电池管理系统 (BMS) 的作用是什么？

BMS 负责确保产品内电池的安全充电和放电。BMS 通常设计为执行以下功能：

• 保护：包含一个简单的硬件器件，通过从负载上断开电池来响应不安全的情况。
• 监测：测量各节电池的电压、电流和温度并控制保护，以确保电池的高效使用。
• 电量监测：报告剩余电池容量、运行时间和充电状态 (SoC)，以便用户知道何时该为电池充电。

您可以使用 MSPM0 MCU 和 BQ 系列电池管理产品等 TI 器件执行所有这些功能。

MSPM0 为什么适用于 BMS 应用？

电池管理系统对 MCU 的主要要求是具有低功耗。该功能使 MCU 能够高效地发挥其在 BMS 中的作用，而无需从其管理的同一电池中消耗大量功率。除此之外，对 MCU 的要求会根据所执行的功能而变化。

小型电池管理系统通常通过将尽可能多的功能吸收到微控制器中来降低成本。在这些系统中，MCU 需要更高级别的模拟和软件集成才能自行执行这些不同的功能。另一方面，更复杂的 BMS 可能使用分立式器件来监视电池或对其进行电量监测，并依靠 MCU 记录和处理数据，然后使用 UART、I2C、SPI 或 CAN-FD 将数据传递给主处理器。

TI 的可扩展 MSPM0 MCU 产品系列采用 Arm® Cortex-M0+ 内核，最高 CPU 速度为 80MHz。引脚对引脚兼容的产品系列涵盖 4KB 至 512KB 的闪存，具有可选的模拟集成、电机控制外设和 CAN-FD。凭借广泛的模拟和数字集成，这些 MCU 可以为电池包设计提供低功耗、低成本、高性能且可靠的解决方案。

图 2 MSPM0 平台的优势

MSPM0 可以在 BMS 应用中实现什么功能？

适用于需要低精度电量监测算法的系统

在一些采用一至两节电池的低成本产品（例如 MP3 播放器、摄像头或电子烟）中，BMS 旨在以低精度保护电池和对其进行电量监测。该类型的系统通常包括一个硬件保护器和一个通过直接测量电压来计算剩余电池容量的主 MCU。用于这种用途的微控制器主要需要一个 12 位 ADC 和足够的存储器供 MCU 充当电池电量监测计。凭借其低功耗、低价格、广泛的产品系列和高性能特性，MSPM0 MCU 是此类产品的理想选择。

图 3 需要低精度电量监测算法的系统的方框图

这些应用中 MCU 的主要特性要求：

• 低功耗模式
• 12 位 ADC
• GPIO

MSPM0 上的功能示例：

• 连续监测电池欠压、过压
• 检测电池插入/取出情况
• 电池状态指示（例如 LED）

适用于采用 1 至 6 节串联电池包、需要高精度电量监测算法的系统

一些高端产品（例如个人电脑）需要高精度电量监测功能。通常，分立式电量监测计可实现该功能。不过，某些系统在监测计和主机处理器之间添加了一个 MCU 作为适配器，以降低软件设计的复杂性。在这种情况下，最重要的 MCU 要求是支持全面的通信接口。MSPM0 MCU 支持 I2C、SPI、CAN-FD 和 UART 接口选项，非常适合此角色。

图 4 采用 1 至 6 节串联电池包、需要高精度电量监测算法的系统的方框图

这些应用中 MCU 的主要特性要求：

• 低功耗模式
• 通信协议（UART、SPI、I2C、CAN-FD）
• GPIO

MSPM0 上的功能示例：

• 根据电池化学成分和其他特性初始化电量监测计 IC
• 使用 I2C、CAN-FD、UART、SMBus 或 PMBus 定期将电池或电量监测计状态发送至主机处理器
• 支持电池/电量监测计的固件更新
• 验证系统中使用的电池

适用于采用 6 至 23 节串联电池包、需要高级别保护的系统

电动工具、电动交通工具（电动自行车、电动踏板车和电动摩托车）、不间断电源 (UPS) 和真空吸尘器等产品通常具有更复杂的 BMS 系统，因此需要强大的电池保护来抵消增加的风险系数。在这些应用中，电池保护由监测器以及 MCU 和保护器执行。对此类系统的主要 MCU 要求是低功耗和高性能。MSPM0 MCU 能够处理复杂的电量监测算法，包含增强型外设并且能够很好地平衡性能和功耗，因此非常适合这些应用。

图 5 采用 6 至 23 节串联电池包、需要高级别保护的系统的方框图

这些应用中 MCU 的主要特性要求：

• 低功耗模式
• 通信协议（UART、I2C、CAN-FD）
• 12 位 ADC
• GPIO

MSPM0 上的功能示例：

• 监控电池的安全性并检测故障
• 持续监测电池欠压、过压和温度情况
• 持续监测温度、电压、剩余容量和平均电流等状态
• 通过 I2C、CAN-FD、USB、SMBus 或 PMBus 定期将电池状态发送至主机处理器

资源

要开始评估用于电池管理系统的 MSPM0，请订购 MSPM0 LaunchPad 开发套件！使用 MSPM0 代码示例和交互式在线培训快速开始您的 BMS 设计。您还可以通过以下链接找到其他资源：

• MSPM0 Academy
• MSPM0 登录页面
• LP-MSPM0L1306 LaunchPad 开发套件