使用低成本MSPM0 MCU 在无线电动工具和园艺工具中实现可扩展性

在当今高度互联的世界中，依赖电池供电的产品比以往任何时候都多。电池无处不在，从无绳电动工具到扫地机 器人，甚至是您在通勤途中看到的电动自行车和电动汽车都使用电池。这些产品和许多其他类似产品利用电池管 理系统 (BMS) 来确保为整个产品安全供电。 BMS 是监控和调节电池充电和放电的子系统。虽然每个 BMS 设计的元件会根据产品的特定电源要求而有所不 同，但大多数设计都至少包含一个微控制器 (MCU)。MCU 能够在电池管理系统中发挥多种作用。在小型系统中， MCU 可以充当主电池监测器和控制器，而在大型系统中，MCU 可以简单地将主处理器连接到 BMS 中的其他模拟 元件。 低功耗、成本优化型 MSPM0 MCU 可在 BMS 中发挥多种作用，提供提高系统效率所需的高性能处理功能。 图 1. BMS 应用 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。 www.ti.com.cn ZHCACC1 – MARCH 2023 Submit Document Feedback 使用低成本 MSPM0 MCU 提高电池管理设计的灵活性 1 English Document: SLAAE98 Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated MSPM0 Connect in any BMS system with UART, I2C, SMBus, SPI, and CAN-FD Significantly reduce system power consumption with lower than 1-µA standby current Ensure system stability and reliability with Q100 qualified options and wide operating temperature range (-40°C to 105 or 125°C) 80-MHz M0+ CPU provides high-performance option, 32-MHz M0+ CPU provides low-cost option Accurate analog signal measurement with 1-MHz and 4-MHz 12-bit ADCs, OPAs, and comparators Cost effective and pin-to-pin compatible options for space constrained designs with small footprint package 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。