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【深度剖析】庖丁解牛——小牛BMS硬件功能详解

 新用户02834186 2023-04-20 发布于上海
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上一篇文章只说了小牛BMS的功能,没有直观的从图片上指出具体哪部分电路是什么功能。所以今天就做一次庖丁解牛,把硬件功能模块给大家一一讲清楚。这篇文章就具有一定的专业性了,可能大部分没有BMS基础的兄弟看不太懂,受众不是太大,(希望大家能继续关注)但是想来想去还是要写出来。为了那些想入门,想学习BMS的粉丝兄弟们,希望你们能学到一些东西。如果你确实看不懂,也真想入这个行的话,可私信。

下面这张图是小牛BMS的功能详解。这个图比较大,由于分辨率的关系,不知道能否看清楚,如果需要高清的图的话,可私信。由于可讲的点比较多,有24个,避免大家阅读疲劳,分两次讲解,这次讲解12个。

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小牛BMS功能详解

1,电压采样线接口。

这个接口是用来电池排线的,17串小电池的电压,都是通过这一组排线连接到BMS上的。如果这组排线接触不良,或者断了一根,那么电池就歇菜了,骑不了了。因为断的一根线,BMS会认为这一节电池电压很低,过放了。需要及时保护,所以不允许放电了。这个连接器看起来像MOLEX(是美国一家比较NB的连接器公司,各类连接器都有)的,但是不确定是不是仿的。

2,温度采样线接口。

温度传感器,是用来探测电池的温度的,如果探测到的温度过高或者过低,达到保护点,就会启动保护。温度探测器是一个负温度电阻,说到底也是一个电阻,单片机就是通过探测其阻值的不同来知道环境温度的。所以,如果这根先断了,或者连接不好,单片机就会认为是一个很低的温度(例如-40摄氏度),故启动保护。

3,均衡电阻阵列。

图示上是一个白色的导热硅胶垫,因为均衡的时候,就是电池直接接均衡电阻(100欧姆)放电。根据欧姆定律,都知道发热功率:P=UI。所以需要将热量导出去。这里是被动均衡,同样也有主动均衡,这里不展开(主动均衡是一个比较复杂的系统)。

4,数字隔离芯片Si8600

这是一个I2C数字隔离芯片,是因为有一个采集芯片的参考地是CELL9的正极,所以如果要和MCU通讯,必须要进行数字隔离,否则就会烧芯片。

5,AFE 芯片 BQ76930

纵观真个BMS,小牛的BMS究竟那一颗芯片最难被国产替代,非这一颗莫属。这颗芯片是TI(美国德州仪器)的产品,TI在电池管理芯片方面,一直走在前列,从笔记本电池的AFE,到两轮车,到电动汽车,都做的不错。看一下他们的LOGO,是不是在哪里见过,做嵌入式的兄弟们肯定不会陌生?

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这颗芯片的主要作用就是实时,快速,高精度的采集17节电池的电压,用于MCU进行保护。这类芯片,国产芯片一直没有很好的替代。

6,隔离电源。

这个是成品隔离模块。就是用来隔离两个参考地用的。国内比较有名的是金升阳。不过价格实在是高,要几块钱一片。隔离电压更高的,价格也更高。许多公司已经用分离式隔离电源来替代了。

7,Buck芯片

用来将电池的总电压,60V的高压,通过DC/DC变换,降低为5V,为单片机和其他模拟电路使用的。这类芯片国产芯片已经比较成熟了,像,芯洲科技。

8,BQ76930-2

这个第二颗BQ76930,替换不掉,必须用没办法。因为一颗BQ76930只有10个采集通道,小牛的电动车是17串电池,就必须用2颗来降额使用。一个用9通道,一个用8通道。加起来是17通道。

9,逻辑门

用来实现逻辑运算的,也就是两个BQ76930任意一个触发保护,都通过它来驱动后面的开关电路断开。以免发生危险。如果只使用一颗bq76930的话,就不需要这颗芯片了。

10,MSP430

这颗可以说是整个BMS的大脑了,可以通过编写程序,采集信号,与其他外围电路通讯,控制保护开关进行保护等等。这类芯片完全可以进行国产替代,像GD的芯片。

11,RTC芯片

RTC的意思是实时时钟,也就是说小牛的BMS里面,有一个电子表。出厂时对时间进行一次准确校准,出厂以后它会正常的一分,一秒的跑,误差很小。你的电动车电池在某年,某月,某日,某时,某分进行了充电或者放电,出现了什么故障等,它都会有时间戳的记下来。

12,纽扣电池

前面说了,它里面有一个计时的芯片。如果BMS进入shutdown模式的话,5V的电没有了,如果没有纽扣电池的话,时间会重置到最原始的时间(比如2000年1月1日00点00分)。所以必须有这个电池保驾护航。一般这类电池可用5年左右。

总起来说,小牛这款BMS的配置,差不多已经到了两轮车BMS的天花板了。如果再加上4G模块和GPS定位系统(这类一般是租赁电池),基本就完美了。

好了,先就到这里吧。这边文章我预测阅读量会比较少。因为有点专业性。正是专业性的东西,才会提升我们的知识库,不是嘛?

希望大家多转发,给需要的人看。

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