【EEWorld邀你来拆解】正昀电池管理系统解析

北方

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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

 

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。

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

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

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

 

 

 

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.cn和AO4482 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。

驱动控制的时AO4482的100V MOSFET

 

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 Devices，SN74LVC07A 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

 

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。

 

 

 

 

 

 

Jacktang

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

freebsder

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？

北方

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