今天分享BMS的硬件设计

$ \qquad $整个系统框图设计如图，其中主要包括
1.由芯片BQ76PL455及其外围电路组成的采集电路模块；
2.由芯片STM32F407VGT6及其外围电路组成的主控部分；
3.充放电主电路、电流检测电路、保护电路等
（麻雀虽小，该有的都有）

一、bq76pl455部分

Bq76pl455主要实现的功能有
1.单节电池电压检测
2.被动均衡
3.电池组电压检测
4.温度检测

1.单节电池电压检测

$\qquad$ VSENSE 输入通道测量各电芯电压，测量范围为 1V 到 4.95V。每个输入应外接一个低通滤波器 (LPF) 来降低输入噪声，并连接一个齐纳二极管，这些通道 ADC 转换返回的值通过以下公式转换为电压：
VCELL = [(2 × VREF) / 65535] × READ_ADC_VALUE 在这里插入图片描述

2.内部被动均衡

$\qquad$ 按照均衡方式可以划分为主动均衡和被动均衡，按照是是否需要外接均衡电路可以分为内部均衡和外部均衡，一般而言，芯片的内部均衡电流较小，通常最大仅几十个毫安，在对均衡相应时间快而对效率要求不高的情况下，可以使用外部均衡电路

3.电池组电压检测

$\qquad$ VMODULE 是测得的从 TOP 引脚到 GND 的电压。该值由一个内部电阻分压器进行1/25分压。置位TSTCONFIG[MODULE_MON_EN] 可使能 VMODULE 电压的测量。该通道 ADC 转换返回的值可通过以下公式转换为电压：
VMODULE = ([(2 × VREF) / 65535] × READ_ADC_VALUE) × 25

4.温度检测

$\qquad$ AUXn 输入通道用于测量外部模拟电压，测量范围约为 0V ~ 5V。这些通道的典型用途是使用热敏电阻测量温度。为达到最佳工作性能，AUXn 输入通道需要一个简单的外部低通滤波器来降低高频噪声。这些通道 ADC 转换返回的值通过以下公式转换为电压：
VAUX = [(2 × VREF) / 65535] × READ_ADC_VALUE 在这里插入图片描述
这个芯片功能很丰富，具体可见手册

二、STM32F407VGT6主控部分；

$\qquad$ 这个即设计最小系统板加部分外设即可，如LCD屏幕用于离线调试代码；SPI用来后续做上位机通信，SRAM用于存储数据做SOC、SCH估计；LED用于指示故障状态；DAC、ADC,UART等配合整个电路工作，这里就不给出

三、充放电主电路、电流检测电路

$\qquad$ 主要由充电开关、放电开关、预充电开关及其驱动组成。这里用隔离电源+驱动光耦来驱动MOS管，三个开关管共s级，可以减少隔离电源个数。隔离电源选择金升阳模块电源就行，光耦选择有一定驱动能力即可,这里对光耦和隔离电源要求很低，便宜即可，因为mos管的开通可以非常慢。
$\qquad$ PL455没有集成电流检测功能，需要外加电路。可以用高共模电压输入的专用电流检测芯片，ti上有很多，选取合适的即可。这里注意一点，电流充放电的电流是双向的(Bidirection)，因此选电流检测芯片选取具有双向检测的芯片，这里一般是选择带有偏置的芯片，而偏置这里可以用主控芯片的DAC给，注意一下驱动能力即可，如果不想考虑这个，加跟随器就行。同样，ad检测时如果不想考虑阻抗匹配的问题，加个跟随即可。
在这里插入图片描述

DCDC电源电路

$\qquad$ 在ti上选取高输入，低输出的大变比降压芯片。一般而言，这种芯片在全工作范围内(轻载到满载)的效率非常低，这是因为直流电压的利用率很低，但是某些芯片在轻载时效率仍可达85%以上。这里选用简单容易使用的芯片SCT2A10，这个芯片集成了MOS管，使用时不需要自己搭驱动。在输入，可以使用pack+、电池组1TOP、电池组2TOP通过三个低导通压降的肖特基二极管进行供电自选择。虽然二极管会降低效率，但简单易使用。
在这里插入图片描述
至此，BMS电路设计完成。