基于 NXP LPC804 的电动工具 BMS 方案

NXP管管

基于LPC804 的电动工具 BMS 方案

现在电动工具使用时大多摆脱了电源线的束缚，电池包成了电动工具的必备，这时候 BMS 就显得格外重要，没有了它，电池包就是一个随时可以被激活的“炸弹”，所以先给大家简单讲下什么是 BMS！


       BMS（Battery Management System）即电池管理系统，是一种能够对蓄电池进行监控和管理的电子装置，通过对电压、电流、温度以及 SOC 等参数采集、计算，进而控制电池的充放电过程，实现对电池的保护、提升电池的综合性能。为了保障电池包的安全性、耐久性、动力性，我们需要有 BMS，有了它我们才可以更加安全地使用电动工具。因此大联大世平集团推出了基于 NXP LPC804 的电动工具 BMS 方案，LPC804 的基本参数如下：


高效节能的 ARM Cortex®-M0+ 内核
主频最高可达 15 MHz
带有 32 KB Flash（EEPROM Based）、4 KB SRAM
带有开关矩阵，可配置 2 × I2C、2 × UART、1 × SPI、1 × 3 ch PWM
支持 Capacitive Touch、PLU
支持 12 ch 12 bit 480 ksps ADC 和 1 ch 10 bit DAC
最高支持 30 个 GPIO
       LPC804 其程序存储器为 EEPROM 工艺，可以方便地作为数据 EEPROM 使用，用来存储 SOC、SOH、SOF、SOE、累积充放电 Ah 数、故障码和一致性等关键数据。另外 LPC804 还带有电容触控接口，因此它可以应用于低成本的触控方案。由于 LPC804 高性价比和有易于使用和灵活的外设，故其还可以应用于基本电机控制、简单传感器网关、终端节点连接、家庭环境监测设备等领域。


       LPC804 MCU 框图如下：

关于 LPC804 的参数可以参照“单片大师”写的博文：《三分钟带你认识 LPC800 家族和明星成员 LPC824》，链接给大家送上：http://www.wpgdadatong.com/tw/blog/detail?BID=B0280
硬件设计说明：


       大联大世平集团推出基于 NXP LPC804 的 MCU 评估板，该评估板主要由板载的烧录 MCU LPC11U35、SPI Flash、USB 接口、Arduino 接口、SWD 接口、晶振、LED 灯以及用户按键等部分组成，评估板功能框图如下：

原理图：


       ① LPC11U35 板载调试电路：

       ② LPC804 主控电路：

       ③ Arduino 接口 & 电源：

PCB Layout：
       ① Top 层：

       ② Bottom 层：

软件设计说明：


开发环境安装：
       我们使用的是 Keil uVision5（也可使用 NXP 提供的 MCU 开发环境 MCUXpresso），MCUXpresso 下载地址：http://www.nxp.com/design/softwa ... -ide:MCUXpresso-IDE
软件 SDK：


       SDK 包下载链接：http://mcuxpresso.nxp.com/en/builder


       ① 大联大世平集团可以提供客制化的 API 可以快速上手 ADC、I2C、UART、GPIO 等功能调试。现在用 LPC804 SDK 的 I2C 来进行演示，实现温度检测，例程的路径如下图所示：

       ② 程序如下图所示：

       ③ 引脚配置及初始化，该部分主要是通过开关矩阵去进行配置 I2C 脚：

       ④ 主机发送数据到从机：

       ⑤ 主机接收从机发送的数据：

       这样就可以完成 I2C 主机与从机间的通信，至于如何获取到温度传感器则需要参考温度传感器的手册，通过 I2C 去发送 / 接收相关的数据。


       ⑥ I2C 实现温度检测效果演示，该部分则可以用来检测电池包的温度，当然也可以通过 ADC 来采集热敏电阻电压值来获取温度：

► 场景应用图

►产品实体图

► 板卡展示图

► 方案方块图

► 核心技术优势
       ①  Cortex-M0+ 内核的低功耗低成本微控制器
       ②  32 KB EEPROM Based Flash，可用于存储关键数据
       ③  可以通过开关矩阵配置功能的 I/O 端口，可支持 2 组 I2C 和 UART
       ④  支持 12 ch 12 bit 480 ksps ADC，用于进行电压、电流、温度检测
       ⑤  免费提供硬件参考设计、软件 SDK、API 以及软硬件技术支持
► 方案规格
       ① 两层 Layout 板，尺寸：89 × 56 mm
       ② 供电范围：1.71 V ～ 3.6 V
       ③ 工作温度：-40 ℃ ～ 105 ℃
       ④ 支持 Capacitive Touch 及 PLU
       ⑤ 支持 SWD 接口
       ⑥ 掉电模式功耗：6 μA（Typ）

       ⑦ EMI：FCC 15B 3M Radiation


文章出处：大联大

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