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【EEWorld邀你来拆解】正昀电池管理系统解析 [复制链接]

本帖最后由 北方 于 2024-6-20 11:16 编辑

1 对照学习BMS

电池管理系统的主要功能就是电池检测和电压均衡,这个拆解的BMS系统,功能比较全,应该是一个主控板,包括了物联网,电压管理,CAN通讯等多种功能,采用的芯片均为TI和ADI大厂产品。看来那时候国产芯片替代还没有上规模了。对比TI的这BQ756506和BQ79616的功能逻辑图,这个也是类似的逻辑

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因为在BQ7xxxx芯片内部完成了ADC采样和内置电压均衡,所以MCU的工作就简单很多了。但是,这个正昀电池管理系统基本上都是功能独立的元件,那么主要的控制逻辑就在MCU中实现了。所以,其中的软件管理是非常重要的,也具有很大难度的。单从硬件拆解看,仅仅能猜测其功能和逻辑设计。

前一个帖子说明了因为绝缘漆基本上不能看清楚芯片的丝印。不过,因为同类型芯片比较多,因为PCB表面不平整,所以,就有绝缘漆层不厚的情况,大多数都查出来了。

这样就可以看看这个2015年出厂的BMS是如何设计的。

2 主控芯片

主控芯片是NXP LPC1178.LPC1778FBD144_ARM Cortex-M3_32位MCU | NXP 半导体

    LPC1778是一种适合嵌入式应用的Cortex-M3微控制器,具有高集成度和低功耗的特点,运行频率为120 MHz。功能包括512 kB闪存、96 kB数据存储器、以太网、USB 2.0设备/主机/OTG、8通道DMA控制器、5个UART、2个CAN通道、3个SSP/SPI、3个I2C、I2S、8通道12位ADC、10位DAC、QEI、SD/MMC、电机控制PWM、4个通用定时器、6输出通用PWM、带独立电池供电的超低功耗实时时钟以及最多109个通用I/O引脚。

这个芯片可以独立引出109个引脚,所以这里基本上都用到了,实现了UART连接, CAN通讯,ADC采样,电池均压电路管理等功能。

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这个芯片最早在2016年就已经批量生产了,现在看来还在正常供货,也是一个长寿产品了。

 

3 SIM800A无线网卡

SIM800A是芯讯通的2G GSM/GPRS模组,SIM800A工作频率为GSM/GPRS 900/1800MHz,可以低功耗实现语音、SMS和数据信息的传输。SIM800A尺寸为24*24*3mm,能适用于各种紧凑型产品设计需求。现在很多地方,2G已经停止服务了。数据参数如下,也就是最大14.4kbps的数据通道。

•GPRS class 12:最大85.6 kbps(下行速率)

•支持PBCCH

•Coding schemes CS 1, 2, 3, 4

•PPP-stack

•CSD达14.4 kbps

•USSD

•非透传

这个管理比较简单,就是通过标准的AT指令实现。具体参考SIM800A (simcom.com)

而且直接采用PCB天线,现在应该有更多的选择,并且支持到4G,甚至5G模块也已经出境了。

 

4 CAN控制器MCP2515 | Microchip Technology和数据隔离器ADUM1201数据手册和产品信息 | Analog Devices

    这个BMS有一个重要的功能就是CAN通讯接口。CAN协议通常在工业中尤其是汽车上,广泛应用,各个设备都在CAN总线上,自动识别哪个设备发送,管理简单可靠。这个芯片是SPI控制的CAN控制器。上面提到的LPC1778已经自动有两路CAN可以直接控制传输了,只是增加数据隔离和电平转换就可以了。但是这个方案还是采用了SPI控制的CAN控制器,应该是可以多提供一个CAN接口。在上述的端口可以看到,有CAN1,CAN2,CAN3至少3组CAN通道,所以增加一个CAN控制器是可以理解的。控制逻辑图如下

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连接在CAN网络的每个设备都在侦听网路,发送和接受对应的传输信息

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对应于CAN总线,工作电压是在很大的范围波动的,想想一下汽车启动时车内灯都突然暗一下的场景吧。使用数字隔离器ADUM1201。ADuM1201是采用1/1通道方向性的双通道数字隔离器,其基于ADI公司iCoupler®技术。 这些隔离器件将高速CMOS与单芯片变压器技术融为一体,具有优于光耦合器等替代器件的出色性能特征。适合用在

  • 尺寸至关重要的多通道隔离
  • SPI接口/数据转换器隔离
  • RS-232/RS-422/RS-485收发器隔离
  • 数字现场总线隔离
  • 混合动力汽车、电池监控器和电机驱动

逻辑图如下

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5 BMS平衡电阻的控制LM5110 数据表、产品信息和支持 | 德州仪器 TI.com.cnAO4482 datasheet(1/6 Pages) AOSMD | 100V N-Channel MOSFET (alldatasheet.com)

在不均衡电池充电电压下,驱动电池和电压进行对应的BMS控制,使用TI LM510驱动器,实现双通道驱动,根据官网,这个产品已经被更新的规格替代了。

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驱动控制的时AO4482的100V MOSFET

5.PNG

 

6 模拟采样ADUC7039数据手册和产品信息 | Analog Devices和数据采样ADUM2401数据手册和产品信息 | Analog DevicesSN74LVC07A 数据表、产品信息和支持 | 德州仪器 TI.com.cn

根据这个BMS标识,还包括电池电流Ibat的采样,和DI数字输入的功能。其中数字放大器时用于车用电池的专用芯片,功能如下

  • 高精度ADC
  • 双通道、同步采样、16位Σ-Δ型 ADC
  • 可编程ADC吞吐量:10 Hz至1 kHz
  • 片内5 ppm/°C基准电压源
  • 电流通道
    全差分、缓冲输入
    可编程增益
    ADC输入范围:−200 mV至+300 mV
    数字比较器,内置电流累加器功能
6.PNG
 
这个用来捕捉电池的电流,
对于数据输入,先使用数据隔离器ADUM2401,保证点评稳定,然后使用数据缓冲器SN74LVC07A,准确记录输入的数据,定定期从内存读取。
 
7 其他
 
这个产品; 还有专门的电路板供电回路的DC/DC直流变换器,使用的是UCC2813,但是现在已经升级到UCC3813。参加UCCx813-x Low-Power Economy BiCMOS Current-Mode PWM datasheet (Rev. F) (ti.com.cn)
整个开发板从现在的角度看,而是使用了大量的国际大厂的产品,而且,近10年了,这些产品多数仍然还在供应。保持了 极强的供货能力和生命周期。
另外,整个电路板使用了大量的电感和信号变压器,绕线均匀。绝缘封闭封闭很好,也是品质优良的产品。
这样,从现在的角度看,这个电路板的集成能力,以及设计理念已经落后了。
 
但是从制造工艺和软件开发能力看,确实hai是有一定水平的。
不过,现在已经有了摩托车,那么谁还会去自行车。
 
 
 
 
 

 

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整个开发板从现在的角度看,而是使用了大量的国际大厂的产品,而且,近10年了,这些产品多数仍然还在供应。保持了 极强的供货能力和生命周期。   详情 回复 发表于 3 天前

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五彩晶圆(高级)

从现在的角度看,这个电路板的集成能力,以及设计理念已经落后了。

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为何?现在的理念是怎样的可否介绍下?  详情 回复 发表于 2024-6-21 09:53

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五彩晶圆(中级)

Jacktang 发表于 2024-6-21 07:29 从现在的角度看,这个电路板的集成能力,以及设计理念已经落后了。 同意

为何?现在的理念是怎样的可否介绍下?

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more compact and less parts  详情 回复 发表于 3 天前
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默认摸鱼,再摸鱼。2022、9、28


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一粒金砂(中级)

整个开发板从现在的角度看,而是使用了大量的国际大厂的产品,而且,近10年了,这些产品多数仍然还在供应。保持了 极强的供货能力和生命周期。


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纯净的硅(初级)

freebsder 发表于 2024-6-21 09:53 为何?现在的理念是怎样的可否介绍下?

more compact and less parts


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