电池管理系统(BMS)它是电力检测机器人、电动汽车、大型无人遥控车等系统的关键组成部分，我国在这方面的研究正在逐步加强。现有的设计方法是使用分立器件，电路复杂，占用PCB面积大，可靠性低，不易扩大。因此，在大电流、高电压、电池组数可变的环境下，迫切需要一种通用的设计方法来降低电路的复杂性。
传统的BMS板材设计通常采用运放、MOS原理复杂，成本高，不易调试，故障率高。
本文介绍了一种大电流，以避免现有技术的不足BMS保护板电路，该保护板适用于机器人、无人大型遥控车所使用的高压、大电流使用的锂电池组。在此领域使用的这种锂电池，通常都需要进行大电流的充放电，而且对可靠性要求非常高。
一种大电流BMS保护板电路，其特点在于包括nrF51822芯片、PCB蓝牙天线设计、电压和平衡电路LTC6803芯片，隔离芯片ADUM1201.测量输出电流ACS758(或国产芯片CH704)光隔离芯片SI8441和232接口电路及各芯片偏置电路；nrF51822芯片通过光隔离芯片SI电压和平衡电路8441LTC6803芯片连接，采用SPI总线通信、电压和平衡电路LTC6803芯片将每个电池的电压输出到nrF51822芯片，nrF根据平衡要求，51822芯片通过电压和平衡电路LTC6803芯片控制各电池的充放电；nrF51822芯片与PCB蓝牙天线连接线设计，手机通过蓝牙功能连接；nrF51822芯片通过232通信线通过232隔离芯片ADUM1201与上位机连接，报告各种电池信息；nrF51822芯片的第五脚连接电池组的充放电路，输出PWM信号控制充电器的关闭、开启和脉冲充电；ACS758（CH704)芯片测量输出电流，转换为电压信号输入nrF51822芯片的A/D引脚。
图1 与使用环境的交联关系图
图2 电路原理图
基于主芯片NORDIC低功耗蓝牙2 .4Ghz的nrF51822芯片，主芯片外扩多个外围芯片实现多种功能，主芯片外只需要一个PCB蓝牙天线设计可实现蓝牙传输功能，芯片上引出1路232接口电路，供上层系统传输电池信息。
LTC6803及其附属电路实现电压采集和平衡功能，LTC6803芯片负责收集12个电池的电压和平衡电路，LTC6803芯片采集电压精度高，各电池实测误差不超过3mV，因此，在计算电池总电压时，可以直接增加每个电池的电压。当需要电压平衡时，旁路放电通道也由LTC6803直接控制，旁路放电通道分为内部和外部两部分时同时导通，导通电流约为0 .1至0 .3A。
nrF51822核心芯片首先和谐LTC当单个电池的电压超过设定值时，采集每个电池的电压，计算总电压，nrF51822芯片控制LTC6803芯片放电超限电池，降低电池电压值，nrF51822芯片关闭电池的放电通道。当总电压超过总电压高限时，nrF51822芯片关闭充电继电器；当单个电池电压低于设定值或总电压低于总电压设定值时，nrF51822芯片关闭放电继电器，保护电池，防止过放。
采用ACS758（CH704)芯片隔离测量输出电流。ACS758芯片将电流信号转换为电压信号输入nrF51822芯片的A/D引脚。ACS758的4 ,5串入电池输出，4脚连接 ，5脚接-。
放电超限电池的整个过程BMS板的核心动作，当充电快速充满时，由于需要放电的电池数量较多，如果已经放电，此时LTC6803及相关电路将相对较热。为了降低温度，我采用了分时平衡算法，使用电池电压不能突变，即平衡电路在一定时间开始工作，平衡电路在另一时间关闭，即使电池电压平衡，而且平衡电路部分温度升高的量很少。
文章中提到的CH可替代704芯片Allegro的大电流霍尔电流传感器ACS756/ACS758/ACS770/ACS772，其中CH704A是符合汽车级标准的产品。
CH704 隔离集成电流传感芯片是专门为大电流检测应用而开发的。CH704 内置 0.1mΩ 主导体电阻，有效降低芯片加热支持大电流检测：±50A, ±100A, ±150A, ±200A。芯片在其内部集成了独特的温度补偿电路 -40 到150-°C全温一致性好。芯片在出厂前已校准了灵敏度和静态零电流)输出电压，并在全温范围内提供 ±2% 典型的准确性。
信息如下：
? 隔离电压：4800VRMS
? AEC-Q100 汽车认证 (CH704A)
? 电源：4.5-5.5V
? 输出电压与电流成正比： /-50A, /-100A, /-150A, /-200A
? 带宽：120kHz
? 响应时间：2us
? 宽温范围：-40-°C 至 150-°C
? 使用 EEPROM 调整高分辨率偏移和灵敏度
? 导线电阻：0.1 mΩ
? 集成数字温度补偿电路
? 磁滞几乎为零
? 输出电源电压的比例
? 抗外部磁场
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