基於 NXP LPC845 & JOULWATT JW3302 的 Non-Auto BMS 方案

本方案為 Non-Auto 的 BMS 方案，使用的主控是 NXP LPC系列的晶片，具體型號是 LPC845M301JBD64(下文簡稱LPC845)，該晶片規格為 16K SRAM 和 64K 的Flash，內核 Cortex-M0+。監測電池包的 AFE 晶片使用的是 JW3302，支持檢測電池數量 14 個，同時支持 4 路溫度檢測，支持 SPI 通信協議，集成輸出 3.3V 和 5V 的 LDO，支持充放電過流保護，支持被動均衡功能，12 位的 ADC，正常工作電流 1mA 。

本方案 SOC 估算誤差 10% 以內，電壓測量誤差 2% 以內，電流測量誤差 3% 或以內，低功耗模式下整機功耗 0.47mA。

BMS 軟體中很重要的一部分是估算電池的 SOP(State Of Power)、SOH(State Of Health)、SOC(State Of Charge)，其中 SOC 是表征當前電池剩餘電量的量，即我們常見的電池剩餘量百分比，通常通過安時積分法或者擴展卡爾曼濾波算法計算得到，結合各種修正策略，如開路電壓修正，充放電末期修正、溫度修正，SOH 修正來調整實際結果。本方案就通過安時積分法結合開路電壓修正和充放電末期修正來實現 SOC 計算。

Demo 演示

1. 充電測試

將直流電源直接接至充電口即可自動充電，充滿電後內部會自動斷開。紅色為正極，黑色為負極。

圖 1 電源接線示意圖

圖 2 Demo 測試環境

如圖 2 所示，設定好直流電源輸出在 36V，電流 2A ，將直流電源的正負極接在電池包的充電接口即可自動開始充電。

圖 3 MCU 上報電壓參數

圖 4 實際測試電壓參數

充電時實時測得電池包兩端電壓為 32.34V，MCU 將從 AFE 晶片中讀取的信息發送至上位機，為 32.63V，誤差在 2% 以內。

 

2. NFC 讀取信息測試

手機打開 TagWriter，寫入 Read 指令，手機離開天線區約 2 秒，然後再次接近天線區進行讀取，即可看見手機螢幕有讀取標籤提示，點開即可看見電池包信息。

 

選擇 Read 指令，然後點擊寫入。此時手機螢幕會提示碰觸設備，這時我們將手機靠近板子天線區，可以看到左側的LED 亮起，然後按照手機螢幕提示是否覆蓋，確認覆蓋保存，即可寫入標籤。 

 
圖 5 手機 NFC 信號發送

寫入標籤之後，手機離開天線區，然後再次靠近，直至 LED 亮起，看可以手機螢幕有提示或者手機會直接彈出電池包信息，有提示點擊提示即可看見電池包信息。

圖 6 手機通過 NFC 獲得電池包信息 

 

3. 放電測試

控制開始放電的方式有兩種：

• 使用導線將下圖紅框中的引腳短接一下到地，即可開始放電。

圖 7 Demo 放電控制接口

• 使用 TagWriter 寫入放電指令 “ Discharge ”，即可開始放電。想要停止的話直接拔掉負載或者寫入指令 “stop” 即可。

圖 8 連接負載測試

負載儀設定為恆流2.5A ：

圖 9 通過上位機讀取的電流

圖 10 負載儀顯示的電流

MCU 實時將從 JW3302 讀取的電流電壓信息發送至上位機，上位機顯示電流 2425mA,負載儀顯示電流 2.5mA，誤差在3% 或以內。

 

4. 低功耗測試

工作狀態下功耗在 7mA 左右，在沒檢測到充電或者放電動作超過 10S，自動進入低功耗模式，電流在 0.47mA 左右。

圖 11 工作時電流



圖 12 低功耗時電流