的保障。

（6）小体积与高集成度：航顺HK32F407家庭移动储能解决方案在设计上注重小型化和集成化，将复杂的电路和功能集成在一个较小的体积内，使得储能设备更加便携，方便家庭用户在不同场景下使用和携带，同时也降低了系统的成本和复杂度。

产品系统框图

航顺HK32F407系列MCU主要规格

• ARM? Cortex?-M4 Core
• 最高时钟频率：168 MHz
• 24位System Tick计时器
• 工作温度范围：-40°C ~ 105°C
• 工作电压范围
• 双电源域：主电源VDD为1.8 V ~ 3.6 V、备份电源VBAT为1.8 V ~ 3.6 V。
• 当主电源掉电时，RTC模块可继续工作在VBAT电源下。
• 当主电源掉电时，VBAT电源为80 Byte备份寄存器供电。
• VDD典型工作电流
• 运行（Run）模式：18.04mA@168MHz；2.63mA@16MHz
• 睡眠（Sleep）模式：12.04mA@168MHz；2.08mA@16MHz
• 停机（Stop）模式：
• Stop_MR：1.03mA
• STOP LP-FPD：9.34mA
• 存储器
• Flash存储器包括最高1 Mbyte的主区Flash，30 Kbyte的信息块。
• 当CPU主频不高于24 MHz时，支持0等待总线周期。
• Flash具有代码安全保护功能，可分别设置读保护和写保护。
• 8 Kbyte CPU指令Cache缓存
• 1 Kbyte CPU数据Cache缓存
• 192 Kbyte片内SRAM和64 Kbyte CCM SRAM
• 80 Byte备份寄存器和4 Kbyte备份SRAM
• FSMC模块可外挂1 Gbyte NOR/PSRAM/NAND/PC Card存储器（其中，256 Mbyte的空间可以存放指令，可用于片内Cache缓存）。
• QSPI模块可外挂256 Mbyte NOR Flash存储器（可存放指令，可用于片内Cache缓存）。
• 时钟
• 外部HSE：4 ~ 32 MHz
• 外部LSE：32.768 kHz
• 片内HSI时钟：64 MHz/16 MHz/8 MHz
• 片内LSI时钟：32 kHz
• PLL输出时钟：168 MHz（最大值）
• GPIO外部输入时钟：1~42 MHz
• 复位
• 外部管脚复位
• 电源复位
• 软件复位
• 看门狗（IWDG和WWDG）定时器复位
• 低功耗管理复位
• 可编程电压检测（PVD）
• 8级检测电压门限可调
• 上升沿和下降沿检测可配置
• 通用输入输出端口（GPIO）
• 64脚封装MCU提供51个GPIO引脚，100脚封装MCU提供82个GPIO引脚，144脚封装MCU提供114个GPIO引脚
• 所有GPIO引脚可配置为外部中断输入
• 内置可开关的上、下拉电阻
• 支持开漏（Open-Drain）输出
• 支持施密特（Schmitt）迟滞输入
• 输出驱动能力超高、高、中、低四挡可选
• 提供最高30 mA驱动电流
• 数据通讯接口
• 4个USART
• 最多4个UART
• 3个SPI（均支持I2S协议）
• 3个I2C
• 1个SDIO
• 2个CAN（均支持2.0A和2.0B协议）
• 1个QSPI
• 1个USB OTG HS
• 1个以太网接口（仅HK32F407系列支持）
• 音视频数据接口
• 1个数字照相机接口（DCMI）
• 4路TFT接口
• 定时器
• 2个高级定时器：TIM1/TIM8
• TIM1/TIM8具有刹车功能和4路PWM输出，其中3路带死区互补输出
• 10个通用定时器：TIM2~5和TIM9~14
• 8个16位通用定时器：TIM3~4和和TIM9~14
• 2个32位通用定时器：TIM2/TIM5
• 2个基本定时器：TIM6/TIM7
• 支持CPU中断、DMA请求和DAC转换触发
• 红外遥控接口：配合红外LED使用，可实现远程遥控功能。
• DMA控制器
• 2个通用双端口DMA：DMA1和DMA2
• 每个DMA具有8个数据流，每个数据流有多达8个通道
• 支持Timer、ADC、DAC、SPI、I2C、USART、UART等多种外设触发。
• RTC时钟计数器，配合软件记录年月日时分秒
• 片内模拟外设
• 3个12位2 MSPS ADC（单个ADC最多可支持高达19个通道；可测量16个外部信号源，2个内部信号源和VBAT通道的信号）。支持三ADC模式，采样率最高6 MSPS。
• 2个12位DAC
• 1个温度传感器
• 1个内部参考电压源
• 1个VBAT电源电阻分压器（分压器输出在片内与ADC相连，实现VBAT电源电压监控）
• ID标识
• 每颗芯片提供一个唯一的96位ID标识
• 调试及跟踪接口
• SW-DP两线调试端口
• JTAG五线调试端口
• ARM DWT、FPB、ITM、TPIU调试追踪模块
• 单线异步跟踪数据输出接口（TRACESWO）
• 四线同步跟踪数据输出接口（TRACED[3:0]，TRACECK）
• 自定义DBGMCU调试控制器（低功耗模式仿真控制、调试外设时钟控制、调试及跟踪接口分配）。
• 可靠性
• 通过CDM 1750V/LU 200mA/HBM 3500V等级测试