关于锂电池管理系统的硬件电路方案

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锂电池

本文介绍一套关于锂电池管理系统的硬件电路方案。其本身是一套已经实际应用的成熟的方案,功能包括单电池放电模组,电池组放电模组。硬件电路方案包含完整的原理图和PCB文件。整套方案包含3块板子,其功能框图如上图所示,包括电池串管理单元,CAN,RS485,电池检测单元,风扇电路,温度采集。

硬件方案--电池CPU主板

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Comment Designator Footprint
33pF C1_A, C9_A 0805
0.1uF C1_B, C1_E, C2_E, C4_E, C5_E 0805
103 C1_D 0805
100uF/250V C1_G 100UF/250V
22uF/25V C2_A, C2_D, C3_A, C4_A, C6_G, C7_G, C10_A, C10_G, C11_G 7227A
CD2 C2_G CD2
104 C3_D, C3_E, C5_A, C5_G, C6_A, C7_A, C8_A, C8_G, C9_G, C11_A, C12_A, C12_G, C14_A, C15_A, C16_A, C17_A, C18_A, C19_A, C20_A, C21_A, C22_A, C23_A, C24_A 0805
0.1uF C3_G, C4_G CT2
LPC2294 D1_A LQFP144-1
SHT11 D1_B LCC-8
SP3220E D1_E SSOP16
PC817 D1_F, D2_F, D3_A, D4_A SSOP4
SP706SEN D2_A SO-8
INDUCTOR L1_A, L3_G, L4_G, L5_G 0805
220uH L1_G, L2_G 220UH
CTM8251T N1_D CTM8251
WRB1205ZP-3W N1_G WRB1205DIP
SPX1117M3-3.3 N2_G SOT-223
SPX1117M3-1.8 N3_G SOT-223
IR3205 Q1_F, Q2_F TO-220C
100K R1_A, R1_F, R3_F, R5_F, R6_A 0805
10K R1_B, R1_C, R1_E, R1_G, R2_B, R2_C, R3_A, R5_A, R6_F, R7_A, R8_A, R9_A, R10_A, R11_A, R12_A, R13_A, R20_A, R23_A, R25_A, R26_A, R29_A 0805
120 R1_D 0805
1M R2_D 0805
1K R2_F, R4_F 0805
R4 R3_C, R4_C 0805
100 R22_A 0805
0 R24_A 0805
4.7K R30_A 0805
  S1_D SHORTER
SW_4BIT SW1 SO-8
Red V1_A, V4_G LED2
BYV26C V1_F, V3_F DO-214AC
1N5819 V1_G, V2_G DO-214AC
Green V2_A LED2
DW3 V2_F, V4_F 1N4148
SMBJ18A V3_G DO-214AA
CON2 X1_A, X1_F, X3_F Z2-4.0
CON6 X1_C Z6-4.0
CAN X1_D Z3-4.0
CON3 X1_E, X1_G, X2_A, X2_F, X5_A Z3-4.0

电池CPU主板是系统核心控制模块,主控采用的是LQFP144封装的恩智浦(NXP)的LPC2294,串口232芯片采用的是SP3220E,CAN接口采用的是隔离收发模块CTM8251T。电源是12V-5V-3.3V-1.8V,采用的是隔离电源模块WRB1205ZP-3W。LDO是SPX1117M3-3.3,SPX1117M3-1.8。通过光耦PC817 MOS管IR3205来驱动风扇。温湿度传感器SHT11,不过貌似已经停产了。PCB是2层板,覆铜版本,layout及丝印都很工整。

硬件方案--BMS板

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Comment Designator Footprint
104/100V C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13 1206
104 C14, C15, C16, C17, C21, C22 0805
105 C18, C19 0805
22uF/25V C20, C23 7227A
2.2uF/16V C24 0805
220nF/50V C25 0805
1uF/100V C26, C27 1206
LTC6803-2 D1 SSOP44
SMBJ54A D2 DO-214AC
BAT46W D3, D4, D8 SOD-123
MBR0540 D5 SOD-123
BAT54S D6 SOT_23A
BLM31PG330SH1B L1 1206
ISC1210ER470 L2 L1210
LT6004 N1 MSOP-8
ADUM1401 N2 SO-16W
1B0505 N3 1B0505-2
LT3495 N4 DFN103X2
100 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R34, R35, R36, R37, R39, R40, R41, R42, R43, R44 0805
100K R14, R15 0805
10K R16, R17 0805
1M R18, R19, R20, R21, R22, R23, R25, R27 0805
2M R24, R26, R28, R30 0805
4.7M R29 0805
0 R31, R38 0805
10M R32 0805
100KNTC RT1, RT2 SIP2
SW-4BIT SW1 SO-8
CON13 X1 W13-4.0
CON6 X2 W6-4.0
PDZ7.5B ZD1, ZD2, ZD3, ZD4, ZD5, ZD6, ZD7, ZD8, ZD9, ZD10, ZD11, ZD12 SOD-323

BMS板采用的是ADI的LTC6803电池管理芯片12串电池,温度信号放大采用的是ADI的轨对轨运算放大器LT6004。其他的芯片包括数字隔离芯片ADUM1401,DCDC芯片LT3495等。PCB是双层板,覆铜,layout及丝印都很工整。

硬件方案--主控板

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Comment Designator Footprint
CR1220 B1_I CR1220
33pF C1_A, C9_A 0805
103 C1_B, C4_B 0805
0.1uF C1_E, C2_E, C3_E, C4_E, C4_G 0805
104 C1_F, C1_H, C1_I, C3_B, C5_A, C5_E, C5_G, C6_A, C6_B, C7_A, C8_A, C8_G, C9_G, C11_A, C12_A, C12_G, C14_A, C15_A, C15_E, C16_A, C17_A, C18_A, C19_A, C20_A, C20_E, C21_A, C22_A, C22_E, C23_A, C24_A, C24_E 0805
470uF/50V C1_G, C2_G 470uF/50V
22uF/25V C2_A, C2_B, C4_A, C5_B, C7_G, C10_A, C10_G, C11_G, C21_E, C23_E, C25_E 7227A
0.1uF C3_G CT2
CT2 C6_E, C8_E, C9_E, C12_E, C13_E, C17_E, C18_E 0805
22uF/50V C6_G 7227A
0.01uF C7_E, C11_E, C16_E 0805
0.47uF C10_E, C14_E, C19_E 0805
LPC2294 D1_A LQFP144-1
SP3220E D1_E SSOP16
FM24CL04 D1_F SO-8
SST25V016B D1_H SO-8
RX-8025SA D1_I SOP-14
SP706SEN D2_A SO-8
INDUCTOR L1_A, L3_G, L4_G, L5_G, L6_G 0805
220uH L1_G, L2_G 220UH
CTM8251T N1_B, N2_B CTM8251
LT6004H N1_E, N2_E MSOP-8
WRB1205ZP-3W N1_G WRB1205DIP
SPX1117M3-3.3 N2_G SOT-223
WRA1215CKS-1W N3_E WRA1215
SPX1117M3-1.8 N3_G SOT-223
IR3205 Q1D, Q2D, Q3D, Q4D TO-220C
120 R1_B, R3_B 0805
10k R1_E, R1_F, R1_G, R1_H, R1_I, R2_F, R2_I, R3_H, R3D, R4_H, R5_H, R6_H, R6D, R7_A, R8_A, R9_A, R9D, R10_A, R11_A, R12_A, R12D, R13_A, R20_A, R23_A, R25_A, R26_A, R29_A 0805
100K R1D, R4D, R7D, R10D 0805
1M R2_B, R4_B 0805
20K R2_E, R8_E, R14_E 0805
1K R2_H, R2D, R5D, R8D, R11D 0805
47K R3_E, R4_E, R9_E, R10_E, R15_E, R16_E 0805
100 R5_E, R11_E, R17_E, R22_A 0805
100K/1% R6_E, R7_E, R12_E, R13_E, R18_E, R19_E 0805
0 R24_A 0805
4.7K R30_A 0805
  S1_B, S2_B SHORTER
SW_4BIT SW1 SO-8
PC817 U1D, U2D, U3D, U4D SSOP4
Red V1_A, V4_G LED2
DW3 V1_E, V2_E, V2D, V3_E, V4D, V6D, V8D 1N4148
1N5819 V1_G, V2_G DO-214AC
1N4148 V1_I, V2_I 1N4148
IN5819 V1D, V3D, V5D, V7D DO-214AC
Green V2_A LED2
SMBJ18A V3_G DO-214AA
CON3 X1_A, X1_E, X1_G, X5D Z3-4.0

主控板是系统核心控制模块,主控采用的是LQFP144封装的恩智浦(NXP)的LPC2294,串口232芯片采用的是SP3220E,2路CAN接口采用的是隔离收发模块CTM8251T。电源是12V-5V-3.3V-1.8V,采用的是隔离电源模块WRB1205ZP-3W。LDO是SPX1117M3-3.3,SPX1117M3-1.8。通过光耦PC817 MOS管IR3205控制外部继电器模块。电源方案采用和电池CPU电路板一样的电路。增加了FRAM模块采用FM24CL04,还有一片FLASH芯片,RTC模块以及纽扣电池座CR1220,RTC芯片采用的是RX-8025SA。

审核编辑:汤梓红

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