【導(dǎo)讀】近年來，無繩吸塵器和掃地機(jī)器人越來越普及，給人們的生活帶來了極大的便利。而電池包作為吸塵器和掃地機(jī)器人的核心部件，不僅關(guān)系到產(chǎn)品的使用體驗(yàn)，同時(shí)也關(guān)系到用戶的生命安全，因此需要格外地關(guān)注。
無繩吸塵器電池包目前市面上主要為7串電池組，有時(shí)也會(huì)為5串或6串。而掃地機(jī)器人的電池包，目前主流則為4串。根據(jù)不同的需求，可以將吸塵器/掃地機(jī)器人電池組的BMS拓?fù)浞譃槿悾弘娏坑?jì)型，模擬前端+MCU型，硬件保護(hù)型。下面分別對(duì)這三種BMS拓?fù)湟约跋鄳?yīng)的TI產(chǎn)品進(jìn)行介紹。
電量計(jì)型
如圖1所示為電量計(jì)型BMS拓?fù)涫疽鈭D。僅電量計(jì)單顆芯片，結(jié)合電流采樣電阻，保護(hù)開關(guān)構(gòu)成電池包。該方案的優(yōu)點(diǎn)是使用單顆芯片即可實(shí)現(xiàn)電量計(jì)算，電池監(jiān)控以及保護(hù)。
圖1. 電量計(jì)型BMS拓?fù)?/p>
圖1中采用的電量計(jì)為BQ40Z80。該電量計(jì)支持2-6s電池組，采用TI特有的阻抗跟蹤算法，電量精度可達(dá)1%，并且能夠?qū)﹄姵乩匣M(jìn)行跟蹤，在電池老化的情況下仍然能夠保證高電量精度。BQ40Z80集成了過壓，欠壓，過流，短路，過溫，欠溫等20多種保護(hù)功能，可以對(duì)電池進(jìn)行全方位的保護(hù)。而集成的高邊驅(qū)動(dòng)則可以保證即使在保護(hù)觸發(fā)后，電量計(jì)仍然能夠和主機(jī)進(jìn)行通信。此外，BQ40Z80還集成了內(nèi)部均衡電路，保證了不同電芯之間的電量均衡，延長了設(shè)備的整體續(xù)航時(shí)間，提升用戶體驗(yàn)。
此外，對(duì)于4串的電池包，還可以使用BQ40Z50，支持2-4s，功能和BQ40Z80類似，感興趣的讀者可以在TI官網(wǎng)上查找完整的產(chǎn)品資料，本文不再贅述。
模擬前端+MCU型
圖2所示為模擬前端+MCU型BMS拓?fù)涫疽鈭D。該拓?fù)渑c電量計(jì)型類似，只是將電量計(jì)替換為模擬前端和MCU。該拓?fù)浜碗娏坑?jì)型拓?fù)湎啾龋摲桨覆辉僮詭щ娏坑?jì)算功能，但仍可通過MCU結(jié)合電壓電流采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行電量計(jì)算，電量精度取決于采樣精度和電量算法。
圖2. 模擬前端+AFE型BMS拓?fù)?/p>
圖2中采用的模擬前端為BQ76942，支持3-10s應(yīng)用。BQ76942同樣集成了過壓，欠壓，過流，短路，過溫，欠溫等多種保護(hù)功能，可以對(duì)電池進(jìn)行全方位的保護(hù)。集成的高邊驅(qū)動(dòng)則可以保證即使在保護(hù)觸發(fā)后，仍然能夠和主機(jī)進(jìn)行通信。此外，BQ76942也集成了內(nèi)部均衡電路，保證了不同電芯之間的電量均衡，延長了設(shè)備的整體續(xù)航時(shí)間。對(duì)于低邊保護(hù)方案，推薦使用TI的BQ76930 (6-10s)和BQ76920 (3-5s)，當(dāng)然也可以和TI的高邊驅(qū)動(dòng)BQ76200搭配使用，實(shí)現(xiàn)高邊保護(hù)。對(duì)于MCU，TI的430系列有豐富的產(chǎn)品，可以滿足各種應(yīng)用需求，因本文主要聚焦模擬產(chǎn)品，就不在此贅述。
硬件保護(hù)型
圖3所示為硬件保護(hù)型BMS拓?fù)涫疽鈭D。僅由保護(hù)IC，結(jié)合電流采樣電阻，保護(hù)開關(guān)構(gòu)成電池包。該方案的優(yōu)點(diǎn)很明顯： 簡單，價(jià)格便宜。但缺點(diǎn)同樣明顯： a. 功能有限，僅支持保護(hù)功能，并且保護(hù)值不可配置，靈活性較差； b. 不具備電量計(jì)算功能，需要主機(jī)端額外具備電量計(jì)算能力。因此該拓?fù)涓m合應(yīng)用于低成本或者主機(jī)側(cè)能力較強(qiáng)的場(chǎng)合。
圖3. 硬件保護(hù)型BMS拓?fù)?/p>
圖3中采用的保護(hù)IC為BQ77915，支持3-5s應(yīng)用，對(duì)于5s及以上串?dāng)?shù)的應(yīng)用，可以將若干BQ77915級(jí)聯(lián)使用，最多可支持20s。BQ77915集成了過壓，欠壓，過流，短路，過溫，欠溫等多種保護(hù)。過流保護(hù)延時(shí)是可配置的。并且BQ77915也集成了內(nèi)部電池均衡電路，可保證不同電芯之間的電量均衡，延長了設(shè)備的整體續(xù)航時(shí)間。
若實(shí)際應(yīng)用不需要電池均衡，則可以選擇性價(jià)比更高的BQ77905。
上述兩款保護(hù)IC，TI均提供了不同配置的型號(hào)供客戶選擇，若現(xiàn)有型號(hào)仍然不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求，可聯(lián)系對(duì)應(yīng)的銷售團(tuán)隊(duì)進(jìn)行定制滿足要求的產(chǎn)品。
另外，某些產(chǎn)品會(huì)對(duì)保護(hù)提出更高的要求，需要具備二段保護(hù)，來進(jìn)一步提高電池包的防護(hù)等級(jí)。對(duì)于有二段保護(hù)需求的用戶，推薦使用TI的BQ7718系列產(chǎn)品，和BQ77915一樣，TI提供了多種配置供用戶選擇，并且若產(chǎn)品列表里沒有合適的型號(hào)，同樣可以聯(lián)系對(duì)應(yīng)的銷售團(tuán)隊(duì)進(jìn)行定制。
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